測偏儀運行中常見故障分析及解決方法

唐朝霞

（煙臺市電纜廠，山東煙臺264002）

測偏儀運行中常見故障分析及解決方法

唐朝霞

（煙臺市電纜廠，山東煙臺264002）

簡敘了中高壓電纜交聯生產線中測偏儀在運行中出現的幾種常見故障，如無法實現自動控制功能、高壓曲線出現凹陷、冷卻水流量不足或水溫過高、掃描頭漏油等，分析了產生原因并提出了相應的解決辦法。

測偏儀；自動控制；原始圖像；冷卻水；漏油；高壓；測量數據

0 引 言

我廠于2009年引進一條芬蘭麥拉菲爾公司生產的懸鏈式化學交聯生產線，并配備了具有世界先進水平的XRAY S000 NXT測偏儀（見圖1）。這是目前世界上使用最廣泛的交聯電纜無接觸式在線偏心檢測儀器，它利用雙XRAY系統對線纜進行交替性地連續掃描：每一套XRAY系統由一個X射線管和一個接收器組成，兩個掃描器安裝在統一的機體上，通常稱為掃描盒，相互成90°角以便覆蓋整個線纜；主機機柜位于掃描盒前方，其內部安裝有處理器、顯示器、氮氣清洗系統、水冷卻系統等，氮氣和水冷系統通過管路與掃描盒相連。測偏儀利用高壓射線管產生的X射線穿透線芯，根據不同層不同材料對X射線吸收率不同，將不同吸收率數據送入計算機進行回歸分析，從而動態測量出各層冷熱厚度、線芯外徑及偏心度等各項表征質量的重要指標。

圖1　XRAY S000 NXT測偏儀

在運行的這幾年中，測偏儀發揮了重要的作用，但也出現了一些問題，如自動控制功能失效、高壓曲線不平滑、冷卻水流量不足、掃描頭漏油等，本文將分析這些問題產生的原因，并提出了相應的解決措施。

1 自動控制功能失效

1.1原因分析

XRAY S000 NXT系統擁有用于精確自動控制的模塊，這些模塊整合到生產線中對應參考輸入變量，如果在預設標準值和實際值之間有差異，模塊會控制擠出機轉速連續地增加或減少直到變異消除，相應的控制影響會以百分比的形式顯示在相關界面。生產過程中有時出現了自動控制功能停止的現象，即該功能開啟一段時間后輸出百分比停留在50％的位置上，不再對擠出機輸出值發生作用。產生這種問題的原因在于自動控制超過了控制范圍即-50％～+50％之間。

一般情況下（自動控制功能未啟用時），控制信號從PLC直接到達擠出機，通過調整擠出機螺桿的轉速來達到絕緣層預設的厚度。筆者經過多次實驗，獲得了擠出機螺桿轉速與絕緣層厚度對應數據見表1。

表1　未開自動控制時擠出機螺桿轉速與絕緣層厚度對應關系

從表1可以看出，PLC的控制電壓完全作用于擠出機來控制螺桿轉速，絕緣厚度需要人工在PLC端調節電壓來實現。當PLC輸出電壓為5 V時，實測值為7.3 mm；當PLC輸出電壓為7.9 V時，實測絕緣層厚度達到了預設值即10.3 mm。

當開啟自動控制功能后，從PLC端出來的信號值不變，但首先會到達測偏儀，軟件自動分析測量值與設定值之間的差異，從而決定反饋輸出值的變化。當啟用自動控制功能時擠出機螺桿轉速與絕緣層厚度對應關系見表2。

表2　開啟自動控制時擠出機螺桿轉速與絕緣層厚度對應關系

從表2不難看出，當輸出電壓為5V時打開自動控制，絕緣層實測值為7.3 mm；系統判斷實測值小于預設值，輸出百分比繼續增加；當輸出電壓達到上限50％即7.5 V時，實測值僅為10.1 mm，仍然不能滿足預設值要求。此時，自動控制會停留在上限的位置上，不再發揮作用。所以啟用自動控制時如果初始電壓偏低，而它的50％上限對應的輸出仍達不到設定值，這時自動控制將永遠停留在50％。

通常情況下測偏儀自動控制上下限范圍為擠出機輸出電壓的-50％～+50％之間。如果在擠出機電壓為5 V時開啟自動控制，系統自動將實測值與設定值對比，如果實際值小于設定值，軟件將不斷地增大輸出比例，當增大到上限50％即7.5 V時，實測值仍然達不到設定值的要求，自動控制功能將永遠停留在50％的位置。

1.2解決方法

AUTO CONTROL（自動控制）從嚴格意義上講是一種工業微調，一般推薦先開機，人工調試線纜絕緣層厚度達到設定值左右，此時擠出機出膠量比較穩定，再啟用自動控制。正常情況下，自動控制百分比一般小于10％；反之如果控制百分比過大，系統阻尼震蕩反復時間過長，實際絕緣層厚度不穩定，可能造成竹節狀等不合格產品。

如果自動控制停止在上下限的位置上，此時應該關掉該功能，通過人工調節PLC輸出電壓，使絕緣層厚度達到設定值左右，再重新開啟自動控制功能。

2 高壓原始曲線出現凹陷

2.1原因分析

測偏儀開啟高壓時，原始圖像中的兩條掃描曲線應該是基本平滑的杯狀或漏斗形，如圖2所示。異常情況是該曲線出現一個或幾個明顯的凹陷，幾秒鐘后內屏層、絕緣層、外屏層的掃描數據相繼消失，同時出現報警“TWO OBJECTS ARE DETECTED”，測偏儀不能正常掃描分析數據，見圖3。

出現這種現象的原因在于位于測偏儀底部的鈹窗或陶瓷窗（或簡稱探測窗）受到交聯附產物或其它雜質的污染。通常情況下，交聯附產物大多下滑到探測窗底部的表面，經高壓氮氣吹洗可以清除掉，但不排除熱態的附產物蒸汽上升到頂部的探測窗，然后冷凝在其表面上，導致探測窗受到污染。生產過程中交聯管道只有一根電纜，測偏儀正常掃描曲線應該是碗形或杯形圖，當掃描曲線出現下陷時，軟件無法識別，誤判有兩根電纜在管道里面，這時當然沒有測量數據。

圖2　正常原始圖像

圖3　異常原始圖像

2.2解決方法

當鈹窗或陶瓷窗受到污染后，停機后首先要拆下測偏儀的伸縮管，用酒精、軟布、毛刷等工具依次清潔上下四個探測窗，邊清洗邊用三角折射手電筒和鏡子觀察，反復擦拭直到表面光潔為止（見圖4）。然后使管道空腔開啟高壓，原始圖像變成兩條非常平滑的曲線，這種狀態表明測偏儀可以正常掃描了。清潔時若是鈹窗，一定要佩戴好一次性手套及口罩，防止有毒粉末吸入體內。

圖4　清潔后的鈹窗或陶瓷窗

3 冷卻水流量不能滿足測偏儀運行要求

3.1原因分析

測偏儀工作時高壓射線管產生X射線穿透電纜的同時，會產生大量的熱量，必須有足夠流量的冷卻水給其降溫。通常要求冷卻水流量不低于150 L/h，冷卻水壓力不小于5 bar，進水溫度應低于30℃。如果儀器不能得到充分的冷卻，油溫超過70℃，軟件系統就會自動保護高壓射線管停止掃描，因此冷卻水能否正常供給對測偏儀順利工作起了非常關鍵的作用。引起流量不足的原因主要有以下幾個方面：

（1）冷卻水管長度太長，使水溫升高。從測偏儀主機到掃描頭的冷卻水管布線太長，導致冷卻水溫受外界環境影響較大；

（2）冷卻水管中有泥沙、水垢、鐵屑等雜質，使水流變慢，壓力降低；

（3）冬季水管中特別是彎曲處有部分結冰現象，使冷卻水不能正常循環；

（4）冷卻水泵故障，不能保證有足夠的進水壓力和流量；

（5）夏季水溫一般比較高，降溫效果不明顯。

3.2解決方法

（1）原則上供給水管的長度一般不超過6 m，以減少環境溫度對冷卻水溫度的影響。如果需要安裝一條較長的冷卻水管，應該給水管充分絕緣。

（2）可用壓縮空氣吹洗水管或在水管中加入有機弱酸如醋酸、甲酸等，稀釋后反復循環沖洗。

（3）建議水管布線時應盡量減少彎曲、打折、受壓等情況，即使在沒有生產任務時也不要關掉測偏儀，保持水循環正常運行。

（4）應定時檢查水泵的壓力、流量等工作狀況，若出現問題及時維修或更換水泵。

（5）針對夏季水溫偏高的情況，建議為測偏儀配備一個單獨使用的水箱，即不要與別的設備共享同一水箱，同時可增設冷水機組或采用熱交換器等措施給水箱中的水充分降溫，保證進水溫度不高于30℃。

4 掃描頭有漏油現象

4.1原因分析

掃描頭內部充滿了高性能的高壓惰性絕緣油，它有很高的抗氧化性、穩定性，有優良的抗導電絕緣性能和出色的低溫性能，一般要求絕緣等級＞60 kV，掃描頭上部各有一個油位傳感器，如果油位低于預先設定的位置，系統板XCC的LED1紅燈會報警油位過低，RICO板LED4也會出現紅燈報警，測偏儀會自動中斷測量。引起漏油一般有三個可能：

（1）高壓射線管法蘭處老化或破裂，見圖5箭頭所示。

（2）掃描頭底蓋太松，使高壓油從底蓋縫隙處漏出。

（3）油位傳感器安裝位置不當，導致系統誤判油位低。

圖5　射線管法蘭

4.2解決方法

一旦發生漏油現象，停機時把掃描頭所有的連接線拆下來，把整個掃描頭取出來仔細豎放平穩，觀察哪里漏油。

（1）射線管法蘭破裂時，首先要放出掃描頭內剩余的油，更換新的法蘭并擰緊螺絲。

（2）若底蓋松了，緊固掃描頭底蓋四個螺絲即可。

（3）當油位傳感器位置不當時，需要重新拔、插油位傳感器，不要擰得太緊，使其保留有一定的活動空間。

5 結束語

除上述幾種常見故障外，還有一些現象如測偏儀反復自動重啟、測量數據準確性不夠等，需要分別采取措施如安裝冷卻風扇、在產品表中準確設定各層收縮率等來減少或避免這些問題的發生。另外，操作者在使用測偏儀時，一定要遵守操作規程，注意安全，防止射線意外輻射。

Analysis and Resolution of XRAY 8000 NXT Problem s during Operation

TANG Zhao-xia
（Yantai Cable Works，Yantai264002，China）

This article introduces some Problems and the reasons analysis of XRAY NXTS000 during its operation in medium and high voltage CCV cable lines，such as auto control function failure，high voltage video fault，cooling water flow insufficient or high temperature，scanner leaking oil，some concrete measures are proposed to resolve these Problems。

XRAY S000；autocontrol；original video；cooling water；leaking oil；high voltage；scan dates

TM205

A

1672-6901（2015）02-0041-04

2014-09-01

唐朝霞（1972-），女，工程師.

作者地址：山東煙臺市煙福路1號［264002］.

［1］ 《電線電纜手冊》編委會.電線電纜手冊（第2冊）［M］.北京：機械工業出版社，2009.

［3］ 國家質量技術監督局計量司組編.測量不確定度評定與表示指南［M］.北京：中國計量出版社，2000.