TT-36 陶瓷過濾機超聲波信號發生器故障原因分析及處理方法

馮彩霞

（山西北方銅業有限公司銅礦峪礦，山西 運城 043700）

引言

TT 系列陶瓷過濾機是一種新型固液分離設備，它包含機械電氣、微孔陶瓷板、自動控制、超聲波清洗、變頻技術等多種高新技術，其固液分離過程是利用過濾板中微孔在真空條件下的毛細效應原理實現的，可根據生產的不同要求，對過濾過程進行可變控制。由于其設計合理、新穎，各項性能優越，應用的技術先進，設備結構緊湊，經濟、社會效益顯著，所以廣泛應用于選礦、煤炭、冶金等多行業的固液分離作業中。

1 TT-36 陶瓷過濾機工作原理及聯合清洗過程

1.1 過濾機工作原理

與傳統的過濾機工作原理接近，陶瓷過濾機是通過真空泵抽取陶瓷板內腔真空與外部大氣壓之間形成壓差，在此負壓作用下，過濾機料槽內的物料被吸附在陶瓷板上，物料中的固體顆粒物無法通過陶瓷板微孔而被留在陶瓷板表面，由于真空壓差的作用和陶瓷板的親水性，物料中的液體進入陶瓷板內腔，通過相應管道進入真空桶內被外排至排水池或被運輸至相應裝置二次利用，從而實現了固液分離。

陶瓷板隨著主軸旋轉一周會依次經過吸漿、干燥、卸料、反沖洗四個區域，完成一個工作循環過程，并周而復始。

經過6～8 h 的運行后，過濾機陶瓷板微孔會逐漸被殘留在陶瓷板表面的殘余物堵塞，物料中的液體不能夠充分通過微孔被抽走，造成濾餅中水分過大，從而降低了過濾效率，故運行一段時間后過濾機應啟動聯合清洗程序，徹底清洗陶瓷板表面及微孔，從而保證陶瓷板良好的過濾效果。

過濾機的工作流程、工作原理示意圖分別如圖1、圖2 所示[1-2]。

圖1 TT-36 陶瓷過濾機工作流程示意圖

圖2 TT-36 陶瓷過濾機工作原理示意圖

1.2 聯合清洗過程

陶瓷過濾機的聯合清洗過程是在超聲波清洗、化學清洗和反沖洗三者的相互作用下徹底清潔陶瓷板表面及微孔，使陶瓷板障微孔保持通暢，保證陶瓷板的過濾效率。

超聲波清洗裝置是TT-36 陶瓷過濾機聯合清洗過程中的關鍵設備，主要由超聲波信號發生器、超聲換能器（盒）組成，在聯合清洗過程中，利用超聲波的空化作用對陶瓷板進行由內而外的清洗。

超聲波信號發生器也就是超聲波電源，其主要作用是在聯合清洗過程中發出高頻振蕩信號，在換能盒的作用下轉換成高頻機械振蕩波（即超聲波），超聲波在清洗液中傳播的過程中會有數量眾多的微小氣泡由液體在超聲波縱向傳播的負壓區形成、生長，并在超聲波縱向傳播的正壓區迅速閉合，這種現象即為“空化”效應，在此效應的形成過程中，氣泡迅速閉合時可連續不斷地產生瞬間高壓不斷地沖擊陶瓷板的表面，使陶瓷板表面、縫隙中及微孔內的殘留物迅速剝落，從而達到凈化目的。超聲波信號發生器可靠運行直接決定聯合清洗效果[3-4]。

2 超聲波信號發生器的原理與作用

超聲波電源主要分為自激式電源和它激式電源兩種，其中自激式電源稱為超聲波模擬電源，它激式電源稱為超聲波發生器。超聲波電源的作用是把市電轉換成高頻交流電信號，從而驅動超聲波換能器工作。由超聲波電源轉換的高頻交流電信號必須與超聲波換能器（盒）相匹配。TT-36 陶瓷過濾機采用的它激式電源也就是超聲波發生器。

超聲波發生器可采用兩種放大電路形式，一種是線性放大電路，另一種是開關電源電路，開關電源的電路形式一般為大功率超聲波電源采用。超聲波發生器是由電源板、信號發生器板、匹配回路、驅動模塊、負載（換能器）等組成，具有整流、脈沖形成、驅動、保護、轉換、匹配等功能，其原理是將市電轉換成頻率特定的正弦或者脈沖信號，這個信號的頻率須與換能器（盒）的頻率相匹配。由信號發生器產生的頻率信號經過功率放大器后需要與相應的阻抗相匹配，使其輸出阻抗與換能器（盒）相符，再由換能器（盒）將電信號轉換為機械振動。超聲波信號發生器工作原理框圖如圖3 所示[5]。

圖3 超聲波信號發生器工作原理框圖

3 TT-36 陶瓷過濾機超聲波信號發生器故障現象及原因分析

3.1 超聲波信號發生器常見的故障現象

超聲波信號發生器的可靠運行直接決定了過濾機的聯合清洗效果，當超聲波信號發生器發生故障不能正常工作時，換能器（盒）就失去了高頻信號源，不會產生高頻機械振蕩，不會呈現超聲清洗效果。日常使用過程中超聲波信號發生器常見的故障及原因分析如下：

指示燈不亮，風扇不轉。發生此故障的原因有外部交流220 V 電源未正產提供；電源開關損壞；電源保險絲熔斷。

指示燈亮，風扇運轉正常，沒有超聲波。發生此故障的原因有換能器與超聲波輸出的連接插頭松脫，未可靠連接；超聲波發生器的直流保險絲熔斷；功率模塊的IGBT 管損壞；換能器短路。

打開電源開關，過載燈亮。發生此故障的原因有換能器絕緣電阻太小；連接超聲波換能器電纜短路或者接地；升壓變壓器短路。

打開電源開關，電源保險絲熔斷。發生此故障的原因有整流橋損壞；功率模塊的IGBT 管損壞；換能器短路；升壓變壓器短路。

無超聲波，變壓器輸出無電壓。發生此故障的原因有整流橋損壞；功率模塊的IGBT 管損壞；驅動板未輸出12V 直流電，使電源電容板繼電器沒有動作，輸出電源無連通。

有超聲波，但功率不能調節。發生此故障的原因有功率模塊的IGBT 管損壞；IGBT 管無觸發信號。

有超聲波，電流過大，不正常。發生此故障的原因有換能器損壞；發生器頻率未調好。

3.2 生產現場TT-36 陶瓷過濾機超聲波信號發生器的故障分析

濃縮過濾車間的過濾設備使用的是TT-36 陶瓷過濾機，每臺過濾機的超聲波清洗裝置配備3 臺信號發生器，安裝在過濾機槽體西側。自投產以來，超聲波信號發生器頻繁出現故障，影響過濾機陶瓷板的清洗效果，降低了過濾機過濾效率。

生產過程中，超聲波信號發生器較多的故障為指示燈亮，風扇運轉正常，沒有超聲波；打開電源開關，過載燈亮；打開電源開關，電源保險絲熔斷；無超聲波，變壓器輸出無電壓；有超聲波，但功率不能調節5種。經過故障排除分析，均是由于超聲波發生器內部潮濕、礦粉積塵較多，導致電路板腐蝕嚴重、多個模塊短路。對此，電氣維護人員經過現場分析，發現超聲波信號發生器安裝在槽體西側下沿，過濾機長期運行后，該區域比較潮濕，且維護空間小，不利于日常的巡點檢和維護保養，導致信號發生器內部電路板受潮、積塵較多，致使內部電路板腐蝕嚴重，多個模塊短路，發生器故障頻繁。

4 處理方法

針對TT-36 陶瓷過濾機超聲波信號發生器由于安裝位置不合理、工作環境差導致的故障頻繁現象，采取了可行的措施如下：

1）將過濾機的超聲波信號發生器全部移位至干燥、整潔的過濾車間隔音室內。

2）重新更換敷設超聲波發生器電源電纜。

3）定期用酒精擦拭超聲波發生器內部電路板，保持電路板的清潔。

4）加強設備的巡點檢和隔音室內衛生清理，保持超聲波發生器所處環境的干燥、清潔，避免因潮濕和粉塵引起的漏電、短路、散熱不良而損壞超聲波發生器。

5 結語

通過采取將TT-36 陶瓷過濾機超聲波信號發生器移位至過濾車間隔音室內、重新更換敷設超聲波電源電纜、定期用酒精擦拭超聲波發生器內部電路板、加強設備的巡點檢和隔音室內衛生清理等措施，使超聲波信號發生器遠離了潮濕區域，改善了其工作環境，使其內部保持干燥清潔，杜絕了因發生器內部電路腐蝕嚴重導致的頻繁故障現象，從而延長了超聲波信號發生器的使用壽命，現信號發生器的平均使用壽命可由6 個月延長至1 年左右，降低了維護成本，降低了過濾機超聲波清洗裝置的故障率，保證了過濾機安全穩定運行，同時也提高了過濾機的過濾效率，減少了維護人員的勞動強度。