PW4400/PW2403型X射線熒光光譜儀的常見故障及處理

陳 濤，閆學(xué)會(huì)（天津鋼鐵集團(tuán)有限公司技術(shù)中心，300301）

0 引言

天津鋼鐵集團(tuán)有限公司技術(shù)中心原料實(shí)驗(yàn)室于2003年引進(jìn)帕納科PW2403型X射線熒光光譜儀，2006年成立燒結(jié)實(shí)驗(yàn)室，引進(jìn)了帕納科PW4400型X射線熒光光譜儀，截至今年，兩臺(tái)設(shè)備已經(jīng)分別使用了15年和12年。兩臺(tái)儀器主要應(yīng)用于進(jìn)廠原材料及燒結(jié)工藝過程控制樣品的檢測(cè)。由于檢測(cè)物料種類繁雜，分析任務(wù)重，儀器在使用過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)問題，如果能夠快速解決儀器的故障問題，將會(huì)大大縮短故障停機(jī)時(shí)間，為生產(chǎn)及進(jìn)廠檢驗(yàn)提供可靠保障。筆者根據(jù)多年的儀器使用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)儀器近期出現(xiàn)的故障進(jìn)行了分析，并提出了解決方法。

1 X射線熒光光譜儀常見故障現(xiàn)象

1.1 故障一

1.1.1 故障現(xiàn)象

儀器報(bào)警:跳高壓，內(nèi)水電導(dǎo)率太高。

1.1.2 故障分析

2017年6月4日，PW4400型熒光分析儀跳高壓，檢查儀器狀態(tài)時(shí)，發(fā)現(xiàn)儀器冷卻內(nèi)水的電導(dǎo)率為98.41μS，過高（如圖1所示）。一般儀器的電導(dǎo)率過高是由于樹脂失效導(dǎo)致。若更換一個(gè)新的樹脂即可解決，但由于備件的限制，無法提供新的樹脂，為了不影響生產(chǎn)及日常監(jiān)測(cè)，決定采用如下方法。

圖1 PW4400型X熒光分析儀儀器狀態(tài)

將PW2403型儀器剛剛更換替換下來的上層樹脂和PW44000這臺(tái)剛剛替換下來的樹脂上層進(jìn)行混合，用水清洗多次再生，丟掉已變色的，如圖2所示。經(jīng)過幾十次反復(fù)清洗，并不能夠降低內(nèi)水的電導(dǎo)率，最終維持在130 μS左右，結(jié)果不理想。

圖2 新舊樹脂比對(duì)（左側(cè)為新樹脂，右側(cè)為混合的舊樹脂）

考慮是否為去離子水的問題?？紤]可能是由于水放置時(shí)間長，水自身的電導(dǎo)率變高，加之樹脂不是新的，電導(dǎo)率并未下降，因此決定采用換水的方法。采用制水機(jī)新制高純水，將樹脂再反復(fù)清洗多次，反復(fù)多次沖洗內(nèi)水箱，最后安裝，但結(jié)果仍然很高，電導(dǎo)率在100 μS以上，結(jié)果不理想。

第三個(gè)方法是更換新的樹脂，打開包裝時(shí)發(fā)現(xiàn)樹脂桶內(nèi)的樹脂為干燥狀態(tài)，更換新的樹脂后，電導(dǎo)率峰值達(dá)到了210 μS，并有穩(wěn)步降低的趨勢(shì)，最后穩(wěn)定在了105 μS。只有低于100 μS，才可以開高壓試運(yùn)行。之后幾天經(jīng)過多次反復(fù)試驗(yàn)，仍然達(dá)不到理想值。在第4天試驗(yàn)時(shí)，電導(dǎo)率突然降到了70μS，試開高壓，儀器啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)水循環(huán)，電導(dǎo)率在30～70 μS反復(fù)波動(dòng)，經(jīng)過3 min左右，儀器的電導(dǎo)率穩(wěn)定在了60 μS，并逐漸向下降，最終穩(wěn)定在24 μS。TCM中的儀器狀態(tài)見圖3。

圖3 TCM中的儀器狀態(tài)

之后穩(wěn)定儀器，光管老化，樣品測(cè)試，能夠正常使用。分析出可能是新更換樹脂為干燥的，在水中泡了幾天之后，樹脂“被泡開了”。

1.1.3 故障總結(jié)

要備用一罐樹脂；日常觀察儀器的狀態(tài)時(shí)應(yīng)做好記錄，在出現(xiàn)問題苗頭時(shí)立即采取措施；換完樹脂后要等待一段時(shí)間，電導(dǎo)率才會(huì)達(dá)到正常值。

1.2 故障二

1.2.1 故障現(xiàn)象

儀器報(bào)警：2θ位置錯(cuò)誤，超過最大位置。

1.2.2 故障分析

在分析過程中儀器報(bào)警，彈出對(duì)話框，儀器2θ電機(jī)位置錯(cuò)誤，超過最大位置，見圖4?？紤]可能是電機(jī)位置處有污漬，選擇先降壓，之后關(guān)閉高壓，此時(shí)在降壓通道無法啟動(dòng)，點(diǎn)擊測(cè)試時(shí)會(huì)彈出警告。這時(shí)改用TCM降壓，關(guān)閉高壓，關(guān)閉儀器，再打開儀器時(shí)應(yīng)該能夠正常運(yùn)行。由于儀器在開機(jī)時(shí)有一個(gè)“自檢”過程，我們沒有選擇直接開機(jī)，打開儀器后蓋，在電機(jī)位置的刻度盤，用干凈紗布小心擦拭灰塵，考慮可能是灰塵太多所導(dǎo)致，清理之后再開機(jī)，反復(fù)運(yùn)行角度、旋轉(zhuǎn)晶體等，未發(fā)現(xiàn)問題，也未報(bào)警。關(guān)閉儀器后蓋，啟動(dòng)軟件，穩(wěn)定后測(cè)試樣品，數(shù)據(jù)結(jié)果正常，故障排除。

圖4 儀器彈出的錯(cuò)誤信息

1.2.3 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

該故障產(chǎn)生原因可能是日常維護(hù)不到位，后面電機(jī)位置很少打開及清理，今后再進(jìn)行維護(hù)時(shí)，應(yīng)該該項(xiàng)加入日常維護(hù)計(jì)劃中。

1.3 故障三

1.3.1 故障現(xiàn)象

更換P10氣瓶后，做PHD檢查，沒有峰，或峰型亂。

1.3.2 故障分析

在換完P(guān)10氣體后，穩(wěn)定了4 h左右，試進(jìn)行PHD檢查，但測(cè)試1#晶體時(shí)，顯示已不是正常峰位。在正常情況下，氣體更換后峰位左右移動(dòng)，但峰型正常，調(diào)整HV就可以達(dá)到“50位”了。反復(fù)檢查之前數(shù)據(jù)，包括晶體、角度、準(zhǔn)直器面罩等，確定正確后，再次檢測(cè)了一遍，峰型仍舊較亂（見圖5）。

圖5 混亂的PHD峰型

經(jīng)過分析，峰型亂的原因包括晶體動(dòng)、角度不準(zhǔn)及氣體質(zhì)量不好等。更換晶體測(cè)試閃爍探測(cè)器，閃爍探測(cè)器峰型正常。判斷問題根源為該瓶P10氣體，更換回原有的氣體進(jìn)行測(cè)試，峰型恢復(fù)正常。

1.3.3 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

該瓶備用氣于2016年日購入，應(yīng)該足夠穩(wěn)定了，但放置時(shí)間過長。峰型不對(duì)，說明氣體質(zhì)量有問題。同時(shí)也說明要提早檢查備用氣體。

1.4 故障四

1.4.1 故障現(xiàn)象

熒光報(bào)警外水溫度高，跳高壓。

1.4.2 故障分析

該故障較為常見，尤其是在夏天。外水溫度高首先考慮是天氣熱，“楊樹毛毛”、“柳絮”之類將水冷外機(jī)散熱片糊死，實(shí)驗(yàn)室水冷室外機(jī)安裝位置的周圍環(huán)境比較臟，積灰太多也可能會(huì)影響散熱。因此，先清理干凈灰塵，再接水管進(jìn)行沖洗，但水冷機(jī)依然不工作，考慮為其他原因。

通過反復(fù)啟動(dòng)停止發(fā)現(xiàn)了問題。開關(guān)接通，繼電器吸合，但儀器表不動(dòng)，打開側(cè)蓋，膨脹閥也沒有冷熱交替，再觀察室外機(jī)，發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)不啟動(dòng)，判斷問題出在壓縮機(jī)，經(jīng)過與廠家維修工程師聯(lián)系，基本確定是壓縮機(jī)問題，壓縮機(jī)已經(jīng)嚴(yán)重腐蝕。工程師給出兩種維修方案，一是更換新的壓縮機(jī)，二是找個(gè)更換舊的室外機(jī)。由于有一臺(tái)其他實(shí)驗(yàn)室替下舊的室外機(jī)，決定采用第二種方案，但需對(duì)該水冷機(jī)進(jìn)行改造。原水冷機(jī)與室外機(jī)通過3根銅管連接，但舊的室外機(jī)是2根銅管，最終室外機(jī)能夠正常使用，但散熱風(fēng)扇一直轉(zhuǎn)，壓縮機(jī)根據(jù)溫度變化進(jìn)行啟動(dòng)停止。

1.5 故障五

1.5.1 故障現(xiàn)象

水冷機(jī)室內(nèi)顯示水冷溫度為5℃，熒光報(bào)警跳高壓。

1.5.2 故障分析

通過檢查，考慮是室外機(jī)的壓力傳感有問題，達(dá)到低溫后，風(fēng)扇不停止，壓縮機(jī)一直在工作，溫度一直在下降，達(dá)到5℃限值后自動(dòng)停止。維修方法是將室外機(jī)的壓力傳感器進(jìn)行微微調(diào)整，水冷機(jī)恢復(fù)正常工作。

1.5.3 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

通過多次出現(xiàn)的問題發(fā)現(xiàn)，水冷機(jī)和其他輔助設(shè)備是熒光日常維護(hù)的最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。因此在有條件的情況下，最好備用一臺(tái)水冷機(jī)，如果沒有，則需要平時(shí)進(jìn)行精心維護(hù)。

1.6 故障六

1.6.1 故障現(xiàn)象

熒光跳高壓，有外水流量，沒有內(nèi)水流量。

1.6.2 故障分析

初步判斷是已使用了十幾年的內(nèi)水水泵損壞，也有可能是電容故障。開蓋對(duì)水泵進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)電容固定在水泵上。檢查電容，將電容拆開，用萬用表測(cè)試，發(fā)現(xiàn)不通，初步判斷是電容問題。找來備件更換電容，再次打開儀器，儀器恢復(fù)正常。

1.6.3 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

對(duì)于不經(jīng)常損壞的備件也需要做好備用，從故障部位逐步排查。

1.7 故障七

1.7.1 故障現(xiàn)象

旋轉(zhuǎn)超時(shí)，測(cè)樣杯托架傾斜，密封膠圈卡主，真空變壞。

1.7.2 故障分析

初步判斷旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶因太臟轉(zhuǎn)動(dòng)不靈敏，無法帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤，旋轉(zhuǎn)超時(shí)，由慣性帶動(dòng)，導(dǎo)致密封圈被“蹭”出，真空變壞。經(jīng)過清理，幾天后再次出現(xiàn)該故障，但樣杯托架升降桿在上升時(shí)有“嗒”一聲。經(jīng)與工程師聯(lián)系，更換了元件。，是在升降桿內(nèi)部，一側(cè)棱角磨光滑了，導(dǎo)致它在上升下降時(shí)超時(shí)，造成后續(xù)一系列問題。

1.7.3 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

對(duì)于一些不常用的備件或者第一次出現(xiàn)的狀況，要做好記錄總結(jié)，反復(fù)推敲其中的差異，同時(shí)要做好日常維護(hù)工作，對(duì)出現(xiàn)故障時(shí)的分析有至關(guān)重要作用。

1.8 故障八

1.8.1 故障現(xiàn)象

高壓光管突然關(guān)閉，重啟儀器后，高壓無法啟動(dòng)，高壓發(fā)生器故障。

1.8.2 檢查經(jīng)過及判斷

2017年7月22日，PW2403型X熒光分析儀跳高壓，隨后重啟，但高壓無法啟動(dòng)。首先檢查了儀器面板、頂蓋扣合完全，初步排除涉嫌泄漏的可能；然后檢查內(nèi)循環(huán)水電導(dǎo)率、內(nèi)循環(huán)水水位以及內(nèi)循環(huán)水流量，數(shù)值均正常，可以排除內(nèi)部水循環(huán)冷卻系統(tǒng)問題；最后，由專業(yè)維修工程師檢查高壓發(fā)生器各個(gè)開關(guān)及保險(xiǎn)絲，最終確定為高壓發(fā)生器故障。高壓發(fā)生器一旦損壞，不能維修，只能更換新的。更換新的高壓發(fā)生器后，高壓正常啟動(dòng)。

1.9 故障九

1.9.1 故障現(xiàn)象

光管出現(xiàn)故障。

1.9.2 檢查經(jīng)過及判斷

2017年12月8日，PW2403型X熒光分析儀頻繁出現(xiàn)光管閃爍報(bào)警,隨后光管熄滅,高壓又無法啟動(dòng)。經(jīng)由專業(yè)維修工程師檢查判斷為光管故障。此光管已使用14年，已超過光管的平均使用壽命。分析由于更換新的高壓發(fā)生器，縮短了光管的壽命。

1.9.3 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

高壓發(fā)生器和X射線光管都是比較貴重的部件，一般不會(huì)出故障，光管的使用壽命和儀器的使用狀態(tài)有很大關(guān)系，要注意儀器的日常維護(hù)和保養(yǎng)。

2 結(jié)束語

X射線熒光光譜儀是一種非常貴重的分析儀器，作為分析人員要了解其性能，在使用過程中積累豐富的經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，避免更大的故障，保證檢測(cè)工作的順利進(jìn)行。