速調(diào)管高功放的維護(hù)分析及故障處理

高功放是地球站重要播出設(shè)備, 它的作用是將上變頻器輸出的高頻信號(hào)放大成能滿足衛(wèi)星接收需要的大功率微波信號(hào)。目前廣泛使用的有速調(diào)管( KH-PA)、行波管( TWTA )和全固態(tài)3 種類型高功放( SS-PA) , 其中速調(diào)管高功放的優(yōu)點(diǎn)是輸出功率大。由于節(jié)目安全播出需要, 國(guó)家廣電總局要求各上行站必須配備大功率速調(diào)管高功放, 為此, 我站2005年購(gòu)進(jìn)了CPI GEN IV 系列3 000W 速調(diào)管高功放, 一直作為主機(jī)使用。GEN IV 系列是新一代的速調(diào)管高功放, 功放由高壓電源、射頻組件、控制系統(tǒng)和風(fēng)冷系統(tǒng)等部分組成, 其主要特點(diǎn)是采用了多收集極速調(diào)管(MSDC ), 并可以根據(jù)輸出功率的大小自動(dòng)調(diào)整管子束電壓和燈絲電壓, 減低耗散功率, 延長(zhǎng)使用壽命。另一個(gè)特點(diǎn)是采用分布式的微處理系統(tǒng)、CAN 內(nèi)部總線、統(tǒng)一的使用操作界面, 能兼容多種靈活通信方式, 便于遠(yuǎn)程監(jiān)控。

　　而備機(jī)仍采用1994 年建站初期購(gòu)買的美國(guó)VAR IAN(瓦利安) ZJ- 2700M 速調(diào)管高功放。VZJ- 2700M 速調(diào)管高功放主要由射頻放大系統(tǒng), 電源系統(tǒng), 控制、監(jiān)測(cè)、保護(hù)系統(tǒng), 風(fēng)冷卻系統(tǒng)組成。其發(fā)射頻率范圍為5. 85 ~ 6. 45 GH z, 具有24 個(gè)可用頻道, 極限增益77 dB, 額定輸出功率3 kW, 1 dB 帶寬45MH z。由于VAR IAN 高功放使用年限較長(zhǎng)速調(diào)管性能下降, 最大實(shí)際輸出功率只能達(dá)到1 600W。該機(jī)型早已停產(chǎn),維護(hù)的最大困難是沒(méi)有備件、沒(méi)有售后服務(wù), 機(jī)器出現(xiàn)故障只能自己維修, 配件損壞只能采用另一臺(tái)的拆機(jī)件。近年來(lái)VARIAN ZJ- 2700M 高功放出現(xiàn)兩次故障, CPI GEN IV 高功放出現(xiàn)一次低風(fēng)壓故障, 下面分別介紹3次故障的分析處理過(guò)程。

　　( 1)故障現(xiàn)象: VAR IAN ZJ- 2700M速調(diào)管高功放開機(jī)顯示H eaterOvervoltage(燈絲電壓過(guò)壓) , 整機(jī)不工作。

　　分析及處理: 正常情況下燈絲電壓6 V, 燈絲電流7 A, 根據(jù)等效電路原理速調(diào)管等效電阻為0. 857 Ω。

　　根據(jù)過(guò)壓保護(hù)告警提示, 此時(shí)燈絲電壓要高于正常值10% (燈絲電壓高10%時(shí)告警)。由于電壓過(guò)大機(jī)器系統(tǒng)保護(hù), 我們無(wú)法讀取燈絲電壓實(shí)際值, 而實(shí)際數(shù)值對(duì)判斷故障有很大幫助。于是我們采用瞬間讀取法來(lái)獲得此重要數(shù)據(jù), 具體做法是瞬間取消告警, 讀取燈絲電壓實(shí)際值, 瞬間高壓不會(huì)造成設(shè)備損壞, 且能幫助我們讀取重要數(shù)據(jù), 效果不錯(cuò)。通過(guò)此法我們讀取燈絲電壓實(shí)際值8. 3 V, 比實(shí)際電壓增加38%, 此時(shí)等效電阻為1. 186 Ω, 比正常時(shí)等效電阻0. 857 Ω 增加0. 329Ω 。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般小電流、高阻值時(shí)電線和節(jié)點(diǎn)的電阻可以忽略不計(jì), 而在大電流、低阻值時(shí)電線與接點(diǎn)的阻值必須考慮, 由于實(shí)際等效電阻只增加了0. 329 Ω,我們首先要考慮增加的0. 329 Ω 電阻是否是由接點(diǎn)阻值增加引起, 具體措施是檢查接點(diǎn)是否松動(dòng)、生銹, 然后將燈絲盤至速調(diào)管間所有連線接點(diǎn)拆掉用酒精擦拭, 酒精揮發(fā)后重新緊固原接點(diǎn), 然后重新開機(jī)檢查,告警消失。

　　總結(jié): 在低電壓、大電流情況下要注意接點(diǎn)和端子是否接觸良好, 由于高功放燈絲電流較大, 應(yīng)定期檢查高功放接線端子有無(wú)松動(dòng)生銹。

　　( 2)故障現(xiàn)象: VAR IAN ZJ- 2700M速調(diào)管高功放遙控面板無(wú)顯示, 而接收頻譜、載波均正常。

　　分析及處理: 接收頻譜、載波正常沒(méi)有影響到播出, 我們判斷速調(diào)管主機(jī)沒(méi)有故障, 故障出在遠(yuǎn)程控制終端。從控制臺(tái)取出控制終端, 打開上面板檢查電路板, 發(fā)現(xiàn)電路板沒(méi)有元件燒黑現(xiàn)象。在電源有負(fù)載的情況下用萬(wàn)用表直流20 V 檔測(cè)量電源輸出端電壓為零, 正常時(shí)應(yīng)為5 V, 判斷是遙控板穩(wěn)壓電源出現(xiàn)故障。繼續(xù)向前檢查, 當(dāng)檢查至電源橋式整流電路時(shí)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)二極管擊穿短路, 更換同類型二極管后測(cè)量5 V 電壓輸出正常, 重新開機(jī)后高功放遙控面板恢復(fù)正常。

　　總結(jié): 這是一起典型的直流電源輸出故障, 一般是面板無(wú)顯示整機(jī)無(wú)法開機(jī), 故障原因有多種, 整流二極管、濾波電容、控制電路出現(xiàn)問(wèn)題都有可能造成該故障, 要根據(jù)實(shí)際情況具體對(duì)待。

　　( 3 ) 故障現(xiàn)象: CPI GEN IV 速調(diào)管功放出現(xiàn)“LOW A IRFLOW FAULT”故障, 導(dǎo)致高功放射頻輸出被抑制。

　　分析及處理: 速調(diào)管功放工作時(shí)溫度較高, 必須保證足夠的排風(fēng)量供給內(nèi)部速調(diào)管散熱。GEN IV功放后部有一風(fēng)壓開關(guān)用于監(jiān)測(cè)功放排風(fēng)量, 排風(fēng)量正常時(shí)風(fēng)壓開關(guān)處于常開狀態(tài), 當(dāng)排風(fēng)量減少時(shí)風(fēng)壓開關(guān)變?yōu)槌ｉ]狀態(tài), 功放控制系統(tǒng)會(huì)抑制射頻輸出保護(hù)內(nèi)部速調(diào)管。分析出現(xiàn)LOW A IRFLOW FAULT 故障可能是風(fēng)扇故障或者是進(jìn)風(fēng)口濾塵網(wǎng)灰塵過(guò)多導(dǎo)致進(jìn)風(fēng)流量不足。檢查風(fēng)扇, 并對(duì)濾塵網(wǎng)以及整機(jī)腔體進(jìn)行清潔, 故障依然存在。該故障出現(xiàn)在裝機(jī)后不久, 分析可能是風(fēng)壓開關(guān)初始狀態(tài)設(shè)置不合理造成的, 調(diào)整風(fēng)壓開關(guān)設(shè)置重新開機(jī)后故障消除, 通過(guò)一段時(shí)間觀察沒(méi)有出現(xiàn)類似故障。

　　相對(duì)其他上行設(shè)備高功放故障率較高, 維護(hù)涉及面較多, 危險(xiǎn)性也較大, 所以高功放的維護(hù)一直是我站的維護(hù)重點(diǎn)。而速調(diào)管與全固態(tài)高功放相比故障率稍高, 維護(hù)難度也相對(duì)增加, 對(duì)環(huán)境溫度濕度要求更高。

　　對(duì)于高功放這類關(guān)鍵設(shè)備, 我們的觀點(diǎn)一直都是防重于治, 平時(shí)要注意觀察設(shè)備運(yùn)行狀態(tài), 了解它的性能特點(diǎn), 做好高功放基本維護(hù)工作, 保證其正常平穩(wěn)運(yùn)行。

　　速調(diào)管高功放維護(hù)首先要保證高功放電氣性能、機(jī)械性能等技術(shù)指標(biāo)符合要求; 其次要合理調(diào)整系統(tǒng)設(shè)備配置, 延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命; 第三遇到故障能迅速排除,盡量減少故障損失。

　　根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn), 高功放維護(hù)工作包括:

　　( 1)重視高功放機(jī)房環(huán)境溫度、濕度的保持。根據(jù)經(jīng)驗(yàn), 夏季高溫、高濕的環(huán)境最容易導(dǎo)致高功放故障的發(fā)生, 特別是高壓器件的故障率明顯升高, 因此夏季要特別注意保持設(shè)備運(yùn)行環(huán)境溫度和濕度。

　　( 2)重視高功放機(jī)房防塵, 定期清理高功放濾塵網(wǎng), 檢查風(fēng)扇、風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況, 如風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)不暢或有響聲應(yīng)及時(shí)更換。

　　( 3)每日定時(shí)記錄高功放面板主要參數(shù)顯示, 定期分析整理高功放主要參數(shù)變化數(shù)值及各種告警信息, 根據(jù)這些信息預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的故障和部位, 對(duì)可能發(fā)生故障的部位進(jìn)行檢測(cè)、調(diào)整和維修, 對(duì)零部件及時(shí)更換。

　　( 4)對(duì)高功放主要技術(shù)指標(biāo)及測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量,分析查找產(chǎn)生指標(biāo)和測(cè)試數(shù)據(jù)變化的原因, 有針對(duì)性地進(jìn)行調(diào)整或采取適當(dāng)?shù)膽?yīng)急處理措施。

　　高功放故障在地球站總體故障中所占比例較大,在日常維護(hù)中應(yīng)注意積累經(jīng)驗(yàn), 要定期打開機(jī)箱對(duì)機(jī)器內(nèi)部做清潔除塵工作, 定期檢查告警指示燈、門連鎖、繼電器、機(jī)械觸點(diǎn)等狀況, 尤其要檢查電源系統(tǒng)接頭螺絲是否緊固, 確保供電系統(tǒng)電接頭接觸良好, 線路絕緣良好。速調(diào)管功放開機(jī)時(shí)燈絲電阻必須保持準(zhǔn)確的額定數(shù)值, 過(guò)高或過(guò)低都會(huì)造成陰極表面非均發(fā)射,加速陰極老化。重點(diǎn)檢查機(jī)內(nèi)高壓電容、變壓器、接觸器等工作條件惡劣的元器件有無(wú)異常, 各種保護(hù)裝置是否靈敏有效。每年測(cè)試一次功放額定輸出功率、增益和增益頻率響應(yīng)。出現(xiàn)故障時(shí)準(zhǔn)確分析和處理故障, 防止處理不當(dāng)而造成設(shè)備損壞或故障擴(kuò)大化。