海寶HT2000等離子切割機(jī)弧轉(zhuǎn)移的故障排除

崔捷捷，李鑫

（陜西漢德車橋有限公司，陜西 西安 710201）

海寶HT2000等離子切割機(jī)弧轉(zhuǎn)移的故障排除

崔捷捷，李鑫

（陜西漢德車橋有限公司，陜西 西安 710201）

海寶HT2000等離子切割機(jī)是一款高速、高精度的金屬切割設(shè)備。文章從維修實(shí)踐出發(fā)，簡(jiǎn)單闡述了等離子切割的原理及海寶HT2000等離子切割機(jī)的工作時(shí)序，著重介紹了割炬中存在高頻但無(wú)引導(dǎo)弧故障可能的原因及解決此類故障的方法，并逐步排查從而徹底解決了此故障。

等離子切割；引導(dǎo)??；弧轉(zhuǎn)移；斬波器

CLC NO.: U472.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)06-103-03

1、等離子及等離子切割原理

等離子切割機(jī)是利用高溫等離子電弧的熱量使工件切口處的金屬局部熔化（和蒸發(fā)），并借高速等離子的動(dòng)量排除熔融金屬以形成切口的一種加工方法。它是將氣體加熱，當(dāng)其原子達(dá)到幾千甚至上萬(wàn)攝氏度時(shí)，電子就會(huì)被原子"甩"掉，原子變成只帶正電荷的離子。此時(shí)，電子和離子帶的電荷相反，但數(shù)量相等，這種狀態(tài)稱做等離子態(tài)。當(dāng)高速運(yùn)動(dòng)的電子撞擊到其他的電子或是離子時(shí)，將釋放出巨大的能量。正是這些能量使等離子態(tài)有著特殊的性質(zhì)，從而有了令人難以置信的切割能力。

等離子切割機(jī)工作時(shí)，通過(guò)一個(gè)狹小的管道送出如氮?dú)?、氬氣、氧氣或空氣的壓縮氣體。管道的中間放置有負(fù)電極，在給負(fù)電極供電并將噴嘴口接觸金屬時(shí)，就形成了導(dǎo)通的回路，電極與金屬之間就會(huì)產(chǎn)生高能量的電火花。隨著惰性氣體流過(guò)管道，電火花即對(duì)氣體加熱，直至其達(dá)到物質(zhì)的等離子狀態(tài)。這一反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生了一束等離子體流，溫度高達(dá)攝氏16649度，流速高達(dá)6096米/秒，可使金屬迅速變?yōu)槿墼?/p>

2、HT2000等離子切割機(jī)操作時(shí)序

HT2000等離子切割機(jī)的工作時(shí)序如圖1所示，一個(gè)完整的切割過(guò)程分為4步，即電弧產(chǎn)生、穩(wěn)定狀態(tài)、Ramp-Down和冷卻氣。

1.電弧的產(chǎn)生

當(dāng)切割機(jī)接收到一個(gè)開(kāi)始信號(hào)時(shí)，切割氣氣閥上電。2秒后處理器檢測(cè)到保持信號(hào)，主接觸器、引弧繼電器和斬波器開(kāi)始工作，高頻點(diǎn)火器工作，此時(shí)完成了引導(dǎo)弧的建立。

工作電纜檢測(cè)到弧電流后，氣體開(kāi)關(guān)由預(yù)留轉(zhuǎn)換到切割流，這時(shí)引弧繼電器失效，斬波器電流全部輸出，運(yùn)動(dòng)輸出被激活。

2.穩(wěn)定狀態(tài)

切割過(guò)程開(kāi)始，在此過(guò)程中，等離子系統(tǒng)將分別檢測(cè)互鎖、弧轉(zhuǎn)移信號(hào)、斬波器電流和等離子開(kāi)始信號(hào)。

3.Ramp-Down

切割過(guò)程完成后，等離子開(kāi)始信號(hào)被關(guān)閉，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、切割氣體被關(guān)閉，斬波器電流慢慢下降，最終斬波器和主接觸器停止工作。

4.冷卻氣

斬波器和主接觸器停止工作后，冷卻流繼續(xù)給電極和噴嘴冷卻，延時(shí)10秒后冷卻流停止。一個(gè)完整的工作過(guò)程結(jié)束，如果再次檢測(cè)到等離子開(kāi)始信號(hào)，將開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)。

3、維修案例（以HT2000等離子切割機(jī)為例）

故障現(xiàn)象：在切割過(guò)程中等離子切割機(jī)出現(xiàn)不啟弧故障，檢查發(fā)現(xiàn)切割機(jī)電源綠色的POWER ON（電源） 指示燈點(diǎn)亮，當(dāng)發(fā)出切割開(kāi)始指令時(shí)，DC ON（切割開(kāi)始） 指示燈亮且割炬中存在高頻，但是沒(méi)有引導(dǎo)弧產(chǎn)生。

故障分析及排除：根據(jù)切割機(jī)的電氣控制原理分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要有以下幾個(gè)方面：

故障原因1：引導(dǎo)弧繼電器CR1沒(méi)有關(guān)閉

故障排除：在發(fā)出開(kāi)始指令后先確認(rèn)引弧繼電器CR1是否關(guān)閉（引弧繼電器CR1位置如圖2所示），若CR1不關(guān)閉，用AC電壓表測(cè)量繼電器，檢查在發(fā)出開(kāi)始指令后繼電器是否從繼電器板（PCB4）上獲得了120VAC的電壓。如果沒(méi)有120VAC的電壓，則要檢查繼電器板(PCB4)與引導(dǎo)弧繼電器CR1之間的接頭、端子及連線是否完好。如果都沒(méi)有問(wèn)題，則可能是繼電器板（PCB4）或主控板（PCB2）存在問(wèn)題，需更換（PCB2及PCB4安裝在切割電源的前面板，具體位置如圖3所示）。

故障原因2：引導(dǎo)弧繼電器CR1有缺陷

故障排除：若在引弧繼電器CR1兩端存在120VAC電壓且CR1不關(guān)閉，則說(shuō)明CR1自身存在問(wèn)題，需要更換。

故障原因3：斬波器有缺陷或沒(méi)有正常發(fā)揮功能

故障排除：斬波器單元如圖四所示，斬波器測(cè)試方法如下：

3.1 關(guān)閉所有連接到HT2000 的電源

斷開(kāi)高頻控制臺(tái)上對(duì)應(yīng)的插頭，關(guān)閉高頻變壓器T1。

3.2卸下大容量保險(xiǎn)絲F1 和F2（位置如圖2所示）。檢查保險(xiǎn)絲是否處于斷開(kāi)狀態(tài)。

3.3將萬(wàn)用表正極引線放在輸入端電橋的+ 側(cè)，將負(fù)極引線放在電橋的“－”側(cè)。

3.4打開(kāi)通往HT2000 的電源，啟動(dòng)系統(tǒng)。發(fā)出START 指令后，檢查電壓。通過(guò)這兩點(diǎn)輸入到斬波器的電壓應(yīng)該約為+280 VDC。若輸入電壓沒(méi)問(wèn)題，對(duì)應(yīng)的保險(xiǎn)絲F1 或F2 已熔斷，說(shuō)明斬波器單元存在問(wèn)題，需要更換。

若沒(méi)有+280 VDC 的輸入電壓，則要檢查通往電橋的輸入是否短路。另外，要檢查連接器（CON1）以及與連接器的連接和有關(guān)接線。若存在問(wèn)題，根據(jù)需要修理或更換有缺陷的零部件。

3.5若上述步驟中電壓為+280 VDC，對(duì)應(yīng)的保險(xiǎn)絲也未熔斷，將電壓表的正極引線放在斬波器單元的+ WORK 端點(diǎn)（電線#48A），將負(fù)極引線放在- TORCH 端點(diǎn)（電線#39A），檢查CH1 的輸出。

3.6打開(kāi)系統(tǒng)，按開(kāi)始指令。發(fā)出開(kāi)始指令后，檢查電壓。若每個(gè)斬波器在這些點(diǎn)的輸出為+280 VDC，表示斬波器沒(méi)問(wèn)題。

3.7若斬波器未輸出+280 VDC 的電壓，請(qǐng)檢查邏輯電源指示燈LED1 是否亮燈。若LED1 未亮燈，檢查電壓120V 是否到達(dá)JP6。若JP6 上沒(méi)有120V 的電壓，則要檢查返回到電源配電板的接線。同時(shí)還要檢查開(kāi)啟后指示燈LED3 是否變?yōu)榫G燈（正常狀態(tài)）。若開(kāi)啟后LED1 亮燈而且LED3 為紅燈（異常狀態(tài)），要確認(rèn)JP9 的位置是否正確。

3.8經(jīng)過(guò)步驟7 后若斬波器仍未輸出280V 的電壓，可能是控制信號(hào)或斬波器單元有問(wèn)題。斬波器驅(qū)動(dòng)信號(hào)將以0 至+8 VDC 的模擬電平通過(guò)模擬板PCB3，它將改變斬波器的工作周期和隨后的輸出電流。這些模擬信號(hào)分別在PCB3 的端點(diǎn)3 和4 REC1 上對(duì)應(yīng)于CH1，以及端點(diǎn)5 和6 REC1 上對(duì)應(yīng)于CH2。

確定斬波器、控制板PCB2 或模擬信號(hào)板PCB3 是否有問(wèn)題，可通過(guò)以下步驟來(lái)判斷：

1.現(xiàn)確認(rèn)高頻處于關(guān)閉狀態(tài)（參見(jiàn)步驟3.1）。

2.將PCB3 上的REC1 斷開(kāi)PL3.1。

3.將電壓表放置在斬波器的輸出端，然后按START 指令。

4.若電壓表讀數(shù)為+280 VDC，請(qǐng)更換控制板PCB2 或模擬板PCB3。

5.若電壓表讀數(shù)為0 伏，請(qǐng)更換相應(yīng)的斬波器單元CH1或CH2。

根據(jù)上述判斷方法，本人逐一進(jìn)行排除。當(dāng)發(fā)出開(kāi)始指令后，引弧繼電器CR1閉合，說(shuō)明引弧繼電器CR1不存在問(wèn)題，工作正常。檢查繼電器板PCB4、主控板PCB2及斬波器之間的插頭及接線均正常，更換繼電器板PCB4和主控板PCB2后問(wèn)題依然存在，說(shuō)明問(wèn)題可能出在了斬波器上，由于系統(tǒng)存在CH1和CH2兩個(gè)斬波器，本人逐一進(jìn)行檢查。首先先檢查CH1斬波器，當(dāng)發(fā)出開(kāi)始指令后，將電壓表的正極引線放在斬波器單元的+ WORK 端點(diǎn)（電線#48A），將負(fù)極引線放在- TORCH 端點(diǎn)（電線#39A）測(cè)量?jī)啥穗妷?，發(fā)現(xiàn)不存在+280VDC電壓。檢查斬波器CH1發(fā)現(xiàn)輸入端電橋（+）處打火燒壞，且IGBT燒壞，說(shuō)明CH1斬波器壞。最后用同樣方法檢查CH2斬波器，工作正常，說(shuō)明CH2斬波器正常。因此本人判定本次不啟弧故障是由斬波器CH1的故障引起的。

斬波器上除了輸入的三相200VAC電及輸出的+280VDC外，只有三組控制接線與外圍連接，分別為溫度傳感、JP6、JP9，其中JP6接的是PCB3和PCB4的120VAC，JP9接的是PCB3上斬波器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在之前的檢查中已經(jīng)檢查過(guò)PCB2、PCB3、PCB4及斬波器之間的插頭及接線均正常，且之前也檢查過(guò)PCB2、PCB3、PCB4也都正常，說(shuō)明斬波器CH1的故障不是由外圍電路故障原因造成的。由此可以判定由于斬波器長(zhǎng)時(shí)間工作，加之焊接車間尤其是切割站金屬粉塵較大，這些原因造成了斬波器CH1自身的損壞。更換同型號(hào)的斬波器后試動(dòng)作均正常，故障排除。

4、總結(jié)

本人通過(guò)對(duì)HT2000等離子切割機(jī)的工作原理和動(dòng)作時(shí)序詳細(xì)闡述，主要突出其正常工作時(shí)各個(gè)環(huán)節(jié)了的滿足條件，然后講解了利用其動(dòng)作時(shí)序如何快速排除故障。希望能起到拋磚引玉作用，為解決其他故障提供方法和技巧。同時(shí)通過(guò)此次維修也認(rèn)識(shí)到，任何故障的發(fā)生除了與本身機(jī)床備件壽命、質(zhì)量、使用方法、設(shè)計(jì)缺陷以外，還對(duì)其使用工作環(huán)境有關(guān)。尤其對(duì)于焊接線切割機(jī)、數(shù)字焊機(jī)、機(jī)器人控制箱等設(shè)備，由于其所處的環(huán)境含有大量的金屬粉塵，除保證車間通風(fēng)除塵設(shè)備完好運(yùn)行外，還要定期對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行除塵保養(yǎng)。這樣不僅大大提高設(shè)備的使用壽命,還能減少生產(chǎn)停機(jī)率。

[1] 邱言龍.《等離子弧焊與切割技術(shù)快速入門》上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2011.

[2] 葉振忠.《等離子弧切割機(jī)》機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

Treasure HT2000 plasma transferred arc cutting machine troubleshooting

Cui Jiejie, Li Xin
( Shaanxi Hande Axle Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710201 )

Haibao HT2000 plasma cutting machine is a high speed, high precision metal cutting equipment. From maintenance practice, paper simply expounds the principle of plasma cutting and haibao HT2000 work timing of plasma cutting machine, introduces the cutting torch in high frequency but no guide arc fault may be the cause and the solution to such failures, and gradually have thoroughly solved the fault.

plasma cutting; Pilot arc; Arc Transfer; Chopper

U472.4

A

1671-7988(2015)06-103-03

崔捷捷，就職于陜西漢德車橋有限公司。