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        CINRAD/CD型雷達俯仰箱下沉故障分析與維修

        2012-12-22 08:34:46劉朝林
        中低緯山地氣象 2012年5期
        關鍵詞:卡死彈子貴陽

        周 楓,劉朝林,鄒 蓓

        (1.貴州省大氣探測技術與保障中心,貴州 貴陽 550002;2貴州省氣象信息中心,貴州 貴陽 550002)

        CINRAD/CD型雷達俯仰箱下沉故障分析與維修

        周 楓1,劉朝林1,鄒 蓓2

        (1.貴州省大氣探測技術與保障中心,貴州 貴陽 550002;2貴州省氣象信息中心,貴州 貴陽 550002)

        近年來,貴州省遵義、畢節(jié)、興義等3部CINRAD/CD型新一代天氣雷達多次出現(xiàn)天線系統(tǒng)俯仰箱下沉與轉(zhuǎn)臺接觸,天線方位旋轉(zhuǎn)卡死的故障,根據(jù)幾次故障的現(xiàn)象及維修中發(fā)現(xiàn)的問題將故障原因分析如下,并提出預防及解決的辦法。

        俯仰箱;轉(zhuǎn)臺;下沉;軸承

        1 故障情況簡介

        2001—2010年期間,貴州省先后完成了貴陽、遵義等6部新一代天氣雷達的建設。雷達系統(tǒng)全部采用CINRADCD型新一代天氣雷達產(chǎn)品。建設完成時間如表1所示。

        表1 各地新一代雷達建設時間

        表2 雷達下沉故障出現(xiàn)時間

        2006年以來,遵義、畢節(jié)、興義3部雷達先后5站次出現(xiàn)天線部分俯仰箱下沉,與轉(zhuǎn)臺邊緣接觸,方位旋轉(zhuǎn)卡死的故障,出現(xiàn)時間如表2所示。此外,在2012年的汛前雷達設備巡檢中,又發(fā)現(xiàn)貴陽、都勻2部雷達的俯仰箱與轉(zhuǎn)臺之間間隙也達到危險程度(間隙只有1.5 mm),有了下沉的跡象,隨時可能出現(xiàn)接觸卡死的情況。

        2 故障原因分析

        根據(jù)以上故障時間的分布來看,從雷達建設運行到故障出現(xiàn)最短的近3 a(遵義站),最長的7 a多(興義站),還沒有出現(xiàn)故障的經(jīng)長期運行也有了故障的趨勢(貴陽、都勻)。為什么會出現(xiàn)這種情況,以下從雷達天線底座結構入手,分析故障原因。

        2.1 天線底座的結構

        如圖1所示,CINRAD/CD型雷達天線底座部分從下到上分別是基座、轉(zhuǎn)臺和俯仰箱等3大部分?;鶠殍T鋁材質(zhì),是雷達方位和俯仰運動的支撐部件,內(nèi)部還安裝了方位電機、匯流環(huán)、旋轉(zhuǎn)關節(jié)和波導等部件。轉(zhuǎn)臺內(nèi)部主要為傳動主軸,通過下層齒輪、軸承等裝置將方位電機的轉(zhuǎn)動扭力傳遞給上層軸承,帶動俯仰箱實現(xiàn)反射面的方位旋轉(zhuǎn)。俯仰箱的主要作用是帶動天線反射面進行方位和俯仰運動。俯仰箱固定在轉(zhuǎn)臺上層軸承裝置上,軸承的旋轉(zhuǎn)帶動俯仰箱的轉(zhuǎn)動,俯仰箱和轉(zhuǎn)臺邊緣之間的標準間隙是5 mm,以保證旋轉(zhuǎn)中無摩擦。

        2.2 故障的原因

        如上節(jié)所述,俯仰箱底部和轉(zhuǎn)臺邊緣之間具有一定間隙,以保證旋轉(zhuǎn)中無摩擦。故障雷達的表現(xiàn)是俯仰箱下沉,與轉(zhuǎn)臺邊緣接觸卡死,方位無法轉(zhuǎn)動。

        根據(jù)前面的結構分析,轉(zhuǎn)臺上部的軸承承托俯仰箱,并作方位旋轉(zhuǎn)運動。正常情況下應該采用全向軸承作為旋轉(zhuǎn)軸承。全向軸承的特點是,軸承中的球形彈子能夠在圓槽內(nèi)任意方向旋轉(zhuǎn),球面受力和磨損均勻,磨損速度慢。根據(jù)后來對故障雷達(遵義、畢節(jié))轉(zhuǎn)臺部分的拆解發(fā)現(xiàn),該處軸承的彈子在轉(zhuǎn)動中不能作全向運動,只能作水平方向的旋轉(zhuǎn),因此彈子球體上下面一直是磨損接觸面,并在轉(zhuǎn)臺以上部分壓力的作用下,磨損加劇。軸承內(nèi)部彈子上下球面幾乎被磨成平面,垂直方向上直徑縮短,導致俯仰箱在軸承彈子磨損的過程中逐漸下沉,最終與轉(zhuǎn)臺邊緣接觸并卡死。

        圖1 CINRAD/CD型雷達天線底座

        經(jīng)了解,外省其他同型雷達也出現(xiàn)同樣故障,我省CINRAD/CD雷達較多所以故障相對集中。

        2.3 故障原因小結

        從上面的分析認為,天線俯仰箱下沉故障出現(xiàn)的原因,可以歸結為:

        ①軸承的質(zhì)量不合格。經(jīng)廠家查詢,出現(xiàn)下沉卡死故障的雷達,均采用了某廠同批次生產(chǎn)的產(chǎn)品,該批軸承彈子不能作全向轉(zhuǎn)動,單一的水平方向轉(zhuǎn)動導致彈子磨損加快。

        ②雷達的高強度運轉(zhuǎn)也是磨損加劇的原因。按照中國氣象局對新一代天氣雷達的觀測規(guī)范要求,非汛期每日有5 h的觀測時間,汛期24 h觀測。貴州省近年來各種災害性天氣頻發(fā),汛期之外又增加很多開機觀測業(yè)務,所以雷達的機械磨損更加嚴重。

        3 解決辦法

        ①目前對故障處理長效的方法只有更換故障軸承。由于軸承在轉(zhuǎn)臺內(nèi)部,更換它必須先在天線罩內(nèi)搭建腳手架,用起吊設備將天線反射面和俯仰箱吊離轉(zhuǎn)臺,再對軸承進行更換,之后重新吊裝俯仰箱和反射面,因此維修周期較長。

        ②緊急情況下的處理。由于更換軸承維修周期較長,如遇突發(fā)的俯仰箱與轉(zhuǎn)臺卡死故障,又遭遇重大天氣過程不能停機的,可以通過用砂輪打磨轉(zhuǎn)臺邊緣,擴大間隙的方式,暫時讓雷達恢復工作,待天氣過程結束后再開展維修。

        ③為預防該故障的發(fā)生,建議在CINRAD/CD型雷達的維護中,每半年對俯仰箱和轉(zhuǎn)臺的間隙檢查一次,如發(fā)現(xiàn)下沉已經(jīng)達到危險的范圍(比如≤1.5 mm)時,應增加檢查的頻次。廠家為檢查提供了測量工具:2 mm厚標尺2塊;1 mm、0.5 mm厚標尺各1塊,機務員可將標尺從0.5~5.0 mm的厚度任意組合(最小測量刻度0.5 mm)。組合后的標尺按照測量方法插入間隙即可測量間隙寬度,一般間隙≤1.0 mm時,就應該提前對轉(zhuǎn)臺軸承進行處理。

        TN957

        B

        1003-6598(2012)05-0047-02

        2012-06-25

        周楓(1979—),男,工程師,主要從事大中型氣象裝備的技術保障及相關開發(fā)工作。

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