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三门峡新一代天气雷达大修及技术升级浅谈

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  摘 要:三门峡新一代天气雷达经过多年连续运行,其可靠性、可维修性和使用性逐渐下降,特别是天线机械结构部分和汇流环磨损严重,故障维修难度大、成本高,维修周期长,进而影响了雷达的整体运行效能。为了更好地满足气象业务应用和发展需求,亟需按照相关技术规范和要求进行大修及技术升级。
  关键词:新一代天气雷达;大修;升级改造
  中图分类号:TN959.4 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2020)07-0056-02
  0 引言
  三门峡CINRAD/SB新一代天气雷达(以下简称三门峡雷达)于2005年7月完成了现场安装调试。2005年11月20日,通过了中国气象局气象探测中心组织的现场测试。到目前为止,三门峡新一代天气雷达已运行12年多。自投入业务应用以来,三门峡雷达极大的提升了三门峡及周边地区的灾害性天气预警预报能力,在地方社会经济发展、重点工程建设、公众服务、防灾减灾中发挥了重要作用,在保障社会经济建设和人民生命财产中取得了巨大的经济效益和社会效益。三门峡雷达已成为监测灾害性天气、提高预警预报能力,防灾减灾,服务社会和重点工程建设的重要支撑。经过多年连续运行,三门峡雷达的可靠性、可维修性和使用性逐渐下降,特别是天线机械结构部分和汇流环磨损严重,故障维修难度大、成本高,维修周期长,进而影响了雷达的整体运行效能。同时,三门峡雷达伺服系统运行不稳定,故障率高,近几年频繁更换汇流环,方位电机及伺服控制器。为延长三门峡雷达使用寿命,全面恢复并提高雷达系统整体技术性能,使其达到中国气象局2010年修订印发的《新一代天气雷达系统功能规格需求书》(气办发〔2010〕43号)技术状态和指标要求,更好地满足气象业务应用和发展需求,亟需按照相关技术规范和要求进行大修及技术升级。
  1 前期工作情况
  河南省气象局观测与网络处组织,依据《综合观测司计划财务司关于印发辽宁沈阳等44部新一代天气雷达大修及技术升级实施方案的通知》(气测函〔2016〕12号),对三门峡新一代天气雷达进行了大修及技术升级检测评估。意见如下:
  (1)雷达系统部分器件和线缆老化,部分组件性能变差,需更换相关器件和电缆。
  (2)发射机输出极限改善因子杂散干扰严重,发射机馈线部分高功率负载打火,需更换相关器件。
  (3)接收机噪声系数超出技术要求,系统相位噪声和地杂物抑制超限,系统增益和噪声电平变化较大等,需大修时更换接收系统相关器件。
  (4)伺服系统运行不稳定,故障率高。方位和俯仰减速箱、汇流环及方位大轴承等磨损严重,急需更换相关器件及技术升级。
  (5)系统相位噪声、地杂物抑制参数超标,需大修更换相关器件。
  (6)终端系统无法满足系统运行要求,急需更换计算机系统。
  建议三门峡市气象局尽快按照检测评估意见,根据《CINRAD/SB新一代天气雷达大修及技术升级投资标准》,拟定三门峡雷达大修及技术升级需维护、更换的组(部)件明细表,并编制上报三门峡CINRAD/SB新一代天气雷达大修及技术升级实施方案,启动雷达系统大修及技术升级工程。
  2 大修实施阶段
  依据《新一代天气雷达大修及技术升级规范》、《新一代天气雷达系统功能规格需求书》(气办发〔2010〕43号)、《综合观测司计划财務司关于印发辽宁沈阳等44部新一代天气雷达大修及技术升级实施方案的通知》等文件,对三门峡雷达配电系统采取整体更换,信号处理和监控系统、接收系统采取部分组件更换,发射系统在原基础上大修,伺服控制、天线/天线座在原基础上技术升级,馈线系统予以升级改造,天线罩予以维修维护,通信系统增加径向数据流传输功能。同时,对雷达运行所必要的配套设施进行维护维修。本项目实施将严格遵照国家有关业务规范和要求进行项目建设,雷达性能将达到同型最新批次雷达出厂时的技术性能和技术指标要求,以更好地发挥雷达监测、预警功能。
  2.1 雷达主机部分
  鉴于三门峡雷达部分分机、模块已停产且无库存,实施大修及技术升级时,配电系统及监控系统采取整体更换,发射系统在原基础上大修,伺服控制、天线/天线座在原基础上技术升级,馈线系统予以升级改造,天线罩予以维修维护,通信系统增加径向数据流传输功能。2013年10月,三门峡雷达已实施接收系统数字中频升级,根据中国气象局意见,此次不再进行接收系统数字中频技术升级,但接收系统测试通道和主通道模拟部分模块、以及电缆要随机柜更换。大修及技术升级后的雷达性能达到同型号最新批次雷达出厂时的技术性能和技术指标要求,具备径向数据流传输功能,并为后续双线偏振升级预留接口,如表1、表2所示。
  2.2 配套设施维护维修
  UPS和蓄电池:更换新的北京顶尖公司UPS和蓄电池。
  发电机:更换新的熊猫100kV的发电机。
  3 考机及现场验收测试
  雷达大修及技术升级完成后,进行为期3个月的考机运行。在考机期满且其间雷达未出现重大故障的情况下,由承修方向中国气象局气象探测中心提出验收测试申请。雷达大修及技术升级完成后及时向中国气象局气象探测中心申请验收测试。由中国气象局气象探测中心按照《新一代天气雷达系统现场验收测试大纲》(气测函〔2011〕160号)和雷达大修及技术升级合同约定内容,组织现场验收测试并向中国气象局职能管理部门提交验收测试报告。验收测试通过后,雷达恢复业务运行。如验收测试未获得通过,应责令承修方限期整改,视整改情况重新进行验收测试。
  4 项目组织管理和技术培训
  三门峡市气象局作为本项目的承担单位,负责项目组织实施,经过多年运行,已经形成了较为成熟的业务流程,为该项目的顺利实施奠定了基础。河南省气象信息网络与技术保障中心负责技术支持,并全程参与项目建设。该中心维修保障技术力量雄厚,技术骨干具有多年主持业务项目开发并参与全国多部新一代天气雷达现场测试、维修等工作。河南省气象局观测与网络处负责项目的具体管理工作。全程参与项目建设工作,严格按照有关规定,组织进行设备招标等工作。并对项目建设质量进行全程监督和管理。中国气象局气象探测中心负责技术指导和验收测试。
  雷达大修及技术升级现场安装完成后,承修方在现场对雷达站业务人员进行为期两周的技术培训,主要完成以下培训内容:
  (1)熟悉雷达系统工作原理;(2)识别雷达总体和各系统、插件和配套设备的安装布局位置;(3)掌握雷达总体和分系统基本工作原理;(4)掌握雷达的结构和性能特点[1];(5)在业务使用中,能熟练掌握雷达的操作技能;(6)能完成雷达的常见故障的判断与维修;(7)掌握雷达的日常维护知识[2]。5 结语
  通过实施大修及技术升级,统一雷达技术状态,提高雷达系统易维护性和观测资料一致性,增强雷达稳定可靠的运行能力,进一步满足雷达资料组网拼图和预报应用需求。能够提高三门峡及周边地区的灾害性天气监测预警能力,提升气象防灾减灾水平,进而为区域内粮食增产、经济社会发展、人民福祉安康奠定技术基础,实现良好的社会效益。
  参考文献
  [1] 潘新民,柴秀梅,申安喜,等.新一代天气雷达(CINRAD/SB)技术特点和维护、维修方法[M].北京:气象出版社,2009.
  [2] 本书编写组.CINRAD/SA雷达实用维修手册[M].北京:中国计量出版社,2008.
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