刁正斌

（攀枝花鋼釩有限公司制造部，四川攀枝花 617000）

0 引言

X 射線熒光光譜儀廣泛應用于地質、冶金、礦山、電子機械、石化等領域的材料化學成分分析，可以測定固體、導體和非導體等各種形式和性質的樣品，是現(xiàn)代化企業(yè)質量控制和產品出口檢測的重要分析儀器。目前攀枝花鋼釩有限公司有5 臺日本島津公司生產的MXF2400 同時型固定道X 射線熒光光譜儀，主要用于分析礦石、燒結礦、爐渣和釩制品等樣品，具有分析簡便迅速、精確度高、多元素同時測定等特點；還從美國熱電公司引進2 臺ARL ADVANT’XP 順序型掃描道X 射線熒光光譜儀，主要用于分析礦石、煉鋼輔料和合金等樣品，具有分析范圍廣、速度快、分析靈活和可靠等特點。這些儀器在十幾年的使用過程中，由于芯片、高壓變壓器、電路板和元器件老化等原因易發(fā)生電路故障[1]，若請設備廠家工程師上門維修服務，不僅費用高、時間長，精密儀器的進口備件價格昂貴、采購周期長，給企業(yè)的維護和成本控制帶來很大影響。本文介紹了MXF2400 型和ARL ADVANT’XP 型X 射線熒光光譜儀突發(fā)的4 起電路故障維修措施，設備快速恢復生產，節(jié)約了大量備件費用和檢修時間。

1 MXF2400 型熒光光譜儀X 射線功率控制器故障處理

X 射線功率控制器PCX-16（X 射線功率控制）電路板安裝在主機底座右上角的信息處理機中，該電路保證高壓變壓器對X 射線管提供恒定的電力，其作用是保持恒定的X 射線功率。

1.1 故障現(xiàn)象

X 射線管高壓突然自動掉電，重新給X 射線管加升電壓和電流時，X 射線管的電壓和電流無法加升。

1.2 故障診斷

（1）檢查供電電源及儀器隔離變壓器輸出電壓，檢查結果正常。

（2）檢查儀器X 射線管內部保護連鎖電路，檢查結果正常。

（3）檢查儀器內外循環(huán)冷卻水壓力、溫度和純水電導率均符合儀器工作條件。

（4）檢查接收X 射線功率功率控制器傳送來的控制信號的可控硅裝置工作正常。

（5）調節(jié)X 射線功率控制PCX-16 電路板上的開關位置由工作環(huán)境到測試環(huán)境，模擬測試時X 射線管功率仍然不能加升，初步判斷儀器PCX-16 功率控制板有問題。

（6）拆下備用的PCX-16 功率控制板進行更換，開機工作測試，故障現(xiàn)象消除。最終確定是X 射線功率控制PCX-16 電路板燒壞。

1.3 故障處理

（1）拆下?lián)p壞的X 射線功率控制器PCX-16 電路板，為了節(jié)約維修費用和故障停機時間，決定對PCX-16 功率控制板進行自主維修。

（2）因設備無維修電路圖，經(jīng)過對PCX-16 控制板電路進行分析和詳細的檢查，最終確定是X 射線功率控制PCX-16 電路板上電壓控制脈沖電路M17 集成塊運算放大器芯片（MC14050BCP）燒壞。

（3）在國內及時購進MC14050BCP 集成塊芯片，進行更換后，X 射線管電壓和電流加升正常，成功修復PCX-16 功率控制板，并對X 射線管進行老化訓管，訓管時間可以根據(jù)停機時間長短決定。

2 MXF2400 型熒光光譜儀高壓變壓器故障處理

高壓變壓器安裝在主機的右下角，該變壓器通過高壓電纜為X 射線管提供高電壓電流，高壓變壓器內主要有4 個裝置：①把電壓升高到幾萬伏的升壓變壓器；②為X 射線管提供直流電壓的一套整流電路；③一個產生波動很小的直流電的濾波電容器；④一個用于控制X 射線功率的管電壓、管電流的檢出電阻。這4 個裝置都浸在耐高壓的絕緣變壓器油內。

2.1 故障現(xiàn)象

X 射線管工作電壓和電流分別為40 kV、70 mA，在工作過程中X 射線管突然掉電，重新給X 射線管電壓和電流升到40 kV、60 mA 時只能穩(wěn)定幾秒鐘，X 射線管仍保護掉電；當X 射線管電壓和電流升到40 kV、20 mA 時，X 射線管不保護掉電。

2.2 故障診斷

（1）更換內循環(huán)冷卻水的離子交換樹脂以及純凈水，檢查內、外循環(huán)冷卻水系統(tǒng)工作正常。

（2）拔出高壓變壓器輸出端X 射線管的電極，斷開X 射線管的負載，調節(jié)PCX-16 功率控制板開關位置到測試環(huán)境，模擬測試當X 射線管電壓、電流分別升到53 kV、103 mA 時，X 射線管保護啟動斷電，說明PCX-16 功率控制板無問題。

（3）用萬用表測試儀器面板5 V、12 V、24 V 直流電壓工作正常，用萬用表和電流表檢測X 射線管連接電極之間電阻值及絕緣情況，檢測結果正常，確認X 射線管完好。

（4）懷疑高壓變壓器部分絕緣度降低，加升高壓時有漏電保護現(xiàn)象發(fā)生。拆下高壓發(fā)生器送專業(yè)電修廠檢測，拆開高壓變壓器發(fā)現(xiàn)有一組線圈發(fā)黑，而且升壓變壓器絕緣油變渾，散發(fā)出有一股刺鼻的氣味，測絕緣電阻值不符合要求，確認是高壓發(fā)生器內部電路故障。

2.3 故障維修

（1）因高壓變壓器價值高無備品，新買進口高壓變壓器進貨周期較長，高壓變壓器故障修復時間較長，為了及時解決設備故障，決定試用報廢的VXQ-150A 型X 射線熒光光譜儀的高壓變壓器來替代，因高壓發(fā)生器型號不一樣，國內還沒有MXF2400型和VXQ-150A 型X 射線熒光光譜儀高壓發(fā)生器進行替換的先例，因此，檢測兩種型號高壓發(fā)生器的參數(shù)基本一致。

（2）首先測量VXQ-150A 型X 射線熒光光譜儀高壓變壓器輸出的X 射線管電極尺寸，經(jīng)實物測量，確定兩種型號X 射線熒光光譜儀電極尺寸一致。

（3）送專業(yè)電修廠家測試VXQ-150A 型X 射線熒光光譜儀XRF-1 高壓變壓器的性能，測試XRF-1 高壓變壓器的輸入輸出電壓符合儀器工作要求，具體參數(shù)見表1 所示。

表1 測試XRF-1 高壓變壓器輸入輸出電壓

（4）安裝舊XRF-1 高壓變壓器之前，對其外循環(huán)冷卻水夾層和管道進行清潔；安裝X 射線管的電極時，電極頭必須擦拭干凈、保持干燥，重新均勻地涂抹一層硅脂，因電極輸出電壓較高，一定要安裝穩(wěn)固，防止加升高壓出現(xiàn)意外放電現(xiàn)象。

（5）因儀器長時間停機，必須對X 射線管進行訓管，儀器穩(wěn)定2 h 后才能正常使用。

（6）為了考察修復的MXF2400 型X 射線熒光光譜儀性能，用標樣測試各元素的強度值，設備故障前后測試強度值基本吻合，設備快速恢復正常，而且舊的高壓變壓器替代3 年沒有出現(xiàn)故障。

3 ARL ADVANT’XP 型熒光光譜儀X 射線功率發(fā)生器故障

X 射線功率發(fā)生器是一個固體發(fā)生器，它可輸出的功率根據(jù)用戶儀器配置的不同而變化，這一部件控制著X 射線管的高壓和管流，XPS（X-Ray Power Supply，X 射線光電子能譜）X 射線電源板是它和電子系統(tǒng)連接的接口板。

3.1 故障現(xiàn)象

X 射線管自動斷電，停機后重新開機，聯(lián)機不正常，出現(xiàn)以下報警信息：

3.2 故障診斷

（1）檢查儀器內外循環(huán)水的壓力、溫度和純水電導率均符合儀器工作條件。

（2）檢查儀器背部的開關供電正常，電源模塊供電正常，檢查X 射線管串聯(lián)的兩個指示燈正常，懷疑X 射線管發(fā)生器內部電路板有問題。

（3）拆開X 射線管發(fā)生器模塊檢查內部路板，發(fā)現(xiàn)24 V 直流電源散熱風扇不轉。

（4）使用萬用表測量內部電路板上的保險正常。

（5）經(jīng)過詳細的分析和檢查，發(fā)現(xiàn)XPSI（X-Ray Power Supply Interface）電路板上有一個變壓器T1 的密封變壓器塑料殼有鼓包現(xiàn)象，用萬用表測量變壓器初級線圈阻值無窮大，次級線圈阻值一路無窮大,確定XPSI 電路板損壞。

3.3 故障維修

（1）更換新的24 V 直流電源散熱風扇。

（2）對XPSI 電路板進行更進一步檢查、測量未發(fā)現(xiàn)其他元件和芯片損壞，由于該電路板為進口備件，單塊電路板備件價格非常貴，因此決定通過購買損壞變壓器對電路板進行修復。

（3）查找變壓器信息確定該變壓器為進口元件，查找該變壓器的數(shù)據(jù)手冊，在國內專業(yè)變壓器廠家按照參數(shù)進行購買，將購買回來的變壓器安裝到電路板上進行測試，電路板運行正常，報警消除，設備恢復2 年來運行正常。通過進口備件國產化，快速修復了損壞的XPSI 電路板，節(jié)約重新購買備件的費用。

4 ARL ADVANT’XP 型X 射線熒光光譜儀進樣系統(tǒng)故障

進樣系統(tǒng)由兩種主要的裝置進行試樣傳送：①12 位進樣管理器用于把試樣盒運到升降機構上的試樣臺；②升降機構把試樣盒運到試樣室，然后移動試樣到達分析位置。

4.1 故障現(xiàn)象

進樣系統(tǒng)升降桿下降以后，而黃銅隔板偶爾不動作，樣品無法檢測，并出現(xiàn)以下報警：

4.2 故障診斷

（1）清潔12 位進樣管理器，測試過程仍有報警。

（2）清潔黃銅隔板以及內部灰塵，測試過程仍有報警。

（3）調節(jié)升降桿上極限開關檢測位置，測試過程仍有報警。

（4）重新插拔XQQM 通信控制板，此電路板是熒光光譜儀主控板，這塊板是和計算機的接口相連，它管理試樣所有的移動，驅動入射束濾片和編程光圈更換器，但測試過程仍有報警。

（5）重新插拔Spectrometer Power（光譜電源）板，這塊板是XQM 及與其裝置之間的的電源接口，但測試過程仍有報警。

（6）測試升降上下限位微動開關直流電壓5 V，工作正常。

（7）反復測試快門馬達直流電壓24 V，偶爾工作不正常，懷疑是光譜電源板有問題。

4.3 故障維修

（1）更換光譜電源板，反復測試快門馬達直流電壓24 V 正常。

（2）設備開機，應用軟件聯(lián)機正常，報警消除，反復測試儀器進樣系統(tǒng)，運行正常。

5 結語

實驗室精密分析儀器越來越多，設備故障維修采用修舊利費、進口備件國產化等經(jīng)濟維修模式，不但能快速處理設備故障，節(jié)省備件費用和檢修時間，而且設備維護人員通過對儀器電路的深入研究分析，可以進一步掌握儀器的控制原理和故障深層原因，幫助他們更好地進行設備預防性維修，降低設備故障。