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足衛(wèi)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 種類型高功放( SS-PA) , 其中速調管高功放的優(yōu)點是輸出功率大。由于節(jié)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(tǒng)和風冷系統(tǒng)等部分組成, 其主要特點是采用了多收集極速調管(MSDC ), 并可以根據(jù)輸出功率的大小自動調整管子束電壓和燈絲電壓, 減低耗散功率, 延長使用壽命。另一個特點是采用分布式的微處理系統(tǒng)、CAN 內部總線、統(tǒng)一的使用操作界面, 能兼容多種靈活通信方式, 便于遠程監(jiān)控。
而備機仍采用1994 年建站初期購買的美國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(tǒng), 電源系統(tǒng), 控制、監(jiān)測、保護系統(tǒng), 風冷卻系統(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速調管性能下降, 最大實際輸出功率只能達到1 600W。該機型早已停產,維護的最大困難是沒有備件、沒有售后服務, 機器出現(xiàn)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)一次低風壓故障, 下面分別介紹3次故障的分析處理過程。
( 1)故障現(xiàn)象: VAR IAN ZJ- 2700M速調管高功放開機顯示H eaterOvervoltage(燈絲電壓過壓) , 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(jù)等效電路原理速調管等效電阻為0. 857 Ω。
根據(jù)過壓保護告警提示, 此時燈絲電壓要高于正常值10% (燈絲電壓高10%時告警)。由于電壓過大機器系統(tǒng)保護, 我們無法讀取燈絲電壓實際值, 而實際數(shù)值對判斷故障有很大幫助。于是我們采用瞬間讀取法來獲得此重要數(shù)據(jù), 具體做法是瞬間取消告警, 讀取燈絲電壓實際值, 瞬間高壓不會造成設備損壞, 且能幫助我們讀取重要數(shù)據(jù), 效果不錯。通過此法我們讀取燈絲電壓實際值8. 3 V, 比實際電壓增加38%, 此時等效電阻為1. 186 Ω, 比正常時等效電阻0. 857 Ω 增加0. 329Ω 。根據(jù)經驗一般小電流、高阻值時電線和節(jié)點的電阻可以忽略不計, 而在大電流、低阻值時電線與接點的阻值必須考慮, 由于實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 電阻是否是由接點阻值增加引起, 具體措施是檢查接點是否松動、生銹, 然后將燈絲盤至速調管間所有連線接點拆掉用酒精擦拭, 酒精揮發(fā)后重新緊固原接點, 然后重新開機檢查,告警消失。
總結: 在低電壓、大電流情況下要注意接點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端子有無松動生銹。
( 2)故障現(xiàn)象: VAR IAN ZJ- 2700M速調管高功放遙控面板無顯示, 而接收頻譜、載波均正常。
分析及處理: 接收頻譜、載波正常沒有影響到播出, 我們判斷速調管主機沒有故障, 故障出在遠程控制終端。從控制臺取出控制終端, 打開上面板檢查電路板, 發(fā)現(xiàn)電路板沒有元件燒黑現(xiàn)象。在電源有負載的情況下用萬用表直流20 V 檔測量電源輸出端電壓為零, 正常時應為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, 當檢查至電源橋式整流電路時發(fā)現(xiàn)兩個二極管擊穿短路, 更換同類型二極管后測量5 V 電壓輸出正常, 重新開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, 一般是面板無顯示整機無法開機, 故障原因有多種, 整流二極管、濾波電容、控制電路出現(xiàn)問題都有可能造成該故障, 要根據(jù)實際情況具體對待。
( 3 ) 故障現(xiàn)象: CPI GEN IV 速調管功放出現(xiàn)“LOW A IRFLOW FAULT”故障, 導致高功放射頻輸出被抑制。
分析及處理: 速調管功放工作時溫度較高, 必須保證足夠的排風量供給內部速調管散熱。GEN IV功放后部有一風壓開關用于監(jiān)測功放排風量, 排風量正常時風壓開關處于常開狀態(tài), 當排風量減少時風壓開關變?yōu)槌ｉ]狀態(tài), 功放控制系統(tǒng)會抑制射頻輸出保護內部速調管。分析出現(xiàn)LOW A IRFLOW FAULT 故障可能是風扇故障或者是進風口濾塵網(wǎng)灰塵過多導致進風流量不足。檢查風扇, 并對濾塵網(wǎng)以及整機腔體進行清潔, 故障依然存在。該故障出現(xiàn)在裝機后不久, 分析可能是風壓開關初始狀態(tài)設置不合理造成的, 調整風壓開關設置重新開機后故障消除, 通過一段時間觀察沒有出現(xiàn)類似故障。
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。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。
對于高功放這類關鍵設備, 我們的觀點一直都是防重于治, 平時要注意觀察設備運行狀態(tài), 了解它的性能特點, 做好高功放基本維護工作, 保證其正常平穩(wěn)運行。
速調管高功放維護首先要保證高功放電氣性能、機械性能等技術指標符合要求; 其次要合理調整系統(tǒng)設備配置, 延長設備使用壽命; 第三遇到故障能迅速排除,盡量減少故障損失。
根據(jù)多年的經驗, 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(jù)經驗, 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), 檢查風扇、風機運轉情況, 如風扇運轉不暢或有響聲應及時更換。
( 3)每日定時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)這些信息預測可能出現(xiàn)的故障和部位, 對可能發(fā)生故障的部位進行檢測、調整和維修, 對零部件及時更換。
( 4)對高功放主要技術指標及測試點進行測量,分析查找產生指標和測試數(shù)據(jù)變化的原因, 有針對性地進行調整或采取適當?shù)膽碧幚泶胧?/p>
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驗, 要定期打開機箱對機器內部做清潔除塵工作, 定期檢查告警指示燈、門連鎖、繼電器、機械觸點等狀況, 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。速調管功放開機時燈絲電阻必須保持準確的額定數(shù)值, 過高或過低都會造成陰極表面非均發(fā)射,加速陰極老化。重點檢查機內高壓電容、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(xiàn)故障時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。
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