新一代多普勒天气雷达(SA)波导加压系统故障和报警信息分析

新一代多普勒天气雷达(SA)波导加压系统故障和报警信息分
析
李毅聪;黄祖辉;苏睿
【摘要】新一代多普勒天气雷达(SA)波导加压单元(UD6)是这类雷达特有的组成部分,它能保证波导内充满可靠的干燥空气,使大功率高频信号在波导内能够正常传输.文章介绍了新一代多普勒天气雷达波导加压单元的结构、功能及工作原理,论述了该系统发生故障及报警的主要原因及分析方法,使台站机务人员在雷达运行过程中遇到该系统出现故障时,能迅速判断和处理,确保雷达业务正常运行,为做好短时临近预报服务提供一定的参考.
【期刊名称】《气象水文海洋仪器》
【年(卷),期】2016(033)003
【总页数】3页(P114-116)
【关键词】天气雷达;波导;故障及报警
【作者】李毅聪;黄祖辉;苏睿
【作者单位】江西省大气探测技术中心,南昌330096;南昌市气象局,南昌330039;江西省大气探测技术中心,南昌330096
【正文语种】中文
【中图分类】TN959.4
新一代天气雷达在我国广泛布设，已经形成新一代天气雷达监测网[1]。

新一代多
普勒天气雷达的(SA)波导加压单元(UD6)是给波导提供一定压力的干燥空气的装置，主要部件包括压缩机、热交换机、干燥塔、储存罐、高压输出口调节器、低压输出口二级调节器、电源开关、电源指示灯、湿度报警指示灯、高压输出低压力报警指示灯、低压输出低压力报警指示灯、湿度检测和测试装置、高压和低压输出低压检测报警装置、空气压缩机压力控制开关、控制排湿开关的定时器等，这部机器的型号为HA-4×2，其作用是工作时能使波导内充满可靠的干燥空气(零下40 ℃或者
更低，相对湿度不大于2%)，减少波导在传输大功率高频发射信号时发生打火现象。

保障此设备稳定工作，有利于确保雷达业务[2，3]正常运行。

电源开关打开后，空气压缩机在压力感应开关的控制下工作，当储气罐内空气压力低于35PSIG时，压力感应开关接通电源，控制压缩机启动，环境空气通过一个空气过滤器过滤掉灰尘后进入压缩机，被压缩到35PSIG或者更多(压缩比例取决于
安装点的高度)。

然后空气被送到热交换机，在那里空气将被降温到低于饱和点，
这样空气流里面就会有水珠。

接着空气通过干燥控制电磁阀流进干燥塔进行脱水干燥。

整个干燥过程周期为1 min，分两个阶段进行。

当压缩机没有运行的时候，这个周期被中断，随着压缩机再运行，周期继续。

这个周期被一个稳定的带有记忆功能的计时器控制，当电源打开的时候，计时器就处于工作状态。

计时器的记忆功能保证了干燥周期将会准确地在停止的那一点继续开始。

这个特点保证了不管压缩机在何种频率下运行，运行多长时间，干燥塔内都有一个平衡的工作流。

第一阶段：右干燥塔脱水，左干燥塔净化，运行30 s。

干燥塔控制电磁阀由计时器提供电压，通
过排气口使左边的干燥塔通气。

压缩空气被引向右边干燥塔进行干燥。

球型检查阀阻止右干燥塔更高压空气流进左干燥塔。

小部分干燥空气通过一个净化控制孔流向左干燥塔，然后在低压的环境中膨胀。

膨胀后的空气把前面的周期中留下的湿气通
过干燥控制电磁阀出口排走。

第二阶段：左干燥塔脱水，右干燥塔净化。

运行30 s。

干燥塔控制电磁阀由计时器降低电压，通过排气口使右边的干燥塔通气。

压缩
空气被引向左边干燥塔进行干燥。

球型检查阀阻止左干燥塔更高压空气流进右干燥塔。

部分干燥空气从左干燥塔通过一个净化控制孔流向右干燥塔，然后在低压的环境中膨胀。

膨胀后的空气把前面的周期中留下的湿气通过干燥控制电磁阀出口排走。

在第二阶段完成的时候，计时器会接着进行第一阶段，然后再进行第二阶段，如此下去。

任何水珠将会被电磁阀阻止，湿润的空气将流进其中的一个干燥塔(左边的
或者右边的，取决于控制干燥周期的计时器)，在干燥塔内，潮气会被分子滤网吸收。

从干燥塔流出的空气将低于零下40 ℃或者更低，甚至达到露点温度。

流出干燥塔的空气将流经一个直线检查阀(梭形阀)，经过湿度感应设备检测湿度是否小于2%RH，否则报警。

再通过一个流量控制设备进入干燥空气储存罐。

储存
罐内的空气压力被测量表监控，压力达到60 PSIG时压缩机停止工作。

干燥空气
从储存罐一路流向低输出口压力预调节器，这个预调节器出厂时被设定为13 PSIG[4]，然后流向低压输出口调节器，将气流调节到5 PSIG，再从低压输出口流向波导。

另一路流向高输出口压力调节器，高压输出口调节器能将气流调节到25 PSIG，但高压输出口是密封不用的。

两个输出口都是1/4FPT设置，在柜子的右边。

机器安装位应该有良好的通风条件，不需其它的湿气排出设备，因为净化的湿气被蒸发到了周围空气中。

干燥机运行的环境应该具备通风、加热条件，温度控制在10～35 ℃范围内。

空压机有3个告警监视：低压告警、湿度告警、高压告警(不用)。

告警信号经过DAU底板转接后送到发射机主控板，并将信号返回DAU数字板。

压力报警会导
致发射机断高压，但不影响天线运转，只是报功率告警。

湿度告警不影响雷达运行，也不影响雷达回波，只是湿度告警提示，功率回波均正常。

空压机的告警在发射机
告警面板上均有体现，只是位置不一样，它们在程序上提示的报警信息内容一样都是：WAVEGUIDE HUMIDITY/PRESSURE FAULT 波导湿度/压力故障。

2.1 湿度报警故障处理
HA-4×2型机器配备了最可靠的湿度报警系统。

如果输出口空气湿度升高到
2%RH，或系统被断开，或换上不正确的部件，系统都会报警。

湿度报警在前面的仪表盘上会以红色的指示灯指示。

同时远程报警会启动。

(1) 当空气压缩机输出气体的相对湿度大于2%RH，或湿度调节器、湿度传感器筒损坏或未连接时会激发湿度报警。

(2) 把测试触发器(在湿度调节器上)打到测试清除(Test clear)位置，可以测试湿度报警的有效性。

如果报警在几秒内未清除，更换湿度调节器。

如果报警消除，则继续下面步骤：
a.更换湿度传感器筒，小心更换1/8锥管螺纹×1/8管道接头，包含进入新湿度传感器筒底部的高压气流孔管道。

b.如果湿度报警还存在，检查净化消声器是否被堵住，如果堵住就更换它。

c.更换后，如果报警还存在，检查空气压缩机两次启动时间间隔是否过长(超过2 h)，如过长，可做如下调整：
增加输出压力，加快气体泄放；降低或停止压力；在用户系统中引入小泄漏，注意不要使空气压缩机工作间隔<45 min。

d. 如果报警还没消除，可暂时取下净化消声器，在压缩机启动时检查是否每30 s 一次排除湿空气。

如果没有，更换干燥器螺线管阀。

2.2 波导压力报警检测
低压输出低于1.5 PSIG时报警灯亮，高压输出低于20 PSIG时报警灯亮；同时远程报警会启动。

它主要由空压机故障或管线漏气引起，如果压缩机频繁启动，而压力充不上去，是漏气的表现，否则是空压机故障[5]。

此告警排查流程为：
(1) 根据发射机的波导压力告警情况，先检测DAU电源是否为28 V告警，再查看空压机的告警指示灯和压力表，确认是否压力告警，若是压力告警，再根据压力表判断是高压告警还是低压告警。

(2) 如果是空压机高压告警，检测高压气路漏气点，维修漏气管线或阀门。

(3) 若是低压告警，既要考虑空压机故障或内部漏气，还要考虑波导是否漏气。

判断空压机故障或内部漏气非常简单，掐住空压机低压输出，看低压指示能否调到正常值，如不能，则要逐级检查是否漏气或故障，找出漏气位置，可以先清洗干净，直接用硅橡胶粘补；如果是器件故障，则需维修或更换故障配件。

若能达到正常压力值，说明波导有漏气点，需查找维修。

(4) 一般采用分段检测法查找漏气点[6]。

先把天线底座的软波导连接螺栓拧下，用无破损的塑料袋平整地塞进两节波导断开处，用改锥刺穿两节波导的螺孔，再用螺栓固定好断开的波导，开启空压机检测是软波导上、下哪部分波导漏气，再逐段波导检查出漏气点进行粘补、维修或更换器件。

波导易漏气的几个点：馈源喇叭罩、充气机出口处、旋转关节转动部分、十字耦合器负载固定螺钉部分、波导同轴转换器的部分和法兰盘接口处。

新一代多普勒天气雷达(SA)波导加压单元是给波导内补充干燥低湿的空气，避免波导在传输大功率高频发射信号时发生打火现象。

首先我们要熟悉其工作原理，出现故障或报警时，理清是加压单元(UD6)还是波导本身有问题，逐渐分段分析，最终确定原因，排除故障或解除报警。

【相关文献】
[1] 于文秀.多普勒天气雷达故障检修经验浅谈[J].江西气象科技，2004，27(3)：36-38.
[2] 王志武，周红根，林忠南.新一代天气雷达SA&B的故障分析[J].现代雷达，2005，27(1)：16-17.
[3] 胡东明，伍志方.CINRAD/SA雷达日常维护及故障诊断方法[J].气象，2003，29(10)：26-28.
[4] 北京敏视达雷达有限公司.中国新一代多普勒天气雷达CINRAD/SA用户手册[M].北京：北京敏视达雷达有限公司，2001.
[5] 柴秀梅.新一代天气雷达故障诊断与处理[M].北京：气象出版社，2011.
[6] 周红根，朱敏华，段素莲，等.CINRAD/SA雷达故障分析[J].气象，2005，31(10)：39-42.。