摘要:文章简单介绍了大功率发射管的使用、保管、维护的重要性,处理大功率发射管在运用中出现的各种故障,以保证发射机正常运行。
关键词:大功率发射管;使用;保管;维护
中图分类号:TN948.53 文献标识码:A文章编号:1006-8937(2010)02-0080-03
发射管在我国广播发射机中是占非常重要地位,它在使用中发生的故障是多种多样的,因此,一个故障的发生也是由多种因素造成的,如有的是发射管本身的问题;有的是使用、维护、保管问题,也有是因设备问题造成电子管故障的,因此,分析故障的原因也是比较困难的,但只要在实践中不断总结经验,以科学的态度分析各种故障现象,最终还是可以找出故障原因地。本人从事广播发射机维护多年,使用维护过FU-23Z、4C×3000A、4C×100000C大功率发射管,积累了一些经验。
电子管又称发信管或功率发射管,是用来产生或放大电磁振荡以获得一定输出功率的电子管。4CV100000C大功率金属陶瓷四极管采用同轴电极结构、网状碳化钍钨阴极,大型鼠笼形栅极。阳极采用蒸发冷却、芯柱采用强迫风冷。大功率发射管功率的提高,取决于栅极承受耗散功率的大小。由于采用了热解石墨整体结构的栅极,可以承受较大的耗散功率。采用蒸发冷却技术,使电子管阳极的冷却效率和承受耗散功率得到很大的提高。下面介绍常见大功率4C×100000C电子管故障及其分析处理和维护注意事项。
1发射管的衰老
发射管衰老集中表现为“阴极失效”即阴极电流下降,输出功率减小,发射机指标变坏,如失真、杂音变差等,在工作中其阴流下降到正常值得70%以下,就不能使用,应及时更换。
分析原因:①氧化物阴极深层里的钡原子大量蒸发减少,同时氧化物和底金属间的中间电阻层增加。②纯钨丝阴极的温度过高,也就是其灯丝电压过高。③碳化钍钨阴极表面的W2C层消失。④在使用中操作规程不当,如灯丝电压过高或灯丝电压过低或冷却不够。
维护措施:①要求厂家在生产管子时,加强内部件的去气,提高封密技术,提高真空状态,减少残余气体,控制其金属中的杂质成分含量,控制阴极温度以延缓中间层的生成和生长。②发射管在使用前,一定要进行老练处理,其目的一是对阴极进行电解激活,生出活性物质Ba,提高阴极发射电子的能力;二是继续使管内放出气体,被吸气材料吸收,以防电子管在使用中放出气体危害阴极。③适当降低灯丝电压,在发射管的功率有余量情况下,在保证发射机稳定和技术指标正常情况下,降低灯丝电压5%使用,这样可以延长寿命一倍以上。④加强发射管的冷却,冷却对发射管来讲是很重要,如保持发射管外壳表面的清洁提高散热效果,提供足够的风量、风压且风质要干燥、清洁。要保证清洁的风,就要保持风泵室干净,加防尘网不让大量灰尘进入风泵室,如我台就安装有风源除尘装置再就是关机后吹风冷却一定要保证在10 min以上,及预热灯丝也要10 min。⑤加强发射机检修维护,提高稳定度,不允许突然断风和风道堵塞,否则会导致管子内部放气,损坏阴极。
2发射管漏气
发射管一旦漏气,在使用中,管内出现浅红色或紫色的辉光,管内打火、闪络、机器连续过荷,高压供不上,甚至烧管,这时应立即关机换管。
产生漏气的原因:①发射管结构设计不合理造成漏气。②封接时操作不严格造成漏气。③其零部件上有余酸残余,容易引起漏气。④原材料质量缺陷造成漏气。⑤氯弧焊的焊缝造成漏气。⑥使用、搬运不适造成漏气。
鉴别漏气的方法:鉴别漏气有好几种常用法,这里简单介绍用冷打压判断漏气,即对发射管级间冷打压时,如电压上不去,打压器发出“嗡嗡”声或各电极电压加不到正常值,表明其管真空度低或漏气。
维护措施:①不要露天存放管子,存放电子管的库内要求密封、干燥无尘,库房室温不低于+5℃,最高不高于+40℃,相对湿度不超过70%,并配置除湿机、原红外加热器或红外线灯,以保室内干燥和满足温度要求。②长期存放的发射管应定期用干净的、干燥的揩布擦拭管外部,以防潮气、灰尘,微生物腐蚀金属,要用塑料袋将管封装起来,并在袋内放些干燥剂。
3发射管的阴极“发飘”和“烧橡皮垫圈”
该故障一般都发生在冷却系统中,所谓阳极“发飘”就是蒸发锅内的蒸汽来不及排出或冷凝器不能及时冷却蒸汽致使锅内压力超过发射管的重量,把发射管飘起来。这种现象主要发生在靠发射管自重而不用螺丝连接蒸发锅的发射管,如果发射管是靠螺钉与锅连在一起,虽然飘不起来,但由于气压越来越大,补水发生困难,阳极冷却失效,此时就会烧屏极橡皮圈。遇到这情况应关机进行水路处理和换管。
原因分析:①冷却系统没及时清洁处理。②水质差。③补水弯道或进水口有异物堵塞。④平衡水箱失灵、冷凝器失效。⑤水位设计出现与实际不符。⑥汽管道和回水管因偶然因素破坏。⑦二次水温发生变化。
维护措施:①定期清洗发射机冷却系统。如冷凝器、汽道、回水管、蒸发锅等水路,保证其畅通。②定期检查,测试蒸馏水的水质与阻值,发现异常及时更换,一般水阻值在50～60 k。③定期更换电子管屏极橡皮圈,及汽道等有关水路橡皮圈,以防橡皮圈老化阻塞水路。
4发射管闪络
发射管闪络是发射机常见故障,当发生闪络时来势凶猛,往往造成发射机过荷爆保险,阻流圈放电球放电,栅极元件烧毁,槽路大火掉高压,高压开关柜跳闸,如FU-105 Z1电子管闪络,在加高压时,闪络管阴流表,帘栅流表打到头,主整过荷,放电球大火放电,有时也爆帘栅保险,同时机器掉高压。
原因分析:①反射管真空度差,如管内电极放气,慢性漏气,零部件上有毛刺。②管内电极污染(主要是在制造时有余酸存在)。③机器设备过电压造成管子闪络。如丙类放大器失谐时出现的高电压,寄生振荡的高电压,发射机过调幅时,会在被调级和调幅器产生过多的电压和电流,负反馈不稳定及环路开路产生的过电流,负阻振荡引起的过电压。④电源系统产生过电压,如滤波器上的过电压,主整滤波在负载短路时的过压。
处理方法:在播音中,若能维持播音,就需降低帘栅压或减少调幅度,实在严重时,只能关高压换管,恢复过荷,清擦放电球,合上新跳开的有关闸刀。
维护措施:①尽量选购质量好的发射管。②加强对发射管的耐压试验,一般先用交流打压器打毛刺,再用直流高压打压器打真空度。③注意发射管的冷却和预热时间,一般在10～15 min。
5发射管断丝
发射管断丝时,在机器加灯丝时真空管壳无亮度,量灯丝电压为零,加高压时,其管阴流、栅流、帘栅流均为零,未上机前,用万用表电阻挡测灯丝电阻,其断丝管阻值为零。①在贮存、运输和安装时机械振动造成断丝。②结构应力引起断丝。③发射管使用不当,如灯丝电压突然上升,灯丝瞬间受到大电流冲击引起(因为灯丝电阻在冷态时电阻小,热态时电阻大)。④一对并联工作的发射管在播音中若一只损坏,另一只阴流将猛烈增大,往往会过荷掉高压,造成灯丝断。⑤换管时,操作不当或冷却时间不够,或突然断风,断灯丝电压也可造成断丝。
维护措施:①减少运输环节,采用合理的运输保管方法。②加强设备维护,减少或避免机器失谐,馈线打火,发射管过热等原因。③在灯丝加电回路应设置灯丝电压调压器,以平滑分档加灯丝电压,关灯丝也是如此。④在装卸管时,应由经验丰富的同志担任。
6发射管碰极
发射管碰极,主要是指阴-栅、栅-帘、帘-阳,尤其是以阴-栅极之间碰极为常见,因为它们之间距离较近。
发射管碰极有热碰和冷碰,活碰和死碰之分,热碰是在发射管热状态下表现碰极,热状态消失,碰极也消失,冷碰就是发射管在冷状态势就可测出碰极,活碰即是发射管碰极后,若将管轻轻摇动碰极就消失或未碰极,但轻轻一摇就碰极,这就是是管内活动金属造成死碰,无论用什么方法碰极也无法消失。
碰极现象(以阴-栅碰极为例):①加低压时Ig1表反打,Ik表反打(一般在低压时就可判断)。②加高压时Ig1表反打,Ik表打满,Ig2表增大。
碰极原因:①管内活动金属微粒造成极间碰极。②管内各极有毛刺引起碰极。③阴极或栅极变形或偏心下垂,电极支撑架软化变形。④阴极或栅极局部断丝,断的丝有的是两头断,有的一头断,一头不断丝将电极间搭接起来造成碰极。⑤由于网状阴极和栅极焊点多,如焊不牢的点,当发射管工作时就会受热膨胀变形而碰极。⑥电流击穿和振动引起碰极。
7电子管的管理与维护
7.1电子管验收
7.1.1 电子管外包装检查
用户接收新电子管之前,要对电子管检查,检查运输过程是否对电子管造成损坏。首先对电子管的外包装进行简单检查,无误即可进行测试。
7.1.2 电子管测试
对每一个新的电子管和超过三个月没有使用的电子管在上机之前必须按这些程序进行高压测试。测试前要将电子管安装在一个绝缘架。安全警告:由于高压和X射线辐射,这些测试将产生潜在危险。
欧姆表检查灯丝是否断了,以及各电极之间是否有短路。
摇表(2500 V)检查屏—帘栅;帘栅—控制栅;控制栅—阴极间的绝缘,摇表测试时电子管各极接法同下面打压测试的接法一样。屏—帘栅;帘栅—控制栅;控制栅—阴极间的绝缘摇测结果都大于20 MΩ,方可进行静态老练测试。电子管的静态老练方法,通常可分为“冷打压”“灯丝老练”“高压老练”三个主要步骤。
①冷打压处理:当电子管的灯丝不加电压而在有关电极间加入一定值的高压(交流或直流)有意使电极之间产生放电,目的使电子管发生以下有利的变化:利用放电现象,去掉管内电极上的毛刺,免除电子管在高压电场应用时产生放电;利用离子轰击阴极上的毛刺和污垢,使其溅散气化;打压时从一电极上分离出来的微粒,加速轰击另一电极,也会产生清除作用;绝缘体表面上的污染在强电场下产生转移或气化等。
②电子管灯丝老练:就是通过加上额定值的灯丝电压和电流依靠高温阴极的热辐射来加热管内吸气剂,从而起到吸收管内残余气体的作用,这样就能提高管内真空度。这个老练通常是把管子装在发射机上进行的。
③电子管的高压老练:它是在电子管各电极上加上规定电压进行的,目的是保证电子管在高压工作状态下电器性能的稳定性。这个老练通常是把管子装在发射机上进行的。调幅老练的步骤为:按正常的开机操作程序加入各级电压稳定工作后,分段加入调幅度。经验证明,大功率发射管在调幅度30%左右时,一般认为是管内吸气状态的最佳阶段,为此这时应稳定老练10~15min。同时,可以结合调试发射机各项技术指标,以便在低调幅度下有足够的老练时间。一般在调幅为50%以下老练时异态现象较少,当调幅度大于50%时,异态现象的出现会增多些,最好每次按5%递增调幅度稳定老练5min,当超过80%是递增幅度应放慢,老练时间再适当延长些,这样老练效果会更好。当调幅度加到100%,稳定工作后,再用过调幅信号105%,瞬间冲击几次,若无异常现象,老练工作即可结束。
根据以上的测试方法,打压测试结果填写在电子管的测试表格上,测试表格一式两份,一份放在装放电子管的木箱上的塑料内,一份存档。
如果打压测试合格,则尽快把新管上机器老练。因为电子管在运输过程中,虽然栅极稍微受到损坏,但打压测试仍会合格,所以必须接受射频的考验。栅极稍微受到损坏,那么接受射频的考验几个小时候后,会呈现栅—阴短路碰极的现象。
如新电子管接受射频的考验几个小时后工作正常,则表明该电子管没有损坏,可以正常使用,新电子管验收合格。验收结束后,记录灯丝记时,并填写电子管使用表格,按照表格上的各个项目填写好,放在装放电子管的木箱上的塑料内存档。
如果打压测试不合格,或新管上机器老练接受射频的考验几个小时候后不合格,则要填写电子管服务报告,最后将电子管服务报告、电子管测试表格一并上交给上级部门,由上级部门交给相关单位,进行电子管的索赔。
7.2新电子管的安装和老练
无论是新的电子管或已使用过的电子管上机之前,都要对电子管的各极进行清洁,要使用无水酒精进行清洁,除了清洁电子管外,还要清洁电子管的管座,仔细检查管座上的弹簧片是否断裂变形,如发现断裂变形视情况进行处理。电子管及管座清洁结束后,然后在电子管各极与管座弹簧片相接触处抹上薄薄一层Molykote 111(外国专家推荐的一种专用油脂),如果没有Molykote 111,可以用硅脂替代,如果实在没有,也可用白色凡士林代替,但是凡士林遇高温会溶化,使用时要慎重。电子管安装后,接水管时,要正确接好进水管和出水管,不能把进水管和出水管接反,还要观察是否有漏水现象。
参考文献:
[1] 杨伟,刘义生.大功率电视发射管的使用及维护[J].卫星电视与宽带多媒体,2007,(5).