CINRAD/ SA 伺服故障个例分析

    CINRAD/ SA 新一代多普勒天气雷达, 是国家气象局雷达组网的主要设备之一。它为气象部门提供汛期 24 h 全天候实时气象资料,主要特点之一是长时间连续稳定运行, 但要求天线转台和伺服系统有非常高的可靠性。其中伺服系统的主要任务是按控制命令的要求, 对功率进行放大、 变换与调控等处理,使驱动装置输出的力距、 速度和位置控制得非常灵活方便。天气雷达运行中的雷达天线转动,最关键的就是伺服问题。故障现象:天线出现较为频繁的死限位报警,偶尔出现动态错报警。通过对体扫运行的观察,发现天线下行速度过快,从19. 6b到0. 5b时没有明显减速,频繁过冲,是造成天线砸锅的主要原因。维修过程: 敏视达公司技术人员对加速度反馈信号进行了调整, 增大了对仰角伺服模拟通道中运放N42 的 R173、 R174 的阻值, 基本上杜绝了砸锅现象,几天后天线在仰角控制上出现严重的锥摆与间歇砸锅, 技术人员对模拟板进行更换,并对方位、 仰角电机,汇流环再次进行维护,天线伺服故障消除。过了几天,体扫中严重的仰角锥摆再次出现, 而天线砸锅也不断地出现。在这次检修维护中,技术人员对仰角测速电机进行测量,发现其阻值在200 8 左右(热机状态下) ,由此认定测速电机需要维护。对方位测速电机进行测量,结果发现其阻值在230 8 附近(热机状态下) ;但是 SORT 测式中, 方位控制非常好, 而仰角控制却有明显的锥摆。很显然以阻值大小来定测速电机的好坏是不对的。54 所技术人员与敏视达公司人员携伺服配件对雷达进行检修, 先后更换 DCU 模拟板、 数字板、 下光纤板,故障依然, 而后对电机汇流环进行再维护,故障现象消失,证明维护电机是有效。由于故障表现为间歇式的特点,因此并不能断定引发故障的原因,在故障未被确定前。54 所技术人员用砂子对测速机转子进行了打磨, 以至其阻值测量时为35 8 ,如若观察故障仍在,准备再旋转变压器现轴角盒和更改光纤传输为电缆方式。在随后的几天雷达运行中,天线并没有出现锥摆,控制体现出很好的态势。但是技术人员不能解释阻值为什么变化那么大, 从200~ 35 8,在运行2天后其阻值又变化为70 8,理论上该值不应大于 80 8 , 故此决定更换伺服电 机,同时为了谨慎起见对方位电机也进行了更换。之后我们对换上电机与拆卸下来的电机进行测量(冷机状态下) ,方位电机的阻值为 28~ 33 8 之间;仰角电机阻值在 26~ 30 8 之间, 但是在其中有一个点位置其组值为 488 , 而且手转动转子时,有明显的阻力;由上可断定故障的原因应是仰角电机故障,在天线仰角扫描中,由于阻值的变化剧烈, 从而引发速度、 加速度反馈信号的强烈变化,造成天线在仰角上的严重锥摆。