论文部分内容阅读
【摘要】全固态发射机运行环境的好坏,对发射机的发射效果有着较大的影响,优良的发射环境是确保发射机正常运行的重要条件。为了给全固态发射机创建良好的运行环境,作者进行了认真地探索,总结出了导致全固态发射机运行环境中变差的几个主要因素的影响情况及解决措施,对于改善全固态发射机的运行环境具有一定的指导意义。
【关键词】全固态发射机;运行环境;因素;影响;解决措施
1.引言
全固态发射机虽然具有较高的智能性和较高的高可靠性,但是它对运行环境条件的要求也较高,从该种发射机的运行状况来看,运行环境是影响机器安全运行的重要因素,优良的运行环境是全固态发射机安全优质播出的保障,较差的运行环境则会影响全固态发射机正常工作。导致全固态发射机运行环境变差的因素较多,主要包括风机的振动、机房内环境温和湿度的变化、风冷滤尘系统积尘过多、电网的稳定性和天馈线系统的可靠性异常等几个因素。现依据本人实际工作体会与探索,将这些不良因素的影响及解决措施介绍如下:
2.风机振动对发射机的影响及解决措施
2.1 风机振动的形成
全固态发射机在工作中采取大功率风机风冷系统,机器本身通过风筒与风机相连,由于风机本身的转速和风量,将产生一定的振动强度和振波,况且机房内还有不同功率、不同种类的其它风机,产生的振动强度和振波也不同,这样则就形成了风机振动。
2.2 风机振动对发射机工作的影响
风机振动形成之后,其振波将通过地面和风筒对发射机产生影响,其影响将是非常明显的,有时会带来破坏性的结果。当电路受振动影响时,往往会改变机器原来的电性能和机械性能,甚至会造成短路、断路等故障,这主要是由于全固态发射机内部微信号处理电路的组件易受振动的影响而改变其原有的电性能,并且接插件、连接芯子以及限位开关容易受到振动的影响造成接口处接触电阻增大和开路现象。当本振电路受振动后,易产生频率偏移或停振等现象。当脉冲控制电路受到振动影响后,可能使脉冲信号造成失真,引起机器的误动作。
2.3 解决风机振动对发射机影响的具体措施
引起发射机振动主要参数有:振动频率、振动量(位移、速度、加速度)、振动时间、振动的方向性和振动的时机等。对发射机而言,影响最大的莫过于风机的振动,因此,最大程度地降低风机的振动量是解决问题的关键所在。可以实施以下的防振措施:
2.3.1 电路的机械长度应适宜。发射机风机的转速为V=2900r/min,基本频率为f=50Hz,电路的机械长度L应避开L=1/nf(n=1,2),这是因为L是f的共振最容易发生的长度,此时振幅最大,严重时甚至使机器损坏。
2.3.2 在发射机和风机之间采取隔离措施来减小风机振动对发射机的影响。在工程实践中常用附加子系统隔振器将振源与需要减振的系统分开:在风机至发射机的风筒之间加一段帆布风筒(帆布风筒接口处具有一定的阻尼),改为软连接以减少振动对发射机的影响;在风机与底座之间铺垫一层橡胶皮,用于风机的隔振,这是因为橡胶皮具有良好的弹性和较大的阻尼,可以减少隔离底座在风机起动和止动过程中的振幅,并且可以加快冲击载荷引起的衰减过程。在安装橡胶皮时注意应沿底座四周布置,并对称于垂直底座平面的两个主惯性面,使它的总刚度中心和隔离底座的质量中心位于同一铅垂线上。
3.环境温度变化对发射机的影响及实施措施
3.1 环境温度变化情况
发射机每天要连续工作20小时左右,运行时所产生的热量都泄放在机房有限的空间内,随着运行时间的增长,机房内的环境温度就会不断升高。这样就会使送入发射机内部的冷却风量越来越少,导致发射机运行时所产生的热量不能及时散发,造成发射机内部积热过度。
3.2 温度变化对发射机的影响
全固态发射机要求机房内的适宜环境温度为0-45℃,环境相对湿度不要超过95%。温度过高则会导致发射机故障率升高,特别是全固态发射机的CMOS大功率管的使用寿命明显缩短,严重地影响了发射机的安全播出。全固态发射机要求机房内输入风口的温度不能超过45℃,出风口的温度不能超过60℃,一旦入风口温度超过45℃,机器将降功率输出,出风口温度超过90℃,机器将停止运行。适宜的环境温湿度会降低发射机故障率和延长功放管的使用寿命。
3.3 保持机房适宜温度的具体方法
为了保持机房内的适宜温湿度,值班人员在平常巡机过程中,要密切注意机房内的温度和湿度变化情况。除了正确控制外界调温设备(如空调等)对机房内环境温度的影响以外,对于功率放大器模块,要根据功率放大器各功放管工作电流的大小,正确调整功率放大器的工作状态,提高功放的输出效率,减小功放管的漏极热损耗。在更换功放管时,应使功放管与散热片接触良好,以减小管壳与散热片之间的热阻。在安装功放管时,在管子底座与散热片之间涂以传热性能良好的硅脂,以避免管壳与散热片接触处凹凸不平造成的接触不良。
4.发射机风冷滤尘系统的改善
为保证发射机的正常运行,应注意使其产生的热量及时排出,要保持机房内适宜的温度,避免因热量堆积造成功率放大器的损坏。因此,发射机在工作时要对功率放大器进行适当的冷却处理,尤其是功放管芯片的工作温度受到晶体材料和可靠性要求的限制,与其它电子元器件相像,大致遵循工作温度每升高7--10℃失效率加倍的规律。所以说,风冷系统可靠工作是发射机安全运行的保障。全固态发射机采用射流式高效风冷方式,风机将室外空气吸入,经过3KW电机加压形成气流,产生85米3/分钟的风量,通过进风通道送入发射机内部,将功放模块产生的热量带走,起到降温冷却的作用,由于空气中含有灰尘,随着发射机工作时间的增加,吸附的灰尘会越聚越多,而且会吸附在功放管的表面,如果不及时处理,会严重影响到发射机的安全运行。
5.电网稳定性较差的影响及防范办法
发射机是一种能量转换设备,它将50Hz的工频电能转换成高频电能,这些高频电能再通过天馈线设备发射到所覆盖的范围内。发射机供电主要依靠本地区的电网,简称为外电。若外电稳定性较差,表现时常断电,就会导致间断播出。为了保证不间断播出,就要确保外电输入不能间断,为此发射机的供电系统应采取双回路供电方式。 6.天馈线系统可靠性不良的影响及改进措施
6.1 天馈线系统的作用
天馈系统包括天线、馈线和同轴开关。天线的作用是将发射机所产生的射频电能转换为向自由空间辐射的电磁波或接收自由空间的电磁波能量输往接收机的电子系统;馈线是指连接于发射机与天线之间传送电能之间的部分,它的作用是把发射机的功率传输给天线的重要设施,馈线的好坏直接影响传输的质量;同轴开关用于实现主备机天线与假负载之间的切换。
6.2 天馈系统出现问题的影响
天馈系统一旦出现问题,有可能因为大功率射频信号反射过大,造成发射机的功率放大器件的恶性损坏。
6.3 保持天馈线系统可靠性的措施
确保天馈线系统功能可靠的措施就是坚持做好对该系统的保养与维护工作,使该系统的功能作用始终处于最佳状态。
对天线的维护:要定期对铁塔进行全面检查,检查各处螺栓的松紧度、铆钉有无松动、焊缝有无裂痕、焊接是否严密等,定期对铁塔除锈和涂漆。检查基座时,要特别注意有无裂缝或凹凸出现,注意地脚螺栓的牢固程度;注意检查桅杆是否松弛,尤其是在雷雨时必须注意桅杆的情况,一旦出现电弧,应立刻关掉发射机,使电弧熄灭,否则,电弧会使固定绝缘子的零件烧坏。
对馈线的要求是:几何尺寸准确,对称度高,匹配良好。如果馈线不完全对称,就会使馈线两边导线上的波节点(或波腹点)位置不一致,两根导线上的波腹和波节处的电压(电流)幅度也不完全相等,非对称波的存在会使馈线局部电位升高,有可能造成过电压而引起馈线对地打火;各种馈线的绝缘子在使用前应该遥测,其绝缘电阻值应符合要求,绝缘子应经常保持清洁,受力均匀,在安装馈线的过程中要保持馈线水平,避免一侧高、一侧低差别过大的情况。一般地,整个馈线系统都要密封,在馈管内部要充以干燥空气,以防止潮气进入,要注意定期检查天线充气机的工作情况,及时更换干燥剂,为了保持整个系统的密封,要根据不同部位采取不同的密封措施:采用质量好的连接金属件;在馈管法兰连接处,采用硅胶圈,以保证连接处不漏气;在分馈线的连接头处,用丁基水密封胶进行密封;所用馈管在安装前,要进行气密性检查。
同轴开关作为连接发射机与天线之间的重要部件,其本身的可靠与否己成为制约发射机系统能否安全工作的瓶颈,因此在安装同轴开关的过程中,要对其功率容量、驻波比、切换时间、隔离度以及各控制接点的状态进行详实的测试,尤其是在连接同轴开关的联锁到位接点与机器控制接点过程中,要考虑到不同机器的控制电压不同,避免造成因控制电压不同而引起发射机内部控制回路紊乱。
天馈线系统的维护是一项长期而重要的复杂工作,对天馈系统的科学维护,是保证安全播出的重要环节
7.结束语
全固态发射机运行环境的优劣,对发射机的发射效果有着较大的影响。为确保全固态发射机的发射效果,必须努力克服不良因素对发射机运行环境的影响,给全固态发射机认真创建一个优秀的运行环境。
作者简介:范玉梅(1963—),女,山东平邑人,大学本科,工程师,主要从事广播电视节目转播工作。
【关键词】全固态发射机;运行环境;因素;影响;解决措施
1.引言
全固态发射机虽然具有较高的智能性和较高的高可靠性,但是它对运行环境条件的要求也较高,从该种发射机的运行状况来看,运行环境是影响机器安全运行的重要因素,优良的运行环境是全固态发射机安全优质播出的保障,较差的运行环境则会影响全固态发射机正常工作。导致全固态发射机运行环境变差的因素较多,主要包括风机的振动、机房内环境温和湿度的变化、风冷滤尘系统积尘过多、电网的稳定性和天馈线系统的可靠性异常等几个因素。现依据本人实际工作体会与探索,将这些不良因素的影响及解决措施介绍如下:
2.风机振动对发射机的影响及解决措施
2.1 风机振动的形成
全固态发射机在工作中采取大功率风机风冷系统,机器本身通过风筒与风机相连,由于风机本身的转速和风量,将产生一定的振动强度和振波,况且机房内还有不同功率、不同种类的其它风机,产生的振动强度和振波也不同,这样则就形成了风机振动。
2.2 风机振动对发射机工作的影响
风机振动形成之后,其振波将通过地面和风筒对发射机产生影响,其影响将是非常明显的,有时会带来破坏性的结果。当电路受振动影响时,往往会改变机器原来的电性能和机械性能,甚至会造成短路、断路等故障,这主要是由于全固态发射机内部微信号处理电路的组件易受振动的影响而改变其原有的电性能,并且接插件、连接芯子以及限位开关容易受到振动的影响造成接口处接触电阻增大和开路现象。当本振电路受振动后,易产生频率偏移或停振等现象。当脉冲控制电路受到振动影响后,可能使脉冲信号造成失真,引起机器的误动作。
2.3 解决风机振动对发射机影响的具体措施
引起发射机振动主要参数有:振动频率、振动量(位移、速度、加速度)、振动时间、振动的方向性和振动的时机等。对发射机而言,影响最大的莫过于风机的振动,因此,最大程度地降低风机的振动量是解决问题的关键所在。可以实施以下的防振措施:
2.3.1 电路的机械长度应适宜。发射机风机的转速为V=2900r/min,基本频率为f=50Hz,电路的机械长度L应避开L=1/nf(n=1,2),这是因为L是f的共振最容易发生的长度,此时振幅最大,严重时甚至使机器损坏。
2.3.2 在发射机和风机之间采取隔离措施来减小风机振动对发射机的影响。在工程实践中常用附加子系统隔振器将振源与需要减振的系统分开:在风机至发射机的风筒之间加一段帆布风筒(帆布风筒接口处具有一定的阻尼),改为软连接以减少振动对发射机的影响;在风机与底座之间铺垫一层橡胶皮,用于风机的隔振,这是因为橡胶皮具有良好的弹性和较大的阻尼,可以减少隔离底座在风机起动和止动过程中的振幅,并且可以加快冲击载荷引起的衰减过程。在安装橡胶皮时注意应沿底座四周布置,并对称于垂直底座平面的两个主惯性面,使它的总刚度中心和隔离底座的质量中心位于同一铅垂线上。
3.环境温度变化对发射机的影响及实施措施
3.1 环境温度变化情况
发射机每天要连续工作20小时左右,运行时所产生的热量都泄放在机房有限的空间内,随着运行时间的增长,机房内的环境温度就会不断升高。这样就会使送入发射机内部的冷却风量越来越少,导致发射机运行时所产生的热量不能及时散发,造成发射机内部积热过度。
3.2 温度变化对发射机的影响
全固态发射机要求机房内的适宜环境温度为0-45℃,环境相对湿度不要超过95%。温度过高则会导致发射机故障率升高,特别是全固态发射机的CMOS大功率管的使用寿命明显缩短,严重地影响了发射机的安全播出。全固态发射机要求机房内输入风口的温度不能超过45℃,出风口的温度不能超过60℃,一旦入风口温度超过45℃,机器将降功率输出,出风口温度超过90℃,机器将停止运行。适宜的环境温湿度会降低发射机故障率和延长功放管的使用寿命。
3.3 保持机房适宜温度的具体方法
为了保持机房内的适宜温湿度,值班人员在平常巡机过程中,要密切注意机房内的温度和湿度变化情况。除了正确控制外界调温设备(如空调等)对机房内环境温度的影响以外,对于功率放大器模块,要根据功率放大器各功放管工作电流的大小,正确调整功率放大器的工作状态,提高功放的输出效率,减小功放管的漏极热损耗。在更换功放管时,应使功放管与散热片接触良好,以减小管壳与散热片之间的热阻。在安装功放管时,在管子底座与散热片之间涂以传热性能良好的硅脂,以避免管壳与散热片接触处凹凸不平造成的接触不良。
4.发射机风冷滤尘系统的改善
为保证发射机的正常运行,应注意使其产生的热量及时排出,要保持机房内适宜的温度,避免因热量堆积造成功率放大器的损坏。因此,发射机在工作时要对功率放大器进行适当的冷却处理,尤其是功放管芯片的工作温度受到晶体材料和可靠性要求的限制,与其它电子元器件相像,大致遵循工作温度每升高7--10℃失效率加倍的规律。所以说,风冷系统可靠工作是发射机安全运行的保障。全固态发射机采用射流式高效风冷方式,风机将室外空气吸入,经过3KW电机加压形成气流,产生85米3/分钟的风量,通过进风通道送入发射机内部,将功放模块产生的热量带走,起到降温冷却的作用,由于空气中含有灰尘,随着发射机工作时间的增加,吸附的灰尘会越聚越多,而且会吸附在功放管的表面,如果不及时处理,会严重影响到发射机的安全运行。
5.电网稳定性较差的影响及防范办法
发射机是一种能量转换设备,它将50Hz的工频电能转换成高频电能,这些高频电能再通过天馈线设备发射到所覆盖的范围内。发射机供电主要依靠本地区的电网,简称为外电。若外电稳定性较差,表现时常断电,就会导致间断播出。为了保证不间断播出,就要确保外电输入不能间断,为此发射机的供电系统应采取双回路供电方式。 6.天馈线系统可靠性不良的影响及改进措施
6.1 天馈线系统的作用
天馈系统包括天线、馈线和同轴开关。天线的作用是将发射机所产生的射频电能转换为向自由空间辐射的电磁波或接收自由空间的电磁波能量输往接收机的电子系统;馈线是指连接于发射机与天线之间传送电能之间的部分,它的作用是把发射机的功率传输给天线的重要设施,馈线的好坏直接影响传输的质量;同轴开关用于实现主备机天线与假负载之间的切换。
6.2 天馈系统出现问题的影响
天馈系统一旦出现问题,有可能因为大功率射频信号反射过大,造成发射机的功率放大器件的恶性损坏。
6.3 保持天馈线系统可靠性的措施
确保天馈线系统功能可靠的措施就是坚持做好对该系统的保养与维护工作,使该系统的功能作用始终处于最佳状态。
对天线的维护:要定期对铁塔进行全面检查,检查各处螺栓的松紧度、铆钉有无松动、焊缝有无裂痕、焊接是否严密等,定期对铁塔除锈和涂漆。检查基座时,要特别注意有无裂缝或凹凸出现,注意地脚螺栓的牢固程度;注意检查桅杆是否松弛,尤其是在雷雨时必须注意桅杆的情况,一旦出现电弧,应立刻关掉发射机,使电弧熄灭,否则,电弧会使固定绝缘子的零件烧坏。
对馈线的要求是:几何尺寸准确,对称度高,匹配良好。如果馈线不完全对称,就会使馈线两边导线上的波节点(或波腹点)位置不一致,两根导线上的波腹和波节处的电压(电流)幅度也不完全相等,非对称波的存在会使馈线局部电位升高,有可能造成过电压而引起馈线对地打火;各种馈线的绝缘子在使用前应该遥测,其绝缘电阻值应符合要求,绝缘子应经常保持清洁,受力均匀,在安装馈线的过程中要保持馈线水平,避免一侧高、一侧低差别过大的情况。一般地,整个馈线系统都要密封,在馈管内部要充以干燥空气,以防止潮气进入,要注意定期检查天线充气机的工作情况,及时更换干燥剂,为了保持整个系统的密封,要根据不同部位采取不同的密封措施:采用质量好的连接金属件;在馈管法兰连接处,采用硅胶圈,以保证连接处不漏气;在分馈线的连接头处,用丁基水密封胶进行密封;所用馈管在安装前,要进行气密性检查。
同轴开关作为连接发射机与天线之间的重要部件,其本身的可靠与否己成为制约发射机系统能否安全工作的瓶颈,因此在安装同轴开关的过程中,要对其功率容量、驻波比、切换时间、隔离度以及各控制接点的状态进行详实的测试,尤其是在连接同轴开关的联锁到位接点与机器控制接点过程中,要考虑到不同机器的控制电压不同,避免造成因控制电压不同而引起发射机内部控制回路紊乱。
天馈线系统的维护是一项长期而重要的复杂工作,对天馈系统的科学维护,是保证安全播出的重要环节
7.结束语
全固态发射机运行环境的优劣,对发射机的发射效果有着较大的影响。为确保全固态发射机的发射效果,必须努力克服不良因素对发射机运行环境的影响,给全固态发射机认真创建一个优秀的运行环境。
作者简介:范玉梅(1963—),女,山东平邑人,大学本科,工程师,主要从事广播电视节目转播工作。