裴方瑞

（民航內(nèi)蒙古空管分局，呼和浩特，010010）

0 引言

近期，民航內(nèi)蒙古空管分局兩部雷神CONDOR–MK2型雷達(dá)先后發(fā)生兩起因故障導(dǎo)致雙機無法正常工作的情況，以及一起因錄取器原因造成輸出信號不穩(wěn)定的故障。兩部雷達(dá)分別于2003年和2005年投產(chǎn)運行，運行狀態(tài)良好，很少出現(xiàn)故障，雙機同時故障更是罕見。兩起故障原因中，其中一起故障是因為防雷改造后在天線驅(qū)動子系統(tǒng)的方位信號傳輸鏈路上增加的防雷模塊信號線松動導(dǎo)致雷達(dá)天線驅(qū)動子系統(tǒng)方位信號丟失而造成系統(tǒng)雙機無法工作；另外一起是由于輸入電源瞬間過電壓導(dǎo)致兩部詢問機的Mains Switch Enclosure模塊內(nèi)部的壓敏電阻被擊穿從而致使雙機電源開關(guān)跳開且無法合上。下面就三起故障原因進(jìn)行詳細(xì)分析。

1 防雷模塊信號線松動導(dǎo)致的故障分析

2018年某日，內(nèi)蒙古分局雷達(dá)導(dǎo)航室值班員在RCMS設(shè)備上發(fā)現(xiàn)模擬顯示區(qū)域的雷神雷達(dá)天線部分TURNING GEAR和雷達(dá)詢問機雙通道顏色均變?yōu)榧t色，天線在通道A和通道B間來回反復(fù)切換，切換頻率約為1秒1次。通過自動化系統(tǒng)查看雷達(dá)輸出目標(biāo)情況，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)點跡和航跡均無輸出。值班人員隨即將該雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行下線處理。通過查看雷達(dá)設(shè)備的通道日志和CMS日志，并對設(shè)備進(jìn)行故障隔離后，提示可能的故障點為雷達(dá)天線驅(qū)動子系統(tǒng)中的方位數(shù)據(jù)產(chǎn)生單元（ADGU）及相關(guān)電路。為盡快使雷達(dá)設(shè)備恢復(fù)運行，技術(shù)人員嘗試重新啟動雷達(dá)天線系統(tǒng)，沒想到重新啟動天線后，雷達(dá)系統(tǒng)竟然恢復(fù)了正常工作，上述的告警現(xiàn)象消失，通過自動化系統(tǒng)查看雷達(dá)輸出目標(biāo)也顯示正常。為了確定引起該起故障的真正原因，技術(shù)人員到達(dá)雷達(dá)站現(xiàn)場開始對雷達(dá)設(shè)備進(jìn)行細(xì)致排查。

根據(jù)故障隔離的指示、雙機同時發(fā)生故障的情況以及隨后重啟天線部分系統(tǒng)恢復(fù)正常的現(xiàn)象，著重查找ADGU的相關(guān)鏈路是否存在信號線虛接的可能性。根據(jù)以往經(jīng)驗，雙通道同時發(fā)生故障的概率是很小的，通常情況下是公共部分出現(xiàn)問題導(dǎo)致。而天線系統(tǒng)和天線驅(qū)動子系統(tǒng)及相關(guān)部件是檢查的重中之重，如天線旋轉(zhuǎn)部分的減速箱、馬達(dá)、旋轉(zhuǎn)鉸鏈和射頻饋線等，以及方位信號產(chǎn)生碼盤及相關(guān)的信號線。由于通過觀察當(dāng)時的故障現(xiàn)象和故障隔離結(jié)果，所以初步判斷是方位信號產(chǎn)生的鏈路上的問題。雷神雷達(dá)天線驅(qū)動部分方位信號產(chǎn)生的路徑如下。首先由位于天線旋轉(zhuǎn)軸下方的Printed Circuit Resolver(PCR)及其相應(yīng)的放大電路(PCRA)為ADGU提供sine和cosine信號，Azimuth Reference Pulse Generator(ARPG)為ADGU提供正北參考脈沖信號。ADGU將接收到的sine和cosine信號進(jìn)行計算解碼后獲得天線旋轉(zhuǎn)的方位信息，然后向雷達(dá)雙通道提供64k的方位增量脈沖（ACP）和正北基準(zhǔn)脈沖（ARP）。此外，由于對雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行了防雷改造，在PCRA到ADGU的中間串接了盾牌（DEHN）的防雷模塊。因此，涉及到方位信號的鏈路總共由三個部分構(gòu)成，及位于天線旋轉(zhuǎn)軸下端的PCR和PCRA，位于雷達(dá)機房內(nèi)部的ADGU，以及位于上述兩個模塊中間的防雷模塊。三個部分的連接一共是11根信號線，分別為10 kHz Common、10 kHz、Sine、Cosine、ARPG、+15 V、–15 V、+5 V、0 V、Screen、Sine/Cosine Common、Earth。

為了獲得具體的故障部位以及具體是哪一根信號線虛接導(dǎo)致的故障，技術(shù)人員分為兩組，一組在天線端進(jìn)行實驗性測試，一組在雷達(dá)機房觀察CMS，試圖重現(xiàn)故障現(xiàn)象。位于天線端的技術(shù)人員首先將PCR到PCRA的各組信號線逐根進(jìn)行擺動測試，在CMS上并未觀察到相同的故障現(xiàn)象。接下來測試PCAR到盾牌防雷器上端的連接信號線，也未發(fā)現(xiàn)異常。在測試盾牌防雷器下端到ADGU的信號線時，突然在CMS上出現(xiàn)了相同的故障現(xiàn)象，該信號線為入ADGU SK3接口的R針對應(yīng)的信號線，為Sine/Cosine Common信號，通過對該信號線進(jìn)行通斷試驗，復(fù)現(xiàn)當(dāng)時的故障現(xiàn)象，因此判斷該信號線可能由于天線部分旋轉(zhuǎn)震動導(dǎo)致緊固信號線的螺絲松動致使信號線接觸不良。正是因為該信號線松動導(dǎo)致ADGU接收的PCRA信號異常，導(dǎo)致無法解碼方位信號，進(jìn)而無法送雷達(dá)通道方位信號而導(dǎo)致雷達(dá)雙通道告警。將該信號線進(jìn)行緊固后，開機測試觀察，雷達(dá)設(shè)備運行正常，此時才真正確認(rèn)故障排除。

第一次發(fā)生該故障重啟天線恢復(fù)正常很可能是因為天線在停止和重新開啟時的震動導(dǎo)致上述虛接的信號線連接，從而系統(tǒng)恢復(fù)正常。當(dāng)時若認(rèn)為僅是軟件部分故障導(dǎo)致系統(tǒng)故障而不做進(jìn)一步調(diào)查，很有可能在未來的某個時間再次發(fā)生該故障，后果不堪設(shè)想。所以技術(shù)人員在故障發(fā)生后應(yīng)盡可能搜集多的信息，從各個角度多方位細(xì)致分析，不要因為重啟恢復(fù)正常而沾沾自喜，很有可能給未來造成極大的隱患。而是應(yīng)該盡可能將故障可能涉及的鏈路的各個模塊均進(jìn)行排查，方能對自己維護的設(shè)備有自信。

圖1 雷達(dá)詢問機柜供電圖

2 壓敏電阻被擊穿導(dǎo)致的雙機故障分析

2018年某日，在對雷神雷達(dá)換季過程中，雷達(dá)雙通道的MAINS SWITCH ENCLOSURE內(nèi)的開關(guān)突然自動跳到斷的位置，POWERON綠色指示燈熄滅，POWERAVAILABLE棕色指示熄滅，雷達(dá)雙詢問機同時關(guān)機。雷達(dá)設(shè)備配電柜上的為雷達(dá)詢問機送電的空開同時跳開。此外雷達(dá)天線停轉(zhuǎn)，變頻器顯示過電壓告警。為了迅速確定故障點，將整體設(shè)備分兩部分處理，第一部分為天線及天線驅(qū)動部分，第二部分為兩臺詢問機。

首先嘗試恢復(fù)天線及天線驅(qū)動部分。該部分的供電情況是從UPS系統(tǒng)送來的380V三相電通過天線驅(qū)動控制單元Antenna Drive Control Unit后送入旋轉(zhuǎn)齒輪安全單元Turning Gear Safety Unit，然后送入變頻器Inverter Unit，最后到達(dá)天線馬達(dá)處。其中前三個部分均是實現(xiàn)了對馬達(dá)的保護或控制，變頻器完成了最后一級的控制。故障發(fā)生時，由于變頻器提示過壓告警，通過查閱資料，直流過壓報警有2種情況，一是由于進(jìn)線電壓比較高引起的直流電壓高的問題，檢查變頻器的進(jìn)線電壓看是不是正常。二是由于直流電壓正常而檢測回路的問題導(dǎo)致的報警，將直流電壓的數(shù)值檢測一下，正常情況下直流電壓是比較穩(wěn)定的，除在啟動的時候，如果正常的話可能就是檢測回路的問題，需要更換整流側(cè)的控制板件。首先嘗試復(fù)位變頻器故障看是否能恢復(fù)正常。將變頻器前級空開斷開，使變頻器徹底下電，之后重新合上空開，變頻器啟動，告警消除，手動啟動天線成功，初步斷定天線及天線驅(qū)動部分正常。

接下來查看詢問機部分。雷神雷達(dá)的供電如圖1所示，從UPS系統(tǒng)送來的220V交流電源通過雷達(dá)詢問機頂部的J1端接入，Mains Switch Enclosure模塊將接入的交流電源送到TRANSMITTER POWER SUPPLY UNIT(PSU1)和MULTI OUTPUT POWER SUPPLY(PSU2)轉(zhuǎn)換為雷達(dá)設(shè)備所需的各種直流電后為系統(tǒng)供電。此外Mains Switch Enclosure內(nèi)部還提供浪涌保護部件，該功能是通過VDR1、VDR2、VDR3三個可變電阻器實現(xiàn)的。

當(dāng)設(shè)備開關(guān)跳開時，應(yīng)先檢查雷達(dá)設(shè)備的前端配電箱的空開是否跳開，由于該空開也調(diào)開了，技術(shù)人員重新將其合上，沒有發(fā)現(xiàn)再次跳開的情形。接下來嘗試合上詢問機的開關(guān)，但是發(fā)現(xiàn)兩個詢問機通道的空開均無法合上，通過查看設(shè)備手冊，我們認(rèn)為最有可能造成該現(xiàn)象的原因為過壓保護器失效導(dǎo)致。

為了驗證這一想法，首先將設(shè)備徹底切斷電源，從機柜頂部斷開J1和E1兩個接頭。接下來將詢問機正面最上邊的故障指示面板取下，取下的時候要注意不要破壞計時器和LED指示燈的連線。然后將Mains Switch Enclosure模塊的接地線斷開，支撐住該模塊，然后將模塊兩端的螺絲擰下，慢慢取下模塊。擰下模塊頂部的10顆螺絲，打開上面板，三個可變電阻器位于左下角，右側(cè)安裝有一個濾波器。當(dāng)時打開后發(fā)現(xiàn)VDR1被擊穿燒成黑色，通過使用萬用表測試，發(fā)現(xiàn)VDR1的兩只管腳短路。當(dāng)空開合上時，相當(dāng)于形成了輸入端L對地短接，因此空開會自動跳開，從而實現(xiàn)了對后級各部分的保護。這樣就確定了設(shè)備開關(guān)無法合上的原因。將故障的VDR1使用烙鐵取下，更換備件。設(shè)備恢復(fù)正常后，重新閉合開關(guān)，這次設(shè)備正常啟動。另一部通道也是同樣的故障，不再贅述。

3 點跡錄取器原因?qū)е螺敵鲂盘柌环€(wěn)定

在近期的一次換季工作中，我們將備板備件上機進(jìn)行了測試。由于點跡錄取器主板計算機Host Single Board Computer上的3V鋰電池到達(dá)了使用年限，所以在上機之前對該電池進(jìn)行了更換。將錄取器板上機后，開機后第一次沒有通過自檢，重啟后，過了大約8分鐘左右通過了自檢。

由于更換了電池，NVRAM內(nèi)容的丟失在初始化時被識別，因此開機時MSSR加載工廠默認(rèn)參數(shù)，不加載存儲在閃存中的雷達(dá)站參數(shù)。為了防止節(jié)點ID與另一通道的處理器發(fā)生沖突，默認(rèn)節(jié)點ID設(shè)置為3。正常情況下需要將通道A的ID設(shè)置為1，通道B的ID設(shè)置為9。點擊CMS左上角，進(jìn)入單通道界面，以Controller身份登錄，點擊Set Remote Node ID，因為我們更換的是B通道的，所以將其設(shè)置為9，此時詢問機斷開與單通道站點的連接，重新連接至雙通道站點。通過CMS左上角的按鈕切換至雙通道臺站界面，以Maintainer身份登錄，進(jìn)入透明模式Transparent Mode，然后選擇input data from file，然后選擇相應(yīng)的通道文件.TMC進(jìn)行加載，通過選擇Configuration Sets下的Current to Commissioned，將參數(shù)寫入閃存，至此完成了電池更換后的設(shè)置工作。

雷達(dá)系統(tǒng)正式運行后，我們通過RMM查看了雷達(dá)目標(biāo)的輸出情況，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)顯示正常，且運行了一小時后，就讓雷達(dá)上線了?？墒沁^了一會，自動化部門反映該通道輸出的信號異常，目標(biāo)大面積丟失，且頻率很高，十幾分鐘就發(fā)生一次，管制員無法使用，信號立馬下線。通過查看RMM回放，我們發(fā)現(xiàn)該通道在正式運行半小時后，第一次出現(xiàn)了該現(xiàn)象，但是及短暫，所以大家都沒有注意到，接下來又發(fā)生了一次，持續(xù)了十幾秒。通過仔細(xì)觀察，我們發(fā)現(xiàn)RMM顯示現(xiàn)場應(yīng)答機時有時無，及時其他目標(biāo)正常，模擬應(yīng)答機也是存在丟點現(xiàn)象。為確定故障點，將之前換下的點跡錄取器重新安裝到B通道，開機觀察，發(fā)現(xiàn)模擬應(yīng)答機并沒有出現(xiàn)上述丟點的情況，且一直運行了2個小時，目標(biāo)顯示一直正常。之后，我們將出現(xiàn)上述故障情況的錄取器重新安裝到通道A，在RMM上也觀察到了相應(yīng)的故障現(xiàn)象，因此懷疑該錄取器存在問題。通過查閱手冊，將錄取器的電池再次進(jìn)行了放電操作，上機后重新進(jìn)行了參數(shù)配置等一系列工作，重啟雷達(dá)通道，再在RMM上觀察發(fā)現(xiàn)這次運行正常。所以懷疑是第一次加載參數(shù)的工作沒有實現(xiàn)好，導(dǎo)致出現(xiàn)了輸出目標(biāo)丟失問題。此前我們多次對兩部雷神雷達(dá)進(jìn)行該操作，均為發(fā)生上述情況，所以這次也是一個警示，以后更換錄取器和加載參數(shù)后一定要認(rèn)真觀察RMM上的目標(biāo)顯示情況，而不是CMS顯示通道正常就認(rèn)為雷達(dá)設(shè)備正常。

4 結(jié)束語

本文描述的雷神二次雷達(dá)的三起故障比較罕見，一個是天線驅(qū)動的公共部分故障，一個是供電導(dǎo)致雙通道同時故障，最后一個是輸出目標(biāo)不穩(wěn)定，兩部雷神雷達(dá)運行時間已超過十年，此類故障僅發(fā)生過一次，但卻嚴(yán)重影響了安全生產(chǎn)。筆者將故障現(xiàn)象和維修情況總結(jié)出來供同行參考，希望在出現(xiàn)類似故障的時候能夠進(jìn)行快速處理，盡可能縮短停機時間，提高保障效率。