AxiosmAX型X-射線熒光光譜儀故障處理與維護

趙海峰

(江陰興澄特種鋼鐵有限公司，江蘇 江陰 214429)

AxiosmAX型X-射線熒光光譜儀故障處理與維護

趙海峰

(江陰興澄特種鋼鐵有限公司，江蘇 江陰 214429)

摘要：針對AxiosmAX型 X-射線熒光光譜儀的日常點檢、維護與故障處理等工作進行了歸納總結(jié)，為儀器的使用人員和維修人員提供了相關(guān)參考，降低儀器故障率，提高工作效率，確保檢測結(jié)果準確可靠。

關(guān)鍵詞：X-射線熒光光譜儀；AxiosmAX；故障處理；維護

引 言

隨著工業(yè)智能化要求越來越高，X-射線熒光光譜分析方法在檢、化驗工作中的作用也越來越重要。AxiosmAX型X-射線熒光光譜儀生產(chǎn)于Panalytical公司，適合測量化學(xué)元素周期表中Be～U之間含量在0.001～100%的元素，具有多元素同時測定、分析速度快、準確性高、重復(fù)性好等優(yōu)點；同時應(yīng)用范圍廣泛，分析樣品可以是固體、液體、粉末、玻璃熔片等，適用于冶金、水泥、陶瓷、石油、玻璃等行業(yè)。2010年以來，江陰興澄特種鋼鐵有限公司理化檢測中心先后采購了3臺AxiosmAX型X-射線熒光光譜儀，主要用于測定生鐵、鐵水、燒結(jié)礦、混勻礦、爐渣、鐵礦石等樣品的化學(xué)成分含量。隨著使用時間的不斷增加，儀器的技術(shù)性能開始下降，故障事故逐步增加，使用人員和維修人員經(jīng)過多年來經(jīng)驗積累，對該儀器的日常點檢、維護與故障等常見問題進行了歸納總結(jié)，同時提出了自己對故障處理的一些方法。

1 儀器簡介

1.1 儀器組成

AxiosmAX型X-射線熒光光譜儀主要由激發(fā)源、樣品室、面罩、準直器、分光晶體、測角儀、探測器、脈沖高度分析器、系統(tǒng)軟件及計算機組成。

(1)激發(fā)源: 固態(tài)高壓發(fā)生器，X-射線管；

(2)機械系統(tǒng): 試樣裝載系統(tǒng)，樣品交換機械手；

(3)光學(xué)系統(tǒng)：前級準直器，后級準直器，分光晶體，濾光片，面罩；

(4)檢測系統(tǒng)：測角儀，探測器，脈沖高度分析器；

(5)循環(huán)水系統(tǒng):循環(huán)水冷卻機、循環(huán)水過濾器；

(6)輔助系統(tǒng)：空氣壓縮機、氬甲烷混合氣體、穩(wěn)壓電源；

(7)操控系統(tǒng)：計算機、數(shù)據(jù)傳輸軟件、SuperQ軟件。

1.2 工作原理

AxiosmAX是順序式掃描型波長色散X-射線熒光光譜儀，樣品受到X-射線照射后，其中元素的原子受到高能輻射激發(fā)而引起內(nèi)層電子的躍遷，每一種元素都有其特定波長的特征X-射線。通過測定不同元素波長的特征X-射線，便可確定樣品中存在元素的種類，即為X-射線熒光光譜定性分析；每一種元素特征X-射線強度與該元素在樣品中的原子數(shù)量(即含量)成比例，通過測量樣品中某元素特征X-射線的強度，采用適當?shù)姆椒ㄟM行校準與校正，計算出該元素在樣品中的百分含量，即為X-射線熒光光譜定量分析。

2 故障分析與處理

2.1 塔盤旋轉(zhuǎn)超時(Turret time out)

故障原因可能是氣缸下降高度不夠、試樣高出杯子、試樣掉出杯子、皮帶較松或者馬達運行不正常，應(yīng)當儀器卸真空后，執(zhí)行plunger down 動作，檢查升降裝置是否降到位；檢查試樣托板與轉(zhuǎn)盤間的距離，應(yīng)該為2.5±0.2 mm，可調(diào)整氣缸軸和轉(zhuǎn)動軸之間的螺絲來調(diào)整此距離，旋緊螺絲；檢查轉(zhuǎn)盤電機接線焊接位置是否有斷線現(xiàn)象，如有斷線，儀器斷電后重新焊接；檢查轉(zhuǎn)盤驅(qū)動皮帶是否松弛；檢查轉(zhuǎn)盤電機是否損壞。

2.2 柱塞升降超時(Plunger time out)

故障原因可能是潤滑不夠，真空泵壓力不夠，電磁閥不良，應(yīng)當定期使用真空脂對活塞進行潤滑，適當調(diào)整真空泵壓力，檢查電磁閥是否損壞。

2.3 真空度異常

固態(tài)樣品分析時需要在高真空情況下進行，真空度對輕元素分析的準確性尤其重要，一般要求測量時真空度不高于20 Pa。

(1)測量樣品時，真空度正常，不測樣品時真空度升高：故障原因可能是樣品裝載系統(tǒng)的密封圈上有異物或密封圈損壞，應(yīng)當清理密封圈或更換密封圈，無密封圈備件時可考慮將密封圈卸下后換一個面使用；也有可能是Plunger升降桿高度不夠?qū)е马斁o樣杯托架，檢查或調(diào)整空壓機輸出壓力或調(diào)整Plunger升降桿高度。

(2)不測樣品時，真空度正常，測樣品時真空度升高：故障原因可能是樣品室蓋子區(qū)域有雜物或樣品室蓋子上的O型環(huán)上有雜物；排除上述兩種情況后，在不測樣品情況下轉(zhuǎn)換檢測器角度，真空度上升，則為檢測器室內(nèi)真空保護管破損導(dǎo)致漏真空，可將破損部分剪去再裝上應(yīng)急使用并購買備件；排除上述三種情況后，可檢查空氣鎖空氣入口電磁閥Y106閥芯密封性，必要時整體更換該電磁閥。

(3)真空度不好，P10氣體流量也很高。P10氣體流量高于1.5 L/h時，說明流氣探測器窗口漏氣，需要更換窗口膜。

(4)轉(zhuǎn)換氣氛時，可聽到很大的抽氣聲，故障原因可能是Cap后面的氦氣管漏氣，剪取一段重新扎緊；也有可能是樣品室抽真空的管道未接或漏氣，或者是分析室下方抽真空的管道脫落或漏氣，重新接好或更換管道。

(5)清理真空室后能保持在10 Pa內(nèi)，但真空度上升很快，且真空度忽高忽低，清理真空室時密封圈無明顯異物，再次清理后仍舊出現(xiàn)此情況，故障原因可能是樣品裝載系統(tǒng)密封圈磨損或更換的密封圈質(zhì)量不好，或是更換密封圈時沒安裝好，應(yīng)當更換樣品裝載系統(tǒng)密封圈或?qū)⒚芊馊π断潞髶Q一個面使用。

(6)不測樣品與測樣品時真空度都高：故障原因可能是真空泵漏真空、真空泵與管道之間的密封圈損壞造成接頭處漏真空，應(yīng)當檢查真空泵或更換密封圈。

2.4 樣品蓋子關(guān)閉、打開超時

可能原因是檢測樣品蓋子狀態(tài)的2個光耦中有接觸不良或損壞，應(yīng)當拔/插相應(yīng)的光耦后執(zhí)行關(guān)閉/打開試樣蓋子動作進行測試，如還有報警，檢查對應(yīng)的光耦是否損壞，例如可將2個光耦互換后執(zhí)行關(guān)閉/打開試樣蓋子動作測試，看報警信息是否發(fā)生了相應(yīng)變化，同時檢查或調(diào)節(jié)試樣蓋子氣缸。

2.5 樣品自旋報警(Spinner voltage too high)

清理轉(zhuǎn)盤上樣杯托架區(qū)域雜物，檢查自轉(zhuǎn)電機接線焊接位置是否有斷線現(xiàn)象，如有斷線，儀器斷電后重新焊接，檢查自轉(zhuǎn)驅(qū)動皮帶是否松弛，檢查自轉(zhuǎn)電機是否損壞。

2.6 樣品裝載位置錯誤

分析試樣時，X-光管跳電保護，試樣蓋子處于蓋著狀態(tài)，出現(xiàn)報警信息中包含“Mas.abort;sample loading mach in bad position ”內(nèi)容，儀器卸真空后打開試樣蓋子查看樣杯所處位置，如樣杯傾翻將其撥正；檢查轉(zhuǎn)盤電機接線是否有斷根，如是重新焊接接線后，執(zhí)行l(wèi)oad/unload動作觀察情況，還有此情況發(fā)生，檢查轉(zhuǎn)盤驅(qū)動皮帶，檢查轉(zhuǎn)盤電機。

2.7 柱塞移動禁止，蓋開啟超時

分析試樣結(jié)束時，試樣蓋子打開后馬上關(guān)閉，X-光管跳電保護，出現(xiàn)報警信息中包含 “plunger move forbidden, cap open timeout”內(nèi)容，檢查檢測試樣蓋子打開狀態(tài)的光耦是否接觸不良或是否損壞。

2.8 真空分析室溫度異常

(1)真空分析室溫度低于29.85 ℃：故障原因可能是儀器長時間停機后再開機，或真空分析室溫度超過30.10 ℃后回復(fù)正常時也會因下降慣性而出現(xiàn)， 此兩種情況在儀器穩(wěn)定后會自然消除；也有可能是室內(nèi)溫度過低、儀器外蓋未安裝好或外循環(huán)水水溫過低，應(yīng)當檢查并調(diào)整室內(nèi)環(huán)境溫度在25 ℃左右、檢查并確認儀器外蓋安裝良好、檢查并確認循環(huán)水冷卻機內(nèi)機狀態(tài)設(shè)置正確和外機狀態(tài)正常。

(2)真空分析室溫度高于30.10 ℃：故障原因可能是循環(huán)冷卻水溫度過高、室內(nèi)溫度過高、內(nèi)循環(huán)水水位過低、風(fēng)扇損壞，應(yīng)當檢查外循環(huán)水壓力，若小于0.2 MPa，調(diào)節(jié)外循環(huán)冷卻機輸出壓力，如調(diào)節(jié)無效，更換水泵泵頭，調(diào)節(jié)壓力至0.35 MPa；檢查外循環(huán)水溫度，如果不能在設(shè)置溫度范圍內(nèi)運行，清洗循環(huán)水冷機組外機，同時檢查外機制冷劑是否泄漏；檢查室內(nèi)環(huán)境溫度，如果室溫超過40 ℃，調(diào)整室內(nèi)溫度至25 ℃左右；檢查內(nèi)循環(huán)水水位，水位過低應(yīng)加入專用水至水位線；檢查儀器內(nèi)部風(fēng)扇，若有損壞，立即更換。

2.9 眾合循環(huán)水冷機組制冷效果差

水冷機顯示水溫長時間高于設(shè)置水溫，查看冷媒高壓，如果超過30 MPa，冷媒高壓指示燈亮起，因為壓縮機過載而保護，應(yīng)當檢查循環(huán)水冷機室外機風(fēng)扇是否運轉(zhuǎn)；同時檢查室外機散熱片是否有嚴重積灰，導(dǎo)致熱交換不能正常進行，可使用壓縮空氣吹掃散熱片上面的積灰，也可以使用流水進行沖洗。水冷機顯示水溫長時間高于設(shè)置水溫，查看冷媒高壓，如果低于15 MPa，冷媒低壓低于2.5 MPa，原因可能是制冷劑不足，應(yīng)當請專業(yè)維修人員添加適量制冷劑至工作時冷媒低壓高于4 MPa。

2.10 高壓發(fā)生器無法開啟

一般發(fā)生在開機時，偶爾也發(fā)生在運行狀態(tài)：故障原因可能是X-射線防護系統(tǒng)異常、內(nèi)部水循環(huán)冷卻系統(tǒng)異常或高壓發(fā)生器和X-射線光管老化。檢查X-射線防護面板確保完全閉合；檢查X-射線紅色警告信號確保正常，不失靈；檢查內(nèi)部循環(huán)水水位和電導(dǎo)率，確保水位正常和電導(dǎo)率小于50 μs/m，若電導(dǎo)率持續(xù)過高，需要更換樹脂。專業(yè)人員檢查高壓發(fā)生器和X-射線管確認是否嚴重老化。高壓發(fā)生器開啟幾分鐘后突然跳掉，故障原因可能是內(nèi)部循環(huán)水流量較小；檢查內(nèi)部循環(huán)水流量計葉輪和過濾網(wǎng)，確保葉輪完好無損、過濾網(wǎng)清潔無雜物。

2.11 分析室和樣品室超真空

故障原因可能是真空泵工作異常、自轉(zhuǎn)裝置上的密封圈(O環(huán))磨損或流氣計數(shù)器的窗口膜破壞。檢查真空泵油位確保正常；檢查真空泵油是否有粉末壓片掉落的雜質(zhì)，確保純凈無雜質(zhì)；檢查密封圈(O環(huán))，若磨損立即更換，無損壞可以適量涂抹一些真空油脂；檢查窗口膜，若被破壞立即由專業(yè)人員更換新窗口膜。

2.12 Super問題

要求經(jīng)常整理數(shù)據(jù)庫，定期刪除數(shù)據(jù)，做好程序的備份工作。Monitor與Calibration update 不能同時使用。在使用update 時，Monitor 一定要復(fù)位。

3 日常維護項目

3.1 日常點檢

(1)儀器內(nèi)部溫度：29.85～30.10 ℃；

(2)分析室真空度：<100 Pa；

(3) 氬甲烷氣體壓力：750～800 hPa；

(4) 氬甲烷氣體流量：0.8～1.5 L/h；

(5)內(nèi)部循環(huán)冷卻水流量: >3.0 L/min；

(6)外部循環(huán)冷卻水流量: >1.0 L/min；

(7)內(nèi)部循環(huán)冷卻水電導(dǎo)率: <50 μs/m；

(8)空氣壓縮機輸出壓力:4.5～5.0 Bar；

(9)循環(huán)水冷卻水溫度:15～18 ℃；

(10)循環(huán)水冷卻水壓力:0.35～0.5 MPa；

(11)冷媒高壓:≤25 Bar(2.5MP)；

(12)冷媒低壓:≥3 Bar(3.0 MP)；

(13)儀器表面及樣品盒清潔。

3.2 定期維護

(1)每天使用洗耳球吹掃樣盤及樣杯，清潔樣品進樣區(qū)域。

(2)每月檢查所有外部連接結(jié)構(gòu)是否損壞或滲漏。

(3)每3個月更換外冷水，不得使用去離子水，可使用蒸餾水，6個月更換或清理外冷水過濾器。

(4)每月檢查空氣壓縮系統(tǒng)、清理水分離器。

(5)每6個月更換密封圈(“O”環(huán))：loading cap/ loading opening plunger head。

(6)每月檢查內(nèi)冷水電導(dǎo)率，如果大于50μs，更換離子樹脂。

(7)每6個月檢查檢測器窗口及檢測器Q值。

(8)每個月更換進樣空氣過濾器。

(9)每6個月檢查空氣傳動裝置并加油。

(10)每6個月清理真空室。

(11)每6個月檢查晶體轉(zhuǎn)換裝置。

(12)每6個月檢查準直器傳動裝置，加真空油。

(13)每6個月檢查主機內(nèi)風(fēng)扇。

(14)每6個月更換P10氣。

4 結(jié)束語

AxiosmAX型X-射線熒光光譜儀是實驗室重要的精密檢測設(shè)備，對使用環(huán)境要求較高，系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修保養(yǎng)專業(yè)精細，操作人員和維保人員只有充分了解儀器的組成和構(gòu)造，以及熟練掌握各系統(tǒng)之間的聯(lián)系和相互影響，才能夠在發(fā)生故障時，準確判斷故障原因，正確進行維修，降低儀器故障率，提高工作效率，確保檢測結(jié)果準確可靠。

收稿日期：2017-11-22

作者簡介：趙海峰(1985—)，男，工程師。 E-mail：zhaohaifeng@citicsteel.com

中圖分類號：TH744.16