速調管高功放的維護分析及故障處理

高功放是地球站重要播出設備, 它的作用是將上變頻器輸出的高頻信號放大成能滿(mǎn)足衛星接收需要的大功率微波信號。目前廣泛使用的有速調管( KH-PA)、行波管( TWTA )和全固態(tài)3 種類(lèi)型高功放( SS-PA) , 其中速調管高功放的優(yōu)點(diǎn)是輸出功率大。由于節目安全播出需要, 國家廣電總局要求各上行站必須配備大功率速調管高功放, 為此, 我站2005年購進(jìn)了CPI GEN IV 系列3 000W 速調管高功放, 一直作為主機使用。GEN IV 系列是新一代的速調管高功放, 功放由高壓電源、射頻組件、控制系統和風(fēng)冷系統等部分組成, 其主要特點(diǎn)是采用了多收集極速調管(MSDC ), 并可以根據輸出功率的大小自動(dòng)調整管子束電壓和燈絲電壓, 減低耗散功率, 延長(cháng)使用壽命。另一個(gè)特點(diǎn)是采用分布式的微處理系統、CAN 內部總線(xiàn)、統一的使用操作界面, 能兼容多種靈活通信方式, 便于遠程監控。

　　而備機仍采用1994 年建站初期購買(mǎi)的美國VAR IAN(瓦利安) ZJ- 2700M 速調管高功放。VZJ- 2700M 速調管高功放主要由射頻放大系統, 電源系統, 控制、監測、保護系統, 風(fēng)冷卻系統組成。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(cháng)速調管性能下降, 最大實(shí)際輸出功率只能達到1 600W。該機型早已停產(chǎn),維護的最大困難是沒(méi)有備件、沒(méi)有售后服務(wù), 機器出現故障只能自己維修, 配件損壞只能采用另一臺的拆機件。近年來(lái)VARIAN ZJ- 2700M 高功放出現兩次故障, CPI GEN IV 高功放出現一次低風(fēng)壓故障, 下面分別介紹3次故障的分析處理過(guò)程。

　　( 1)故障現象: VAR IAN ZJ- 2700M速調管高功放開(kāi)機顯示H eaterOvervoltage(燈絲電壓過(guò)壓) , 整機不工作。

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

　　根據過(guò)壓保護告警提示, 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)大機器系統保護, 我們無(wú)法讀取燈絲電壓實(shí)際值, 而實(shí)際數值對判斷故障有很大幫助。于是我們采用瞬間讀取法來(lái)獲得此重要數據, 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 )造成設備損壞, 且能幫助我們讀取重要數據, 效果不錯。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 。根據經(jīng)驗一般小電流、高阻值時(shí)電線(xiàn)和節點(diǎn)的電阻可以忽略不計, 而在大電流、低阻值時(shí)電線(xiàn)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(pán)至速調管間所有連線(xiàn)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(kāi)機檢查,告警消失。

　　總結: 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, 應定期檢查高功放接線(xiàn)端子有無(wú)松動(dòng)生銹。

　　( 2)故障現象: VAR IAN ZJ- 2700M速調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, 我們判斷速調管主機沒(méi)有故障, 故障出在遠程控制終端。從控制臺取出控制終端, 打開(kāi)上面板檢查電路板, 發(fā)現電路板沒(méi)有元件燒黑現象。在電源有負載的情況下用萬(wàn)用表直流20 V 檔測量電源輸出端電壓為零, 正常時(shí)應為5 V, 判斷是遙控板穩壓電源出現故障。繼續向前檢查, 當檢查至電源橋式整流電路時(shí)發(fā)現兩個(gè)二極管擊穿短路, 更換同類(lèi)型二極管后測量5 V 電壓輸出正常, 重新開(kāi)機后高功放遙控面板恢復正常。

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

　　( 3 ) 故障現象: CPI GEN IV 速調管功放出現“LOW A IRFLOW FAULT”故障, 導致高功放射頻輸出被抑制。

　　分析及處理: 速調管功放工作時(shí)溫度較高, 必須保證足夠的排風(fēng)量供給內部速調管散熱。GEN IV功放后部有一風(fēng)壓開(kāi)關(guān)用于監測功放排風(fēng)量, 排風(fēng)量正常時(shí)風(fēng)壓開(kāi)關(guān)處于常開(kāi)狀態(tài), 當排風(fēng)量減少時(shí)風(fēng)壓開(kāi)關(guān)變?yōu)槌ｉ]狀態(tài), 功放控制系統會(huì )抑制射頻輸出保護內部速調管。分析出現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)多導致進(jìn)風(fēng)流量不足。檢查風(fēng)扇, 并對濾塵網(wǎng)以及整機腔體進(jìn)行清潔, 故障依然存在。該故障出現在裝機后不久, 分析可能是風(fēng)壓開(kāi)關(guān)初始狀態(tài)設置不合理造成的, 調整風(fēng)壓開(kāi)關(guān)設置重新開(kāi)機后故障消除, 通過(guò)一段時(shí)間觀(guān)察沒(méi)有出現類(lèi)似故障。

　　相對其他上行設備高功放故障率較高, 維護涉及面較多, 危險性也較大, 所以高功放的維護一直是我站的維護重點(diǎn)。而速調管與全固態(tài)高功放相比故障率稍高, 維護難度也相對增加, 對環(huán)境溫度濕度要求更高。

　　對于高功放這類(lèi)關(guān)鍵設備, 我們的觀(guān)點(diǎn)一直都是防重于治, 平時(shí)要注意觀(guān)察設備運行狀態(tài), 了解它的性能特點(diǎn), 做好高功放基本維護工作, 保證其正常平穩運行。

　　速調管高功放維護首先要保證高功放電氣性能、機械性能等技術(shù)指標符合要求; 其次要合理調整系統設備配置, 延長(cháng)設備使用壽命; 第三遇到故障能迅速排除,盡量減少故障損失。

　　根據多年的經(jīng)驗, 高功放維護工作包括:

　　( 1)重視高功放機房環(huán)境溫度、濕度的保持。根據經(jīng)驗, 夏季高溫、高濕的環(huán)境最容易導致高功放故障的發(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備運行環(huán)境溫度和濕度。

　　( 2)重視高功放機房防塵, 定期清理高功放濾塵網(wǎng), 檢查風(fēng)扇、風(fēng)機運轉情況, 如風(fēng)扇運轉不暢或有響聲應及時(shí)更換。

　　( 3)每日定時(shí)記錄高功放面板主要參數顯示, 定期分析整理高功放主要參數變化數值及各種告警信息, 根據這些信息預測可能出現的故障和部位, 對可能發(fā)生故障的部位進(jìn)行檢測、調整和維修, 對零部件及時(shí)更換。

　　( 4)對高功放主要技術(shù)指標及測試點(diǎn)進(jìn)行測量,分析查找產(chǎn)生指標和測試數據變化的原因, 有針對性地進(jìn)行調整或采取適當的應急處理措施。

　　高功放故障在地球站總體故障中所占比例較大,在日常維護中應注意積累經(jīng)驗, 要定期打開(kāi)機箱對機器內部做清潔除塵工作, 定期檢查告警指示燈、門(mén)連鎖、繼電器、機械觸點(diǎn)等狀況, 尤其要檢查電源系統接頭螺絲是否緊固, 確保供電系統電接頭接觸良好, 線(xiàn)路絕緣良好。速調管功放開(kāi)機時(shí)燈絲電阻必須保持準確的額定數值, 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)檢查機內高壓電容、變壓器、接觸器等工作條件惡劣的元器件有無(wú)異常, 各種保護裝置是否靈敏有效。每年測試一次功放額定輸出功率、增益和增益頻率響應。出現故障時(shí)準確分析和處理故障, 防止處理不當而造成設備損壞或故障擴大化。