ARL4460金屬分析儀故障診斷與維修

刁正斌

（攀枝花鋼釩有限公司制造部，四川攀枝花 617000）

0 引言

ARL4460金屬分析儀利用先進(jìn)的操作軟件，廣泛應(yīng)用于鋼鐵冶金分析，樣品激發(fā)采用電流控制光源CCS（Current Controlled Source），CCS為火花發(fā)射光譜分析的樣品采集和激發(fā)過程提供了準(zhǔn)確、穩(wěn)定和連續(xù)的控制，光譜儀控制利用CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）技術(shù)的MMB386微處理器和狀態(tài)控制卡，分析具有準(zhǔn)確、快速、多元素同時(shí)測(cè)定的特點(diǎn)。公司先后引進(jìn)了4臺(tái)ARL4460金屬分析儀，使用時(shí)間都在10年以上，隨著儀器使用時(shí)間的增加，設(shè)備故障率不斷增加，為縮短設(shè)備停機(jī)及檢修時(shí)間，通過儀器在使用中出現(xiàn)的3種故障現(xiàn)象，給出故障診斷和維修方法，供同行參考。

1 激發(fā)光源故障

激發(fā)光源是儀器中一個(gè)最為重要的組成部分，作用是給分析試樣提供蒸發(fā)、原子化或激發(fā)能量，產(chǎn)生能表示元素特征的輻射光。該儀器激發(fā)光源組件位于樣品激發(fā)臺(tái)下方，激發(fā)試樣產(chǎn)生的金屬粉塵容易散落在該組件上，而且該組件在高電壓、大電流和易污染的狀況下工作，隨著激發(fā)光源使用的次數(shù)的增加，儀器故障也隨著增加。

1.1 故障現(xiàn)象

ARL4460-398金屬分析儀樣品激發(fā)時(shí)，樣品表面激發(fā)只有一個(gè)很小的白點(diǎn)，激發(fā)的聲音很微弱，試樣激發(fā)過程和電磁閥動(dòng)作完整，但所有元素的分析結(jié)果異?；蝻@示結(jié)果為0，并在激發(fā)過程中出現(xiàn)以下報(bào)警信息：

1.2 故障診斷

（1）關(guān)好樣品激發(fā)臺(tái)門，監(jiān)測(cè)儀器狀態(tài)參數(shù)正常，可以排除是激發(fā)臺(tái)門開關(guān)故障。

（2）清理火花室，清潔圓盤碳化鎢片、電極座、石英杯和電極，清潔電極下端插孔內(nèi)的灰塵，激發(fā)樣品，故障依舊，可以排除是火花室組件故障。

（3）關(guān)機(jī)并拆下激發(fā)臺(tái)的防護(hù)門，清潔激發(fā)單元，檢查激發(fā)母板上的保險(xiǎn)F1，F(xiàn)2正常，拆掉法拉第罩的緊固螺絲，卸下點(diǎn)火板，清潔點(diǎn)火板灰塵，用棉花蘸上無水乙醇清潔點(diǎn)火器，待干燥，裝回點(diǎn)火板，激發(fā)樣品，故障依舊，可以排除是點(diǎn)火板故障。

（4）拔掉點(diǎn)火板和激發(fā)控制板的連接光纖，激發(fā)樣品，觀察控制板上光纖插口有脈沖紅光，拆下激發(fā)能量板和控制板，檢查2塊板無明顯燒損的痕跡，測(cè)試保險(xiǎn)正常，重新安裝好激發(fā)能量板和控制板，再次激發(fā)樣品幾次，激發(fā)點(diǎn)正常發(fā)黑，無報(bào)警信息，但重新關(guān)機(jī)后再開機(jī)，激發(fā)樣品，故障仍存在。

（5）再次拆下激發(fā)能量板，仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)：激發(fā)能量板上XD2的第4行的插腳發(fā)黑，用砂紙打磨插腳上的氧化層，然后插入母板卡槽內(nèi)，用萬用表測(cè)試能量板各個(gè)插腳與母板的連接是否良好，多次測(cè)試XD2的第4行的插腳與母板插口接觸不良，時(shí)通時(shí)斷，最終判斷分析儀樣品激發(fā)故障與激發(fā)能量板和母板接觸不好有關(guān)。

1.3 故障維修

重新焊接1根細(xì)銅芯線，把激發(fā)能量板上XD2的第4行的插腳與激發(fā)組件母板相應(yīng)的接點(diǎn)相連，用萬用表反復(fù)測(cè)試XD2的第4行的插腳與母板插口接觸良好，開機(jī)后激發(fā)樣品，樣品表面激發(fā)點(diǎn)正常發(fā)黑，并且儀器報(bào)警信息消除，分析結(jié)果正常。

2 高壓電源組件故障

高壓電源組件位于儀器電子柜內(nèi)，分別為儀器光電倍增管衰減器和光電倍增管提供Neg.1 kV（-1000 V）和Neg.100 V（-100 V）直流電源。因光電倍增管衰減器電源達(dá)到約-1000 V，光電倍增管極化達(dá)到-100 V，若高壓電源組件發(fā)生故障，是必造成儀器分析結(jié)果異常。

2.1 故障現(xiàn)象

ARL4460-1185金屬分析儀出現(xiàn)Neg.1 kV（-1000 V）和Neg.100 V（-100 V）電壓報(bào)警，樣品激發(fā)功能正常，但分析數(shù)據(jù)特別異?；騻€(gè)別元素分析數(shù)據(jù)為0，并出現(xiàn)以下報(bào)警信息：

進(jìn)入Win OE操作軟件，監(jiān)測(cè)儀器狀態(tài)參數(shù)-1000 V顯示為只有-186 V，-100 V顯示為只有-15 V，多次讀取儀器狀態(tài)參數(shù)-1000 V和-100 V波動(dòng)較大，而且每次顯示值不一樣。

2.2 故障診斷

經(jīng)查相應(yīng)的電路圖，Neg.1 kV和Neg.100 V全由HVPS高壓電源組件提供，該組件位于儀器電子柜內(nèi)，關(guān)機(jī)后拆開高壓電源蓋板，開機(jī)后用萬用表測(cè)試Monitor-1000 V（1/100）接線端子，測(cè)試直流電壓輸出值約-4.22 V；測(cè)試-100 V DC OUTPUT接線端子，測(cè)試-100 V直流電壓輸出為-38 V，進(jìn)入Win OE軟件中監(jiān)測(cè)當(dāng)前儀器狀態(tài)參數(shù)：Neg.1 kV為-423 V、Neg.100 V為-40 V，測(cè)試電壓值與顯示值一致，因此，判斷儀器故障由高壓電源組件引起。

2.3 故障維修

（1）檢查 HVPS（High Voltage Power Supply，高壓電源）組件，發(fā)現(xiàn)高壓電源板OEHVPS（950719-2）上有2個(gè)電容C22、C24（35V/220uF）損壞，從報(bào)廢設(shè)備的電源板上找到規(guī)格一致的電容進(jìn)行更換。

（2）用萬用表測(cè)試Monitor-1000 V（1/100）接線端子與第4腳之間，測(cè)試直流電壓輸出為-9.99 V；測(cè)試-100 V DC OUTPUT接線端子與第4腳之間，測(cè)試-100 V電壓輸出為99.7 V，但用Win OE軟件監(jiān)測(cè)儀器狀態(tài)參數(shù)時(shí)：-1000 V顯示為-994.6 V、-100 V顯示為-99.8 V，Neg.1KV顯示值超出設(shè)定的波動(dòng)范圍，偶爾會(huì)彈出Alarm#4 ICS報(bào)警信息。

（3）進(jìn)入 Win OE 操作軟件，點(diǎn)擊 Utilities（實(shí)用）Instrument Configuration（儀器配置）Channel Status（設(shè)置狀態(tài)）菜單，調(diào)整Status Cofficients（儀器參數(shù)）菜單下的cofficients1系數(shù)，微調(diào)整Neg.1 kV的系數(shù)，Neg.1 kV電壓由-994.6 V調(diào)整到-998.7 V，負(fù)高壓-1000 V電壓報(bào)警信息消除，激發(fā)試樣正常，分析結(jié)果正常。

（4）待儀器穩(wěn)定后，對(duì)儀器進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，用標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試，分析結(jié)果符合檢測(cè)方法要求，儀器恢復(fù)正常。

3 儀器電子控制系統(tǒng)故障

儀器電子控制系統(tǒng)是儀器管理中心，也是儀器正常有序運(yùn)行及監(jiān)控狀態(tài)的控制處理中心，由于該部分電路復(fù)雜，包括的部件多，因此是儀器故障率較高的一個(gè)部分。

3.1 故障現(xiàn)象

ARL4460-366金屬分析儀進(jìn)行聯(lián)機(jī)時(shí)，出現(xiàn)以下報(bào)警信息：

然后進(jìn)入Win OE操作軟件，監(jiān)測(cè)儀器狀態(tài)參數(shù)：Neg.1 kV為-815.74 V；POS.12 V 為 5.18 V；Neg.12 V 為-9.42 V；Neg.100 V為-72.85 V；樣品激發(fā)功能正常，但分析結(jié)果異常。

3.2 故障診斷

（1）關(guān)機(jī)后拆開高壓電源蓋板，開機(jī)后用萬用表檢查高壓電源組件：測(cè)試第9腳（-100 V DC OUTPUT）與第4腳電壓為-99.7 V，測(cè)試第 1腳（Monitor-1000 V DC(1/100)）與第 4腳電壓為-9.99 V，測(cè)試第2腳AC INPUT(230 V)與第4腳電壓為218.4 V，因此排除是高壓電源組件故障。

（2）測(cè)試低壓電源組件12 V的電壓為5.12 V，-12 V的電壓為-11.97 V，5 V的電壓為4.97 V。懷疑低壓電源組件有問題，更換新的低壓電源組件，Win OE軟件進(jìn)行聯(lián)機(jī)時(shí)，報(bào)警依舊。再次測(cè)試低壓電源12 V的實(shí)際電壓為5.18 V，-12 V的電壓為-12.01 V，5 V的電壓為5.02 V。

（3）拆掉低壓電源12 V與儀器控制板ICS（？）母板的接線，用萬用表測(cè)試低壓電源12 V的電壓為12.01 V，-12 V的電壓為-11.96 V，5 V的電壓為5.01 V，低壓電源組件實(shí)際電壓正常，因此排除是低壓電源組件的故障。

（4）關(guān)機(jī)后打開電子柜門，依次取下儀器狀態(tài)板、ICS儀器控制板、真空和描跡板，反復(fù)檢查發(fā)現(xiàn)：電子柜中的母板上Z2、Z3瞬變穩(wěn)壓二極管（IN6275 1.5KE15A）的腳燒斷，二極管阻值大約9.6 MΩ，更換新的Z2，Z3二極管；清潔母板電路板上被燒或氧化的地方；進(jìn)行軟件Win OE聯(lián)機(jī)時(shí)，故障現(xiàn)象依舊，但拆下ICS儀器控制板，再次測(cè)試低壓電源組件12 V的電壓為11.98 V，其他低壓也正常，因此排除是母板的故障。

（5）對(duì)照電路圖檢查儀器控制板ICS44，其有2塊電路板：MMB88微機(jī)板和配合板，這一組件是儀器的大腦。最后檢查發(fā)現(xiàn)儀器控制板上層板有2個(gè)穩(wěn)壓二極管D1（SA5.QA 904E），D2（SA12A 90EA）燒壞，最終判斷故障現(xiàn)象與ICS儀器控制板故障有關(guān)。

3.3 故障維修

（1）拆下ICS儀器控制板上層板2個(gè)損壞的穩(wěn)壓二極管D1，D2，因無相同的二極管，用阻值約3.2 MΩ的二極管備品代替，重新焊接新的穩(wěn)壓二極管。

（2）重新插入ICS儀器控制板，儀器聯(lián)機(jī)正常，報(bào)警現(xiàn)象消除，測(cè)試低壓電源12 V的電壓為12.01 V，-12 V的電壓為-11.99 V，5 V的電壓為5.01 V；進(jìn)入Win OE操作軟件，監(jiān)測(cè)儀器狀態(tài)參數(shù)正常。用標(biāo)準(zhǔn)樣品分析檢查儀器激發(fā)點(diǎn)子正常，分析結(jié)果正常，儀器恢復(fù)正常。

4 結(jié)論

ARL4460金屬分析儀的激發(fā)光源、高壓電壓組件和儀器電子控制系統(tǒng)是儀器的核心部件，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，簡(jiǎn)單的故障可以利用控制計(jì)算機(jī)的診斷功能進(jìn)行排除，復(fù)雜的故障應(yīng)結(jié)合電路圖進(jìn)行診斷與維修，不能明確的故障原因，就需要結(jié)合使用和維修經(jīng)驗(yàn)逐一排查，無法確定的故障維修人員不要盲目亂動(dòng)設(shè)備或維修，避免儀器故障擴(kuò)大。