1設(shè)備概述

合肥本場所使用的INDRA雷達(dá),是采購于西班牙INDRA公司的M0DES1RS-20MP/L型S模式單脈沖二次雷達(dá),于2016年8月開始安裝調(diào)試,2017年4月正式投產(chǎn)運(yùn)行,目前作為合肥新橋機(jī)場本場中低空和安徽管制區(qū)域高空飛機(jī)目標(biāo)監(jiān)視保障手段之一。天線驅(qū)動系統(tǒng)是INDRA雷達(dá)系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)之一,它連接天線到詢問機(jī)柜,不僅給天線提供旋轉(zhuǎn)功能,也傳輸天線跟機(jī)柜之間的信息(射頻和方位信號等)。

2系統(tǒng)簡介

2.1基座結(jié)構(gòu)

天線驅(qū)動系統(tǒng)主要由基座和基座控制箱兩部分組成,本文主要講述天線基座部分,天線基座主要包含轉(zhuǎn)盤、軸承環(huán)、驅(qū)動鏈、旋轉(zhuǎn)較鏈和方位信息系統(tǒng),如圖1所示。

2.1.1轉(zhuǎn)盤

轉(zhuǎn)盤是基座的旋轉(zhuǎn)部分,為天線系統(tǒng)提供支撐和穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)。三路射頻線纜通過轉(zhuǎn)盤面板上的接口連接至天線。轉(zhuǎn)盤上還有一個(gè)停動栓,是一個(gè)安全保護(hù)裝置,用于在天線停轉(zhuǎn)的時(shí)候?qū)⑥D(zhuǎn)盤與底座固定,防止天線意外轉(zhuǎn)動對人員或設(shè)備造成傷害。

2.1.2軸承環(huán)

連接基座轉(zhuǎn)盤和固定部分的是軸承環(huán),其外圈與天線底座固定,內(nèi)圈與轉(zhuǎn)盤固定,外圈與內(nèi)圈之間是一圈旋轉(zhuǎn)軌道,內(nèi)圈的內(nèi)側(cè)是一圈齒輪槽口,當(dāng)天線開啟時(shí),由馬達(dá)帶動小齒輪轉(zhuǎn)動,小齒輪咬合軸承環(huán)內(nèi)圈齒輪帶動轉(zhuǎn)盤進(jìn)行轉(zhuǎn)動。

2.1.3驅(qū)動鏈

INDRA雷達(dá)天線驅(qū)動系統(tǒng)有兩條驅(qū)動鏈,每條驅(qū)動鏈上包括一個(gè)電機(jī)、一個(gè)減速箱、一個(gè)離合器和一個(gè)小齒輪。電機(jī)和減速箱帶動小齒輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動。離合器通過吸合和斷開對驅(qū)動鏈的通斷進(jìn)行控制。

2.1.4旋轉(zhuǎn)較鏈

位于天線基座底部中間位置,用于實(shí)現(xiàn)射頻信號在基座固定部分和旋轉(zhuǎn)部分之間的傳輸。

2.1.5方位信息系統(tǒng)

包含一個(gè)碼盤和兩個(gè)掃描頭,屬于增量式光電編碼器。碼盤由透光材料制成,上面有很多不透光的黑色刻線,編碼器工作時(shí)碼盤隨著天線轉(zhuǎn)動,光源在碼盤一端發(fā)生光信號,掃描頭在碼盤另一端通過檢測光信號的通斷產(chǎn)生兩個(gè)相差90o的ACP信號,利用它們的相位關(guān)系可以判斷編碼器正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn),碼盤轉(zhuǎn)一周在固定位置上會產(chǎn)生一個(gè)脈沖,稱為方位基準(zhǔn)脈沖,即ARP。INDRA雷達(dá)每轉(zhuǎn)一周會產(chǎn)生16384個(gè)相同的ACP和1個(gè)ARP,雷達(dá)以ARP脈沖產(chǎn)生為參考對ACP脈沖計(jì)數(shù)處理從而得出天線瞄準(zhǔn)軸的角度。

2.2信號流程

天線驅(qū)動系統(tǒng)的信號流程如圖2所示,從雷達(dá)機(jī)房上到天線基座一共有9根線纜,其中,和差控制3根射頻線纜由雷達(dá)機(jī)柜直接連接到天線旋轉(zhuǎn)較鏈,而后連接到LVA天線。有兩根線纜從雷達(dá)機(jī)柜到PCB(基座控制箱)連接到方位掃描分配盒,而后連接到編碼器,用于編碼器供電(+5VDC)和方位信號傳輸。

另有四路信號,一路用于離合器的供電(＋24VDC),一路用于服務(wù)和狀態(tài)信息傳輸,兩路三相380V交流電,用于雙馬達(dá)的供電,均由PCB連接至天線塔互聯(lián)箱而后連接至基座各組件。同時(shí),PCB接入本地局域網(wǎng),這樣在CMS(控制和監(jiān)視)系統(tǒng)中就可以對天線驅(qū)動系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視和控制。

3案例淺析

合肥INDRA雷達(dá)自安裝調(diào)試至運(yùn)行的一年多時(shí)間里,天線驅(qū)動系統(tǒng)先后出現(xiàn)了一些大小問題,以下整理了部分案例及其分析處理過程。

3.1天線轉(zhuǎn)動異響

在天線安裝好開啟后,每次旋轉(zhuǎn)到固定的方位會出現(xiàn)一聲異響。在認(rèn)真研究了天線驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)之后,我們判定可能是齒輪咬合或是基座水平的問題。

對于齒輪咬合問題,打開轉(zhuǎn)盤面板進(jìn)入轉(zhuǎn)盤內(nèi)部,用六角起擰開內(nèi)部的小蓋板,從這里可以看到軸承環(huán)內(nèi)部齒輪和驅(qū)動小齒輪,將天線手動旋轉(zhuǎn)至異響方位,檢查齒輪物理外觀,確認(rèn)無問題,對齒輪加注潤滑脂,手動旋轉(zhuǎn)天線,依然存在異響。

我們在認(rèn)真檢查了天線在轉(zhuǎn)盤、底座在井字梁上的固定無問題后,檢查轉(zhuǎn)盤在底座上的水平,即內(nèi)部軸承環(huán)的連接,檢查后發(fā)現(xiàn),軸承環(huán)外側(cè)與天線底座之間的固定螺栓有4顆沒有安裝,而這4顆螺栓所在的位置恰巧是天線轉(zhuǎn)動異響出現(xiàn)的位置,因此我們判斷問題就存在于此處,通過了解安裝方法,我們備好4顆M6螺栓以及配套的套筒和扳手,安裝上后,開啟天線旋轉(zhuǎn),異響消失。

3.2電機(jī)漏油

雷達(dá)運(yùn)行一段時(shí)間后,兩個(gè)馬達(dá)均有不同程度的滲油。在每個(gè)馬達(dá)/減速箱組件上都有一個(gè)油位檢測裝置,油位檢測裝置內(nèi)有一個(gè)浮標(biāo),當(dāng)油位過低時(shí),浮標(biāo)會脫落,導(dǎo)致油位檢測電路告警。減速箱和油位檢測裝置之間有一根回油管,此次漏油位置為回油管連接馬達(dá)的接口。我們判斷天線開啟后,馬達(dá)高速運(yùn)轉(zhuǎn),導(dǎo)致機(jī)油不斷躍動,而回油接口處緊固不牢,導(dǎo)致機(jī)油溢出。于是重新對回油接口進(jìn)行緊固和密封處理,經(jīng)過一段時(shí)間的觀察,未再有機(jī)油滲出情況。

3.3旋轉(zhuǎn)較鏈故障

在INDRA雷達(dá)試運(yùn)行階段,自動化系統(tǒng)和本地顯示系統(tǒng)突然無任何目標(biāo),而SLG上確無任何告警信息。

我們檢查設(shè)備各指示燈指示均正常,切換主備通道,仍無任何目標(biāo)。在SLG上"GENEREL"菜單下勾選"TESTTARGET",即在TRA中產(chǎn)生一個(gè)測試目標(biāo)送到接收機(jī),本地可以正常顯示,這表示雷達(dá)接收處理部分正常。

我們繼續(xù)排查發(fā)射部分,在SLG的"MearSure"菜單中查看雙通道的發(fā)射功率和駐波比參數(shù),發(fā)現(xiàn)通道處于備用狀態(tài)時(shí)駐波比穩(wěn)定且小于l.5,通道處于主用狀態(tài)時(shí)和通道駐波比在2~5之間變動,控制通道駐波比在2~80之間變動,初步判定發(fā)射通道駐波比過高。關(guān)閉天線和輻射,在雷達(dá)機(jī)柜頂端斷開與三根同軸電纜的連接,使用網(wǎng)絡(luò)分析儀依次接入上天線的三根線纜,測量駐波比,發(fā)現(xiàn)和通道和控制通道駐波比均在5左右,差通道正常。上天線塔頂,斷開3根同軸電纜與天線旋轉(zhuǎn)較鏈的連接,使用網(wǎng)絡(luò)分析儀從旋轉(zhuǎn)較鏈上依次測量三個(gè)通道的駐波比,發(fā)現(xiàn)和通道和控制通道的駐波比在9左右,差通道在1.2左右,在天線基座上方旋轉(zhuǎn)較鏈后級測得三個(gè)通道的駐波比均在1.5以下,屬于正常范圍,初步判定天線旋轉(zhuǎn)較鏈故障。

我們按步驟更換旋轉(zhuǎn)較鏈備件后,重新生成單脈沖表,目標(biāo)恢復(fù)正常顯示。同時(shí)針對SLG無告警提示的問題,在"MEXConfiguration"菜單內(nèi)設(shè)置回波損耗告警門限值,非嚴(yán)重告警門限為l4,對應(yīng)的VSWR值為l.5,嚴(yán)重告警門限值為8,對應(yīng)的VSWR值為2.31,當(dāng)駐波比異常時(shí),會彈出相應(yīng)告警,當(dāng)有嚴(yán)重告警時(shí),詢問被抑制。

4維護(hù)心得

天線驅(qū)動系統(tǒng)是雷達(dá)的公共部分,沒有冗余,所以對穩(wěn)定性需求非常高,這就要求我們在平日的維護(hù)過程中,做到細(xì)致認(rèn)真,杜絕隱患發(fā)生。筆者認(rèn)為在平常的維護(hù)中要做到以下幾點(diǎn):

(1)定期做好物理檢查工作,對系統(tǒng)的外觀、各緊固件,特別是線纜接頭的緊固做好檢查。對天線驅(qū)動系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的聲音進(jìn)行關(guān)注,要仔細(xì)聆聽馬達(dá)、較鏈的轉(zhuǎn)動是否順暢。另外,天線上的防雷設(shè)施檢查也是必不可少的。

(2)做好加油工作,對小齒輪、軸承環(huán)齒輪以及軌道需要定期加注潤滑脂,一般為每年一次,在有自動注油罐自動注油的情況下,要注意按時(shí)更換油罐。馬達(dá)/減速箱的機(jī)油一般三年一換,特別是第一次加注機(jī)油,由于馬達(dá)處于磨合階段,可能會產(chǎn)生很多廢屑,要按時(shí)去更換機(jī)油。

(3)天線驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)生故障需要更換備件時(shí),一定要按維護(hù)手冊中的程序進(jìn)行更換,避免造成不必要的器件損傷、線序錯誤。射頻通道上的備件更換后,要在SLG上雙通道各個(gè)模式下重新生成應(yīng)用單脈沖表。編碼器更換后要重新進(jìn)行正北調(diào)整,并將偏置值填入U(xiǎn)CS相應(yīng)菜單選項(xiàng)內(nèi)。

5結(jié)語

二次雷達(dá)作為目前空中管制工作的主要監(jiān)視設(shè)備,其好壞關(guān)乎航路安全。保障二次雷達(dá)安全穩(wěn)定運(yùn)行,是每個(gè)雷達(dá)機(jī)務(wù)員的首要任務(wù)之一。本文系筆者在平日值班及維護(hù)過程中對天線驅(qū)動系統(tǒng)的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)淺談,來源于實(shí)踐,希望能為同崗位的其他同志提供一些借鑒。