ARL4460金屬分析儀故障診斷與維修

刁正斌

（攀枝花鋼釩有限公司制造部，四川攀枝花 617000）

0 引言

ARL4460金屬分析儀利用先進的操作軟件，廣泛應用于鋼鐵冶金分析，樣品激發采用電流控制光源CCS（Current Controlled Source），CCS為火花發射光譜分析的樣品采集和激發過程提供了準確、穩定和連續的控制，光譜儀控制利用CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金屬氧化物半導體）技術的MMB386微處理器和狀態控制卡，分析具有準確、快速、多元素同時測定的特點。公司先后引進了4臺ARL4460金屬分析儀，使用時間都在10年以上，隨著儀器使用時間的增加，設備故障率不斷增加，為縮短設備停機及檢修時間，通過儀器在使用中出現的3種故障現象，給出故障診斷和維修方法，供同行參考。

1 激發光源故障

激發光源是儀器中一個最為重要的組成部分，作用是給分析試樣提供蒸發、原子化或激發能量，產生能表示元素特征的輻射光。該儀器激發光源組件位于樣品激發臺下方，激發試樣產生的金屬粉塵容易散落在該組件上，而且該組件在高電壓、大電流和易污染的狀況下工作，隨著激發光源使用的次數的增加，儀器故障也隨著增加。

1.1 故障現象

ARL4460-398金屬分析儀樣品激發時，樣品表面激發只有一個很小的白點，激發的聲音很微弱，試樣激發過程和電磁閥動作完整，但所有元素的分析結果異常或顯示結果為0，并在激發過程中出現以下報警信息：

1.2 故障診斷

（1）關好樣品激發臺門，監測儀器狀態參數正常，可以排除是激發臺門開關故障。

（2）清理火花室，清潔圓盤碳化鎢片、電極座、石英杯和電極，清潔電極下端插孔內的灰塵，激發樣品，故障依舊，可以排除是火花室組件故障。

（3）關機并拆下激發臺的防護門，清潔激發單元，檢查激發母板上的保險F1，F2正常，拆掉法拉第罩的緊固螺絲，卸下點火板，清潔點火板灰塵，用棉花蘸上無水乙醇清潔點火器，待干燥，裝回點火板，激發樣品，故障依舊，可以排除是點火板故障。

（4）拔掉點火板和激發控制板的連接光纖，激發樣品，觀察控制板上光纖插口有脈沖紅光，拆下激發能量板和控制板，檢查2塊板無明顯燒損的痕跡，測試保險正常，重新安裝好激發能量板和控制板，再次激發樣品幾次，激發點正常發黑，無報警信息，但重新關機后再開機，激發樣品，故障仍存在。

（5）再次拆下激發能量板，仔細檢查發現：激發能量板上XD2的第4行的插腳發黑，用砂紙打磨插腳上的氧化層，然后插入母板卡槽內，用萬用表測試能量板各個插腳與母板的連接是否良好，多次測試XD2的第4行的插腳與母板插口接觸不良，時通時斷，最終判斷分析儀樣品激發故障與激發能量板和母板接觸不好有關。

1.3 故障維修

重新焊接1根細銅芯線，把激發能量板上XD2的第4行的插腳與激發組件母板相應的接點相連，用萬用表反復測試XD2的第4行的插腳與母板插口接觸良好，開機后激發樣品，樣品表面激發點正常發黑，并且儀器報警信息消除，分析結果正常。

2 高壓電源組件故障

高壓電源組件位于儀器電子柜內，分別為儀器光電倍增管衰減器和光電倍增管提供Neg.1 kV（-1000 V）和Neg.100 V（-100 V）直流電源。因光電倍增管衰減器電源達到約-1000 V，光電倍增管極化達到-100 V，若高壓電源組件發生故障，是必造成儀器分析結果異常。

2.1 故障現象

ARL4460-1185金屬分析儀出現Neg.1 kV（-1000 V）和Neg.100 V（-100 V）電壓報警，樣品激發功能正常，但分析數據特別異常或個別元素分析數據為0，并出現以下報警信息：

進入Win OE操作軟件，監測儀器狀態參數-1000 V顯示為只有-186 V，-100 V顯示為只有-15 V，多次讀取儀器狀態參數-1000 V和-100 V波動較大，而且每次顯示值不一樣。

2.2 故障診斷

經查相應的電路圖，Neg.1 kV和Neg.100 V全由HVPS高壓電源組件提供，該組件位于儀器電子柜內，關機后拆開高壓電源蓋板，開機后用萬用表測試Monitor-1000 V（1/100）接線端子，測試直流電壓輸出值約-4.22 V；測試-100 V DC OUTPUT接線端子，測試-100 V直流電壓輸出為-38 V，進入Win OE軟件中監測當前儀器狀態參數：Neg.1 kV為-423 V、Neg.100 V為-40 V，測試電壓值與顯示值一致，因此，判斷儀器故障由高壓電源組件引起。

2.3 故障維修

（1）檢查 HVPS（High Voltage Power Supply，高壓電源）組件，發現高壓電源板OEHVPS（950719-2）上有2個電容C22、C24（35V/220uF）損壞，從報廢設備的電源板上找到規格一致的電容進行更換。

（2）用萬用表測試Monitor-1000 V（1/100）接線端子與第4腳之間，測試直流電壓輸出為-9.99 V；測試-100 V DC OUTPUT接線端子與第4腳之間，測試-100 V電壓輸出為99.7 V，但用Win OE軟件監測儀器狀態參數時：-1000 V顯示為-994.6 V、-100 V顯示為-99.8 V，Neg.1KV顯示值超出設定的波動范圍，偶爾會彈出Alarm#4 ICS報警信息。

（3）進入 Win OE 操作軟件，點擊 Utilities（實用）Instrument Configuration（儀器配置）Channel Status（設置狀態）菜單，調整Status Cofficients（儀器參數）菜單下的cofficients1系數，微調整Neg.1 kV的系數，Neg.1 kV電壓由-994.6 V調整到-998.7 V，負高壓-1000 V電壓報警信息消除，激發試樣正常，分析結果正常。

（4）待儀器穩定后，對儀器進行標準化，用標準樣品進行驗證測試，分析結果符合檢測方法要求，儀器恢復正常。

3 儀器電子控制系統故障

儀器電子控制系統是儀器管理中心，也是儀器正常有序運行及監控狀態的控制處理中心，由于該部分電路復雜，包括的部件多，因此是儀器故障率較高的一個部分。

3.1 故障現象

ARL4460-366金屬分析儀進行聯機時，出現以下報警信息：

然后進入Win OE操作軟件，監測儀器狀態參數：Neg.1 kV為-815.74 V；POS.12 V 為 5.18 V；Neg.12 V 為-9.42 V；Neg.100 V為-72.85 V；樣品激發功能正常，但分析結果異常。

3.2 故障診斷

（1）關機后拆開高壓電源蓋板，開機后用萬用表檢查高壓電源組件：測試第9腳（-100 V DC OUTPUT）與第4腳電壓為-99.7 V，測試第 1腳（Monitor-1000 V DC(1/100)）與第 4腳電壓為-9.99 V，測試第2腳AC INPUT(230 V)與第4腳電壓為218.4 V，因此排除是高壓電源組件故障。

（2）測試低壓電源組件12 V的電壓為5.12 V，-12 V的電壓為-11.97 V，5 V的電壓為4.97 V。懷疑低壓電源組件有問題，更換新的低壓電源組件，Win OE軟件進行聯機時，報警依舊。再次測試低壓電源12 V的實際電壓為5.18 V，-12 V的電壓為-12.01 V，5 V的電壓為5.02 V。

（3）拆掉低壓電源12 V與儀器控制板ICS（？）母板的接線，用萬用表測試低壓電源12 V的電壓為12.01 V，-12 V的電壓為-11.96 V，5 V的電壓為5.01 V，低壓電源組件實際電壓正常，因此排除是低壓電源組件的故障。

（4）關機后打開電子柜門，依次取下儀器狀態板、ICS儀器控制板、真空和描跡板，反復檢查發現：電子柜中的母板上Z2、Z3瞬變穩壓二極管（IN6275 1.5KE15A）的腳燒斷，二極管阻值大約9.6 MΩ，更換新的Z2，Z3二極管；清潔母板電路板上被燒或氧化的地方；進行軟件Win OE聯機時，故障現象依舊，但拆下ICS儀器控制板，再次測試低壓電源組件12 V的電壓為11.98 V，其他低壓也正常，因此排除是母板的故障。

（5）對照電路圖檢查儀器控制板ICS44，其有2塊電路板：MMB88微機板和配合板，這一組件是儀器的大腦。最后檢查發現儀器控制板上層板有2個穩壓二極管D1（SA5.QA 904E），D2（SA12A 90EA）燒壞，最終判斷故障現象與ICS儀器控制板故障有關。

3.3 故障維修

（1）拆下ICS儀器控制板上層板2個損壞的穩壓二極管D1，D2，因無相同的二極管，用阻值約3.2 MΩ的二極管備品代替，重新焊接新的穩壓二極管。

（2）重新插入ICS儀器控制板，儀器聯機正常，報警現象消除，測試低壓電源12 V的電壓為12.01 V，-12 V的電壓為-11.99 V，5 V的電壓為5.01 V；進入Win OE操作軟件，監測儀器狀態參數正常。用標準樣品分析檢查儀器激發點子正常，分析結果正常，儀器恢復正常。

4 結論

ARL4460金屬分析儀的激發光源、高壓電壓組件和儀器電子控制系統是儀器的核心部件，電路結構復雜，簡單的故障可以利用控制計算機的診斷功能進行排除，復雜的故障應結合電路圖進行診斷與維修，不能明確的故障原因，就需要結合使用和維修經驗逐一排查，無法確定的故障維修人員不要盲目亂動設備或維修，避免儀器故障擴大。