温州机场CL31云高仪供电故障处理及原因分析

温州机场CL31云高仪供电故障处理及原因分析

高维安

中国民用航空温州空中交通管理站  浙江温州  325024

摘要：CL31云高仪作为温州机场测量云底高度和垂直能见度的唯一设备，在机场实际运行中为飞机的起降提供了非常重要的气象数据。温州机场在跑道03、21端中心延长线900米左右分别安装了一套CL31云高仪，在测量出云底高度和垂直能见度后将数据实时传输给预报员、观测员、管制员等用户。本文描述了CL31云高仪在运行中突发的一次供电故障，对其原因进行分析与研究，并对此次故障的排除过程进行总结。

关键词：CL31云高仪  供电故障  故障处理

1 CL31云高仪简介

CL31云高仪可以测量出云底高度和垂直能见度。具体原理为:CL31云高仪采用脉冲二极管激光LIDAR技术（激光探测和测距），将短脉冲以垂直或近乎垂直方向发出，脉冲穿过大气时到达云底引发的光的后向散射，CL31云高仪接收、存储并处理由此产生的后向散射廓线，根据激光脉冲发出和接收到信号之间的时间差可以计算出云底高度。其计算公式为：h=ct/2，其中，h为云底高度，c为光速，值为2.99×108m/s，t为时间差。CL31云高仪可以同时探测三层云高，如果由于天气原因导致云底数据无法测量，CL31会提供垂直能见度。CL31云高仪以33或67纳秒的频率进行重复采样，因此其空间分辨率可达5或10米。CL31云高仪通过内部监控提供实时设备运行状态信息，便于用户掌握其运行动态。

CL31云高仪的测量单元主要部件有：CLH311内部加热器、CLO321光学装置、CLW311窗口、CLT321发射器、CLR321接收器、CLM311激光监控器板、CLE311引擎板、CLP311交流电源装置、电池等。CL31云高仪测量单元通过4个外部接头连接不同的外部单元，其中：外部接头J1连接CLB311吹窗器，清洁测量单元的CLW311窗口；外部接头J2连接TERMBOX-1200终端盒，为其提供电源；外部接头J3为数据线，远程传输数据；外部接头J4连接维护端口，方便维护人员现场维护CL31云高仪。

2 CL31云高仪供电故障现象

2022年5月底，温州机场已进入春夏季雷雨高发季节。6月1日，温州机场天气为中阵雨并伴有雷电，08时49分，03端云高仪数据丢失，检查其运行状态信息，发现设备存在告警如图1所示：

维护人员至现场后，发现03端云高仪已关机，其电源配电箱输出电压为220V，检查测量单元里的CLP311交流电源装置，无输入电压，打开TERMBOX-1200终端盒，发现其输入电压为正常220V，输出端0V，TERMBOX-1200终端盒内的电源保险丝烧坏。

3 CL31云高仪供电故障处理

鉴于以上故障现象，维修人员首先关闭CL31云高仪电源配电箱，关闭CLP311交流电源装置上的F1开关（测量单元主断路器）、F2开关（吹窗器断路器）、和电池开关，断开外部接头J2，更换TERMBOX-1200终端盒内的电源保险丝后，其输出电压为220V，外部接头J2电压为220V，重新将J2插头连接好后发现吹窗器有短路放电现象，介于此时F1开关和F2开关还处于断开状态，现场维护人员初步分析CLB311吹窗器和CLP311交流电源装置存在故障，需进行更换。

更换CLB311吹窗器的具体步骤为：1）、在F1开关、F2开关和电池开关均处于关闭状态下，断开电源电缆和外部接头J2的连接；2）、从云高仪的防辐射罩中取出测量单元，断开CLB311吹窗器的电缆和外部接头J1的连接；3）、更换新的CLB311吹窗器；4）、将测量单元重新放回并做固定，重连CLB311吹窗器的电缆至外部接头J1；5）、重连电源电缆至外部接头J2。

更换CLP311交流电源装置的具体步骤为：1）、在F1开关、F2开关和电池开关均处于关闭状态下，断开电源电缆和外部接头J2的连接；2）、从CLE311引擎板上断开电池、CLT321发射器、CLR321接收器、CLM311激光监控器板和数据电缆；3）、拆下CLO321光学装置，断开CLH311内部加热器接头，取出电池，断开数据线与外部接头J3的连接；4）、更换新的交流电电源装置；5）、重新连接数据线，放回电池并固定，放回CLO321光学装置，将CLH311内部加热器接头重新连接；6）、将电池、CLT321发射器、CLR321接收器、CLM311激光监控器板和数据电缆重新连接至CLE311引擎板；7）、重连电源电缆和外部接头J2。

全部更换完成后，打开F1开关、F2开关和电池开关，等到Laser on（激光打开)的LED灯以2秒的时间间隔闪烁，确定CL31云高仪完成自检后，设备恢复正常运行状态，此次故障恢复。

4 CL31云高仪供电故障原因分析

针对此次CL31云高仪故障，为研究故障原因，设备维修人员对换下的CLB311吹窗器和CLP311交流电源装置进行拆解检查。拆解发现，更换下的CLP311交流电源装置各元器件外形完好，重连220V电源后，内部各接头电压均正常，因此，CLP311交流电源装置本身并无故障，在故障现场处理时重连J2插头后吹窗器的短路放电现象并非由于CLP311交流电源装置引发，应该是CLB311吹窗器内部短路放电造成；拆解CLB311吹窗器时发现，CLB311吹窗器内部加热电阻器被击穿，控制CLB311吹窗器内部加热电阻器是否开启的一个温敏电阻器电源线烧毁。因此，维修人员推断，此次CL31云高仪供电故障的引发原因是：CLB311吹窗器由于漏水或老化，内部的温敏电阻器发生短路现象，电源线烧毁，TERMBOX-1200终端盒内的电源保险丝发生熔断，在更换新的保险丝后，CLB311吹窗器内部的温敏电阻器已失效，内部加热电阻器在无温敏电阻器控制后在重新加电时烧穿引发二次放电。

5 总结

维修人员针对此次CL31云高仪故障，在排故时优先找出故障点，及时更换故障元器件，第一时间恢复设备正常运行，事后对故障元器件进行拆解以寻找引发故障的原因并做出总结，大大提高了CL31云高仪故障的处理能力。

参考文献

[1] Vaisala CL31云高仪用户手册.