PW4400/PW2403型X射線熒光光譜儀的常見故障及處理

陳 濤，閆學會（天津鋼鐵集團有限公司技術中心，300301）

0 引言

天津鋼鐵集團有限公司技術中心原料實驗室于2003年引進帕納科PW2403型X射線熒光光譜儀，2006年成立燒結實驗室，引進了帕納科PW4400型X射線熒光光譜儀，截至今年，兩臺設備已經分別使用了15年和12年。兩臺儀器主要應用于進廠原材料及燒結工藝過程控制樣品的檢測。由于檢測物料種類繁雜，分析任務重，儀器在使用過程中經常會出現問題，如果能夠快速解決儀器的故障問題，將會大大縮短故障停機時間，為生產及進廠檢驗提供可靠保障。筆者根據多年的儀器使用經驗，對儀器近期出現的故障進行了分析，并提出了解決方法。

1 X射線熒光光譜儀常見故障現象

1.1 故障一

1.1.1 故障現象

儀器報警:跳高壓，內水電導率太高。

1.1.2 故障分析

2017年6月4日，PW4400型熒光分析儀跳高壓，檢查儀器狀態時，發現儀器冷卻內水的電導率為98.41μS，過高（如圖1所示）。一般儀器的電導率過高是由于樹脂失效導致。若更換一個新的樹脂即可解決，但由于備件的限制，無法提供新的樹脂，為了不影響生產及日常監測，決定采用如下方法。

圖1 PW4400型X熒光分析儀儀器狀態

將PW2403型儀器剛剛更換替換下來的上層樹脂和PW44000這臺剛剛替換下來的樹脂上層進行混合，用水清洗多次再生，丟掉已變色的，如圖2所示。經過幾十次反復清洗，并不能夠降低內水的電導率，最終維持在130 μS左右，結果不理想。

圖2 新舊樹脂比對（左側為新樹脂，右側為混合的舊樹脂）

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

第三個方法是更換新的樹脂，打開包裝時發現樹脂桶內的樹脂為干燥狀態，更換新的樹脂后，電導率峰值達到了210 μS，并有穩步降低的趨勢，最后穩定在了105 μS。只有低于100 μS，才可以開高壓試運行。之后幾天經過多次反復試驗，仍然達不到理想值。在第4天試驗時，電導率突然降到了70μS，試開高壓，儀器啟動，實現了內水循環，電導率在30～70 μS反復波動，經過3 min左右，儀器的電導率穩定在了60 μS，并逐漸向下降，最終穩定在24 μS。TCM中的儀器狀態見圖3。

圖3 TCM中的儀器狀態

之后穩定儀器，光管老化，樣品測試，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

要備用一罐樹脂；日常觀察儀器的狀態時應做好記錄，在出現問題苗頭時立即采取措施；換完樹脂后要等待一段時間，電導率才會達到正常值。

1.2 故障二

1.2.1 故障現象

儀器報警：2θ位置錯誤，超過最大位置。

1.2.2 故障分析

在分析過程中儀器報警，彈出對話框，儀器2θ電機位置錯誤，超過最大位置，見圖4。考慮可能是電機位置處有污漬，選擇先降壓，之后關閉高壓，此時在降壓通道無法啟動，點擊測試時會彈出警告。這時改用TCM降壓，關閉高壓，關閉儀器，再打開儀器時應該能夠正常運行。由于儀器在開機時有一個“自檢”過程，我們沒有選擇直接開機，打開儀器后蓋，在電機位置的刻度盤，用干凈紗布小心擦拭灰塵，考慮可能是灰塵太多所導致，清理之后再開機，反復運行角度、旋轉晶體等，未發現問題，也未報警。關閉儀器后蓋，啟動軟件，穩定后測試樣品，數據結果正常，故障排除。

圖4 儀器彈出的錯誤信息

1.2.3 經驗總結

該故障產生原因可能是日常維護不到位，后面電機位置很少打開及清理，今后再進行維護時，應該該項加入日常維護計劃中。

1.3 故障三

1.3.1 故障現象

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P10氣體后，穩定了4 h左右，試進行PHD檢查，但測試1#晶體時，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，但峰型正常，調整HV就可以達到“50位”了。反復檢查之前數據，包括晶體、角度、準直器面罩等，確定正確后，再次檢測了一遍，峰型仍舊較亂（見圖5）。

圖5 混亂的PHD峰型

經過分析，峰型亂的原因包括晶體動、角度不準及氣體質量不好等。更換晶體測試閃爍探測器，閃爍探測器峰型正常。判斷問題根源為該瓶P10氣體，更換回原有的氣體進行測試，峰型恢復正常。

1.3.3 經驗總結

該瓶備用氣于2016年日購入，應該足夠穩定了，但放置時間過長。峰型不對，說明氣體質量有問題。同時也說明要提早檢查備用氣體。

1.4 故障四

1.4.1 故障現象

熒光報警外水溫度高，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”之類將水冷外機散熱片糊死，實驗室水冷室外機安裝位置的周圍環境比較臟，積灰太多也可能會影響散熱。因此，先清理干凈灰塵，再接水管進行沖洗，但水冷機依然不工作，考慮為其他原因。

通過反復啟動停止發現了問題。開關接通，繼電器吸合，但儀器表不動，打開側蓋，膨脹閥也沒有冷熱交替，再觀察室外機，發現壓縮機不啟動，判斷問題出在壓縮機，經過與廠家維修工程師聯系，基本確定是壓縮機問題，壓縮機已經嚴重腐蝕。工程師給出兩種維修方案，一是更換新的壓縮機，二是找個更換舊的室外機。由于有一臺其他實驗室替下舊的室外機，決定采用第二種方案，但需對該水冷機進行改造。原水冷機與室外機通過3根銅管連接，但舊的室外機是2根銅管，最終室外機能夠正常使用，但散熱風扇一直轉，壓縮機根據溫度變化進行啟動停止。

1.5 故障五

1.5.1 故障現象

水冷機室內顯示水冷溫度為5℃，熒光報警跳高壓。

1.5.2 故障分析

通過檢查，考慮是室外機的壓力傳感有問題，達到低溫后，風扇不停止，壓縮機一直在工作，溫度一直在下降，達到5℃限值后自動停止。維修方法是將室外機的壓力傳感器進行微微調整，水冷機恢復正常工作。

1.5.3 經驗總結

通過多次出現的問題發現，水冷機和其他輔助設備是熒光日常維護的最重要的一個環節。因此在有條件的情況下，最好備用一臺水冷機，如果沒有，則需要平時進行精心維護。

1.6 故障六

1.6.1 故障現象

熒光跳高壓，有外水流量，沒有內水流量。

1.6.2 故障分析

初步判斷是已使用了十幾年的內水水泵損壞，也有可能是電容故障。開蓋對水泵進行檢查，發現電容固定在水泵上。檢查電容，將電容拆開，用萬用表測試，發現不通，初步判斷是電容問題。找來備件更換電容，再次打開儀器，儀器恢復正常。

1.6.3 經驗總結

對于不經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 故障現象

旋轉超時，測樣杯托架傾斜，密封膠圈卡主，真空變壞。

1.7.2 故障分析

初步判斷旋轉電機帶因太臟轉動不靈敏，無法帶動旋轉盤，旋轉超時，由慣性帶動，導致密封圈被“蹭”出，真空變壞。經過清理，幾天后再次出現該故障，但樣杯托架升降桿在上升時有“嗒”一聲。經與工程師聯系，更換了元件。，是在升降桿內部，一側棱角磨光滑了，導致它在上升下降時超時，造成后續一系列問題。

1.7.3 經驗總結

對于一些不常用的備件或者第一次出現的狀況，要做好記錄總結，反復推敲其中的差異，同時要做好日常維護工作，對出現故障時的分析有至關重要作用。

1.8 故障八

1.8.1 故障現象

高壓光管突然關閉，重啟儀器后，高壓無法啟動，高壓發生器故障。

1.8.2 檢查經過及判斷

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。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；然后檢查內循環水電導率、內循環水水位以及內循環水流量，數值均正常，可以排除內部水循環冷卻系統問題；最后，由專業維修工程師檢查高壓發生器各個開關及保險絲，最終確定為高壓發生器故障。高壓發生器一旦損壞，不能維修，只能更換新的。更換新的高壓發生器后，高壓正常啟動。

1.9 故障九

1.9.1 故障現象

光管出現故障。

1.9.2 檢查經過及判斷

2017年12月8日，PW2403型X熒光分析儀頻繁出現光管閃爍報警,隨后光管熄滅,高壓又無法啟動。經由專業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生器，縮短了光管的壽命。

1.9.3 經驗總結

高壓發生器和X射線光管都是比較貴重的部件，一般不會出故障，光管的使用壽命和儀器的使用狀態有很大關系，要注意儀器的日常維護和保養。

2 結束語

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驗，及時發現問題，避免更大的故障，保證檢測工作的順利進行。