刁正斌

（攀枝花钢钒有限公司制造部，四川攀枝花 617000）

0 引言

X 射线荧光光谱仪广泛应用于地质、冶金、矿山、电子机械、石化等领域的材料化学成分分析，可以测定固体、导体和非导体等各种形式和性质的样品，是现代化企业质量控制和产品出口检测的重要分析仪器。目前攀枝花钢钒有限公司有5 台日本岛津公司生产的MXF2400 同时型固定道X 射线荧光光谱仪，主要用于分析矿石、烧结矿、炉渣和钒制品等样品，具有分析简便迅速、精确度高、多元素同时测定等特点；还从美国热电公司引进2 台ARL ADVANT’XP 顺序型扫描道X 射线荧光光谱仪，主要用于分析矿石、炼钢辅料和合金等样品，具有分析范围广、速度快、分析灵活和可靠等特点。这些仪器在十几年的使用过程中，由于芯片、高压变压器、电路板和元器件老化等原因易发生电路故障[1]，若请设备厂家工程师上门维修服务，不仅费用高、时间长，精密仪器的进口备件价格昂贵、采购周期长，给企业的维护和成本控制带来很大影响。本文介绍了MXF2400 型和ARL ADVANT’XP 型X 射线荧光光谱仪突发的4 起电路故障维修措施，设备快速恢复生产，节约了大量备件费用和检修时间。

1 MXF2400 型荧光光谱仪X 射线功率控制器故障处理

X 射线功率控制器PCX-16（X 射线功率控制）电路板安装在主机底座右上角的信息处理机中，该电路保证高压变压器对X 射线管提供恒定的电力，其作用是保持恒定的X 射线功率。

1.1 故障现象

X 射线管高压突然自动掉电，重新给X 射线管加升电压和电流时，X 射线管的电压和电流无法加升。

1.2 故障诊断

（1）检查供电电源及仪器隔离变压器输出电压，检查结果正常。

（2）检查仪器X 射线管内部保护连锁电路，检查结果正常。

（3）检查仪器内外循环冷却水压力、温度和纯水电导率均符合仪器工作条件。

（4）检查接收X 射线功率功率控制器传送来的控制信号的可控硅装置工作正常。

（5）调节X 射线功率控制PCX-16 电路板上的开关位置由工作环境到测试环境，模拟测试时X 射线管功率仍然不能加升，初步判断仪器PCX-16 功率控制板有问题。

（6）拆下备用的PCX-16 功率控制板进行更换，开机工作测试，故障现象消除。最终确定是X 射线功率控制PCX-16 电路板烧坏。

1.3 故障处理

（1）拆下损坏的X 射线功率控制器PCX-16 电路板，为了节约维修费用和故障停机时间，决定对PCX-16 功率控制板进行自主维修。

（2）因设备无维修电路图，经过对PCX-16 控制板电路进行分析和详细的检查，最终确定是X 射线功率控制PCX-16 电路板上电压控制脉冲电路M17 集成块运算放大器芯片（MC14050BCP）烧坏。

（3）在国内及时购进MC14050BCP 集成块芯片，进行更换后，X 射线管电压和电流加升正常，成功修复PCX-16 功率控制板，并对X 射线管进行老化训管，训管时间可以根据停机时间长短决定。

2 MXF2400 型荧光光谱仪高压变压器故障处理

高压变压器安装在主机的右下角，该变压器通过高压电缆为X 射线管提供高电压电流，高压变压器内主要有4 个装置：①把电压升高到几万伏的升压变压器；②为X 射线管提供直流电压的一套整流电路；③一个产生波动很小的直流电的滤波电容器；④一个用于控制X 射线功率的管电压、管电流的检出电阻。这4 个装置都浸在耐高压的绝缘变压器油内。

2.1 故障现象

X 射线管工作电压和电流分别为40 kV、70 mA，在工作过程中X 射线管突然掉电，重新给X 射线管电压和电流升到40 kV、60 mA 时只能稳定几秒钟，X 射线管仍保护掉电；当X 射线管电压和电流升到40 kV、20 mA 时，X 射线管不保护掉电。

2.2 故障诊断

（1）更换内循环冷却水的离子交换树脂以及纯净水，检查内、外循环冷却水系统工作正常。

（2）拔出高压变压器输出端X 射线管的电极，断开X 射线管的负载，调节PCX-16 功率控制板开关位置到测试环境，模拟测试当X 射线管电压、电流分别升到53 kV、103 mA 时，X 射线管保护启动断电，说明PCX-16 功率控制板无问题。

（3）用万用表测试仪器面板5 V、12 V、24 V 直流电压工作正常，用万用表和电流表检测X 射线管连接电极之间电阻值及绝缘情况，检测结果正常，确认X 射线管完好。

（4）怀疑高压变压器部分绝缘度降低，加升高压时有漏电保护现象发生。拆下高压发生器送专业电修厂检测，拆开高压变压器发现有一组线圈发黑，而且升压变压器绝缘油变浑，散发出有一股刺鼻的气味，测绝缘电阻值不符合要求，确认是高压发生器内部电路故障。

2.3 故障维修

（1）因高压变压器价值高无备品，新买进口高压变压器进货周期较长，高压变压器故障修复时间较长，为了及时解决设备故障，决定试用报废的VXQ-150A 型X 射线荧光光谱仪的高压变压器来替代，因高压发生器型号不一样，国内还没有MXF2400型和VXQ-150A 型X 射线荧光光谱仪高压发生器进行替换的先例，因此，检测两种型号高压发生器的参数基本一致。

（2）首先测量VXQ-150A 型X 射线荧光光谱仪高压变压器输出的X 射线管电极尺寸，经实物测量，确定两种型号X 射线荧光光谱仪电极尺寸一致。

（3）送专业电修厂家测试VXQ-150A 型X 射线荧光光谱仪XRF-1 高压变压器的性能，测试XRF-1 高压变压器的输入输出电压符合仪器工作要求，具体参数见表1 所示。

表1 测试XRF-1 高压变压器输入输出电压

（4）安装旧XRF-1 高压变压器之前，对其外循环冷却水夹层和管道进行清洁；安装X 射线管的电极时，电极头必须擦拭干净、保持干燥，重新均匀地涂抹一层硅脂，因电极输出电压较高，一定要安装稳固，防止加升高压出现意外放电现象。

（5）因仪器长时间停机，必须对X 射线管进行训管，仪器稳定2 h 后才能正常使用。

（6）为了考察修复的MXF2400 型X 射线荧光光谱仪性能，用标样测试各元素的强度值，设备故障前后测试强度值基本吻合，设备快速恢复正常，而且旧的高压变压器替代3 年没有出现故障。

3 ARL ADVANT’XP 型荧光光谱仪X 射线功率发生器故障

X 射线功率发生器是一个固体发生器，它可输出的功率根据用户仪器配置的不同而变化，这一部件控制着X 射线管的高压和管流，XPS（X-Ray Power Supply，X 射线光电子能谱）X 射线电源板是它和电子系统连接的接口板。

3.1 故障现象

X 射线管自动断电，停机后重新开机，联机不正常，出现以下报警信息：

3.2 故障诊断

（1）检查仪器内外循环水的压力、温度和纯水电导率均符合仪器工作条件。

（2）检查仪器背部的开关供电正常，电源模块供电正常，检查X 射线管串联的两个指示灯正常，怀疑X 射线管发生器内部电路板有问题。

（3）拆开X 射线管发生器模块检查内部路板，发现24 V 直流电源散热风扇不转。

（4）使用万用表测量内部电路板上的保险正常。

（5）经过详细的分析和检查，发现XPSI（X-Ray Power Supply Interface）电路板上有一个变压器T1 的密封变压器塑料壳有鼓包现象，用万用表测量变压器初级线圈阻值无穷大，次级线圈阻值一路无穷大,确定XPSI 电路板损坏。

3.3 故障维修

（1）更换新的24 V 直流电源散热风扇。

（2）对XPSI 电路板进行更进一步检查、测量未发现其他元件和芯片损坏，由于该电路板为进口备件，单块电路板备件价格非常贵，因此决定通过购买损坏变压器对电路板进行修复。

（3）查找变压器信息确定该变压器为进口元件，查找该变压器的数据手册，在国内专业变压器厂家按照参数进行购买，将购买回来的变压器安装到电路板上进行测试，电路板运行正常，报警消除，设备恢复2 年来运行正常。通过进口备件国产化，快速修复了损坏的XPSI 电路板，节约重新购买备件的费用。

4 ARL ADVANT’XP 型X 射线荧光光谱仪进样系统故障

进样系统由两种主要的装置进行试样传送：①12 位进样管理器用于把试样盒运到升降机构上的试样台；②升降机构把试样盒运到试样室，然后移动试样到达分析位置。

4.1 故障现象

进样系统升降杆下降以后，而黄铜隔板偶尔不动作，样品无法检测，并出现以下报警：

4.2 故障诊断

（1）清洁12 位进样管理器，测试过程仍有报警。

（2）清洁黄铜隔板以及内部灰尘，测试过程仍有报警。

（3）调节升降杆上极限开关检测位置，测试过程仍有报警。

（4）重新插拔XQQM 通信控制板，此电路板是荧光光谱仪主控板，这块板是和计算机的接口相连，它管理试样所有的移动，驱动入射束滤片和编程光圈更换器，但测试过程仍有报警。

（5）重新插拔Spectrometer Power（光谱电源）板，这块板是XQM 及与其装置之间的的电源接口，但测试过程仍有报警。

（6）测试升降上下限位微动开关直流电压5 V，工作正常。

（7）反复测试快门马达直流电压24 V，偶尔工作不正常，怀疑是光谱电源板有问题。

4.3 故障维修

（1）更换光谱电源板，反复测试快门马达直流电压24 V 正常。

（2）设备开机，应用软件联机正常，报警消除，反复测试仪器进样系统，运行正常。

5 结语

实验室精密分析仪器越来越多，设备故障维修采用修旧利费、进口备件国产化等经济维修模式，不但能快速处理设备故障，节省备件费用和检修时间，而且设备维护人员通过对仪器电路的深入研究分析，可以进一步掌握仪器的控制原理和故障深层原因，帮助他们更好地进行设备预防性维修，降低设备故障。