TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)高周故障分析

郭亞明

摘 要：本文對TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)高周系統(tǒng)進(jìn)行簡單介紹，重點(diǎn)對高周系統(tǒng)常見故障進(jìn)行分析，提出處理辦法，并結(jié)合實(shí)際提出維護(hù)改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：發(fā)射機(jī)；高周；故障

中圖分類號：TN838 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 引言

我國于2000年開始引進(jìn)TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)，該發(fā)射機(jī)由瑞士THALES公司生產(chǎn)，是目前世界最先進(jìn)的短波發(fā)射機(jī)之一，該發(fā)射機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定、故障率低。該機(jī)型的高頻放大器末級槽路采用3π結(jié)構(gòu)，工作于低Q值狀態(tài)，這使得其工業(yè)效率和工作指標(biāo)都比較好。經(jīng)過十幾年的使用，發(fā)射機(jī)也出現(xiàn)了各類故障，維護(hù)人員也從中進(jìn)行了總結(jié)，摸索出故障判斷、處理、預(yù)防的一些經(jīng)驗(yàn)。對發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定起到了很好的作用。其中，發(fā)射機(jī)高周系統(tǒng)故障具有故障點(diǎn)判斷難，處理難度大，處理時間較長等特點(diǎn)。掌握高周系統(tǒng)故障判斷處理對實(shí)現(xiàn)“不間斷、高質(zhì)量”的目標(biāo)有著非常積極的意義。

2 高周系統(tǒng)介紹

TSW2500型500kW機(jī)發(fā)射機(jī)高周部分包括：頻率合成器、射頻衰減器、寬頻帶放大器、射頻驅(qū)動級輸入網(wǎng)絡(luò)、射頻驅(qū)動級、射頻驅(qū)動級輸出網(wǎng)絡(luò)（即射頻末級輸入網(wǎng)絡(luò)）、射頻末級和射頻末級輸出網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，如圖1所示。

射頻驅(qū)動級采用CTK12-1超蒸冷三極電子管，柵地線路。

射頻末級采用TH576超蒸冷四極電子管，陰地線路，工作于丙類弱過壓狀態(tài)。射頻末級和輸出網(wǎng)絡(luò)之間耦合為電容耦合，具體器件為C250隔直電容器。

高頻放大器末級輸出網(wǎng)絡(luò)采用一個低通結(jié)構(gòu)的3π網(wǎng)絡(luò)組成，如圖1所示。3π網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了諧振、阻抗變換和濾波功能，可將發(fā)射機(jī)50Ω輸出阻抗變換為射頻末級功放管所需的等效屏極特性阻抗190Ω；使諧振回路諧振于工作頻率；同時還對諧波進(jìn)行了衰減（對于屏極上所有諧波均呈現(xiàn)最低阻抗），起到了濾除諧波的作用。3π網(wǎng)絡(luò)的電感采用調(diào)諧線結(jié)構(gòu)，分布參數(shù)很小，這樣使得寄生頻率遠(yuǎn)高于工作頻率，由甚高頻濾波器濾除。粗調(diào)有電感線圈（調(diào)諧線）參與，細(xì)調(diào)諧完全采用可變真空電容器，從而使調(diào)諧點(diǎn)細(xì)膩平滑，如圖2所示。

3 高周常見故障分析

3.1 寬放電源小盒保險爆

故障現(xiàn)象：加高壓時，IaV1顯示值0.5A（正常值1A），其他表值無顯示；高前管有屏壓，柵偏壓值為0.44kV（正常值大約0.74kV）。

原因分析：判斷為斷激故障，查看寬放電源的電流表指示為0，正常時機(jī)器未加高壓表值為4A，加高壓發(fā)射機(jī)運(yùn)行正常后的指示值大約11A。

故障處理：更換寬放電源保險。

3.2 C102擊穿

故障現(xiàn)象：加高壓，高末柵流Ig1V2無表值，故障顯示為激勵故障。

原因分析：寬放輸出正常， 用示波器（萬用表）檢查高前級激勵輸入端N1（航空插頭）無激勵信號，用搖表檢查C102絕緣為零。判斷為高前可調(diào)電容MP01的C102擊穿，導(dǎo)致激勵通地。

故障處理：更換電容。

3.3 高前電子管斷絲

故障現(xiàn)象：發(fā)射機(jī)加高壓時，出現(xiàn)故障信息“Ig1v2 below limit”，IaV1、Ig1V2無表值。

原因分析：觀察表值情況，發(fā)現(xiàn)高前電子管在靜態(tài)時無屏流，說明高前電子管不工作。用鉗流表檢查高前電子管燈絲電流，發(fā)現(xiàn)幾乎無任何數(shù)值。將發(fā)射機(jī)關(guān)至OFF，拆下燈絲電源連線，對燈絲搖絕緣（只能用1000V搖表）發(fā)現(xiàn)無窮大，故判斷高前電子管斷絲。

故障處理：按照“高前電子管CTK12-1更換規(guī)程”更換備份電子管，各個頻段加高壓試機(jī)。

3.4 C133擊穿

故障現(xiàn)象：播音過程中，發(fā)射機(jī)多次Trip，掉STBY，故障信息顯示：“Transient Ig1V2 above limit， Trip Counter has cut back to STANDBY”。高壓加不上，反復(fù)告警，IaV1只有0.5V左右，VaV1正常，Vg1V2 為450V左右，其余表值無；寬放電源電流只有4A左右。

原因分析：（1）C133電容溫度貼片變紅，甩開C133用搖表搖絕緣擊穿。

（2）C133擊穿引起偏壓通地，因此末極柵流越限告警。

（3）C133擊穿引起驅(qū)動級高頻輸出通地，使寬放處于空載，寬放電源電流只有4A左右，正常時為15A左右。

故障處理：更換電容。

3.5 高末電子管故障

高末電子管故障主要包括燈絲斷極，柵陰碰極、漏氣導(dǎo)致真空度下降等，出故障時機(jī)器無法上ON，或升功率時出現(xiàn)柵流越限，簾柵流、板流越限或板耗越限等，可用鉗形電流表（直流）測量燈絲電流與正常值進(jìn)行比較（全燈絲時電流正常為900A左右）。

故障現(xiàn)象：發(fā)射機(jī)播音過程中，頻繁出現(xiàn)告警信息：“Transient Ig1V2 above limit”，導(dǎo)致發(fā)射機(jī)連續(xù)過荷掉高壓。并且出現(xiàn)告警信息：“VfilV1 below limit”，高前燈絲電壓只有3.5V，發(fā)射機(jī)掉到“OFF”狀態(tài)。

原因分析：柵流出現(xiàn)過流說明高末電子管柵極通路上有通地點(diǎn)。首先，在整流機(jī)箱拆下X217的42端子和射頻機(jī)箱L212接?xùn)艠O端。對這條通路用搖表搖絕緣正常。然后，用聚四氟墊片隔開L133與柵極連接觸點(diǎn)，對高末電子管柵極及管座對地?fù)u絕緣，發(fā)現(xiàn)通地。吊起高末電子管對電子管柵極與燈絲之間搖絕緣發(fā)現(xiàn)阻值為零，判斷高末電子管柵陰碰極。末電子管柵陰碰極導(dǎo)致Ig1v2連續(xù)出現(xiàn)超越極限值。

（1）用萬用表量各級之間阻值，發(fā)現(xiàn)內(nèi)外燈絲之間阻值無窮，判斷高末電子管斷絲。高高末電子管斷絲導(dǎo)致高末電子管燈絲升的速度比正常工作時快，故當(dāng)高末電子管燈絲升到黑燈絲5V時，高前電子管燈絲還沒到2V，此時系統(tǒng)默認(rèn)保護(hù)高末電子管停止升燈絲，因此告警提示高前電子管燈絲低于極限值。用鉗形表卡高末管發(fā)現(xiàn)燈絲電流只有0A（正常初級應(yīng)為35A左右），確定高末電子管斷絲。

（2）高末電子管漏氣造成發(fā)射機(jī)屏流過荷保護(hù)，加不上高壓，漏氣電子管燈絲在不斷氧化，燈絲表面敷層氧化后會失去電子發(fā)射能力。

故障處理：

（1）打開機(jī)箱門，取下屏極自封水管，松開屏極與電感L233的連接桿的螺母，并取下連接桿支撐螺母，松開隔直電容與槽路的內(nèi)六角連接螺桿，卸下C140B，C264與隔直電容連接螺桿；

（2）取下風(fēng)管，取下隔直電容；在門邊上裝好吊車，一人抓住吊車吊臂進(jìn)行負(fù)重試驗(yàn)；把吊車上的螺桿擰到電子管上，檢查吊車中心與管子中心在一直線上，檢查吊車的螺桿與TH576屏極是否緊固；

（3）一人轉(zhuǎn)動滑輪，一人在邊上監(jiān)護(hù)，并扶好管子，吊起管子至最高處，把管子推到機(jī)箱門外；清潔管子燈絲、柵極、簾柵（需用砂紙打磨）、屏極及瓷環(huán)，套瓷環(huán)封套，轉(zhuǎn)動滑輪，把管子放到電子管箱內(nèi)；卸電子管上進(jìn)出水口；清潔管座，在各極涂上一層導(dǎo)電油；

3.6 C262絕緣下降

故障現(xiàn)象：發(fā)射機(jī)多次掉高壓，顯示”瞬時IaV2過大，反射功率過大，TSM輸出電流過大，TSM輸出電壓過大”等。

原因分析：將C262下機(jī)經(jīng)打壓低于30kV/AC，從而確定掉高壓為C262耐壓不足瞬間高壓通地引起。

故障處理：更換電容。

3.7 C262擊穿

故障現(xiàn)象：播音中，發(fā)射機(jī)發(fā)生多次Trip，加不上功率，APD過大越限，“MANUL”模式按“VA+”鍵升功率時，Pfwd只能加到10 kW左右，APD上升很快，VSWR表值不起（始終為0）。

原因分析：由于C262（C261）在一π電感于二π電感之間，電容擊穿，使槽路失諧，故加功率時，APD過大越限。由于有隔直電容C250，直流高壓沒有通地，故“MANUL”模式功率時，Pfwd能加到10 kW左右。

故障處理：

（1）查看溫度貼片是否變色，結(jié)合點(diǎn)溫來判斷那個電容故障。

（2）“MANUL”模式功率時，Pfwd能加到20KW左右，調(diào)諧對應(yīng)的MP，若Pfwd、APD無變化，一般為該路電容擊穿。

（3）初步判斷后，甩開C262一端，用搖表在機(jī)上搖測C262絕緣為0 MΩ，更換C262。

更換3π網(wǎng)絡(luò)電容后，要注意檢查發(fā)射機(jī)的狀態(tài)，加滿功率、70%調(diào)幅10分鐘左右，對槽路電容進(jìn)行點(diǎn)溫，并與正常的溫度值進(jìn)行比較；同時要測量三大指標(biāo)，確保發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)正常。

3.8 C271擊穿

故障現(xiàn)象：發(fā)射機(jī)多次Trip，并自動降功率，屏幕故障顯示為：未級屏流、柵流過限，TSM輸出電流過限，功率模塊機(jī)箱放電球打火。擊穿后，加高壓，APD損耗很大，MP10、M P11一邊倒（往最小值一邊），未級調(diào)諧失敗，掉高壓。手動升Vav2時，APD上升很快，VSWR表值不起（始終為0）。

原因分析：由于該電容是未級槽路調(diào)諧電容，有濾波和阻抗變換作用，并且是阻抗變換最大的調(diào)諧電容。該電容擊穿，造成末級嚴(yán)重失諧，功率加不上。

處理方法：查看溫度貼片是否變色，結(jié)合點(diǎn)溫來判斷那個電容故障。

（1）手動調(diào)第7路屏耗變化很大，調(diào)第9、11路無變化，且摸溫燙，甩開C271一端，機(jī)上搖絕緣，接近于零。

（2）更換C271。

更換3π網(wǎng)絡(luò)電容后，要注意檢查發(fā)射機(jī)的狀態(tài)，加滿功率、70%調(diào)幅10分鐘左右，對槽路電容進(jìn)行點(diǎn)溫，并與正常的溫度值進(jìn)行比較；同時要測量三大指標(biāo)，確保發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)正常。

3.9 C281擊穿

故障現(xiàn)象：播音中，發(fā)射機(jī)連續(xù)報警“屏耗過大”掉高壓，無法開出滿功率，發(fā)射機(jī)只能在低功率下運(yùn)行。

原因分析：平衡不平衡轉(zhuǎn)換器中C281電容擊穿。

處理方法：播音中先手動調(diào)諧MP10、MP11，可在350kW功率下維持播音。

擰開平衡不平衡轉(zhuǎn)換器中蓋板，甩開C281電容，用搖表搖測其對地絕緣為“0”。更換C281后運(yùn)行正常。

3.10 MS24開關(guān)接點(diǎn)處吱火

故障現(xiàn)象：發(fā)射機(jī)低頻工作時連續(xù)掉高壓，屏顯為射頻級打火，從貓眼看不到打火點(diǎn)。

原因分析：保護(hù)系統(tǒng)光敏元件檢測到有打火，掉高壓保護(hù)。

處理方法：短路門接點(diǎn)，打開一機(jī)箱門，關(guān)燈加高壓后站遠(yuǎn)處找打火點(diǎn)，用砂紙打磨酒精清潔后試正常。

3.11 高末管座簾柵盤擊穿

故障現(xiàn)象：加高壓，故障顯示：“RF Stage Arcing”（射頻級打火），掉高壓。

原因分析：由于管座簾柵盤漏水，造成擊穿并引起·射頻級打火。

處理方法：打開機(jī)箱門觀察打火點(diǎn)，換管座的簾柵盤。

4 維護(hù)措施

發(fā)射機(jī)暫態(tài)電壓過高時，會引起電容擊穿，防止辦法是加放電球，同時在滿足功率要求的前提下，盡量降低屏壓。同時要避免發(fā)射機(jī)電容長時間工作于過電流狀態(tài)，否則極易引起溫度過高燒壞。槽路電容的電流是支路電感電流的Q倍。調(diào)諧時，注意使發(fā)射機(jī)工作在準(zhǔn)確的調(diào)諧狀態(tài)下，否則失諧引起電容電流過大溫度升高，增加電容器損壞的可能性。另外，要特別注意電容自身冷卻，如果冷卻不好，極易引起不必要的損壞，對只有風(fēng)冷的電容，亦可采用增加水冷的方法來改善其冷卻效果。在實(shí)際使用中C271損壞率較高，安裝高頻感應(yīng)較強(qiáng)，原安裝底板為鐵質(zhì)鍍銅材料，因渦流發(fā)熱氧化，我臺將其改為銅板效果明顯。另外我們通過測試發(fā)現(xiàn)C271工作溫度較高，加上水冷盤冷卻和增加高壓風(fēng)管強(qiáng)制冷卻后，降溫效果明顯，損壞率明顯下降。

對高周的真空電容、電子管加裝光纖在線測溫裝置。設(shè)置溫度告警，通過溫度的變化數(shù)據(jù)對比來做到對真空器件損壞的預(yù)判，及時調(diào)整工作狀態(tài)，延長器件使用壽命，降低故障率。

結(jié)語

新型發(fā)射機(jī)的維護(hù)有一個磨合、摸索的過程。只要我們善于總結(jié)分析，并采取積極可行的技術(shù)改進(jìn)措施，就能將故障率降低。掌握嫻熟的業(yè)務(wù)技能，就可以準(zhǔn)確地判斷故障，并將故障迅速處理。

參考文獻(xiàn)

[1]嚴(yán)航明，高強(qiáng).TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)鑒相器的原理與維護(hù)[J]. 廣播電視信息， 2012（07）.