测偏仪运行中常见故障分析及解决方法

唐朝霞

（烟台市电缆厂，山东烟台264002）

测偏仪运行中常见故障分析及解决方法

唐朝霞

（烟台市电缆厂，山东烟台264002）

简叙了中高压电缆交联生产线中测偏仪在运行中出现的几种常见故障，如无法实现自动控制功能、高压曲线出现凹陷、冷却水流量不足或水温过高、扫描头漏油等，分析了产生原因并提出了相应的解决办法。

测偏仪；自动控制；原始图像；冷却水；漏油；高压；测量数据

0 引 言

我厂于2009年引进一条芬兰麦拉菲尔公司生产的悬链式化学交联生产线，并配备了具有世界先进水平的XRAY S000 NXT测偏仪（见图1）。这是目前世界上使用最广泛的交联电缆无接触式在线偏心检测仪器，它利用双XRAY系统对线缆进行交替性地连续扫描：每一套XRAY系统由一个X射线管和一个接收器组成，两个扫描器安装在统一的机体上，通常称为扫描盒，相互成90°角以便覆盖整个线缆；主机机柜位于扫描盒前方，其内部安装有处理器、显示器、氮气清洗系统、水冷却系统等，氮气和水冷系统通过管路与扫描盒相连。测偏仪利用高压射线管产生的X射线穿透线芯，根据不同层不同材料对X射线吸收率不同，将不同吸收率数据送入计算机进行回归分析，从而动态测量出各层冷热厚度、线芯外径及偏心度等各项表征质量的重要指标。

图1　XRAY S000 NXT测偏仪

在运行的这几年中，测偏仪发挥了重要的作用，但也出现了一些问题，如自动控制功能失效、高压曲线不平滑、冷却水流量不足、扫描头漏油等，本文将分析这些问题产生的原因，并提出了相应的解决措施。

1 自动控制功能失效

1.1原因分析

XRAY S000 NXT系统拥有用于精确自动控制的模块，这些模块整合到生产线中对应参考输入变量，如果在预设标准值和实际值之间有差异，模块会控制挤出机转速连续地增加或减少直到变异消除，相应的控制影响会以百分比的形式显示在相关界面。生产过程中有时出现了自动控制功能停止的现象，即该功能开启一段时间后输出百分比停留在50％的位置上，不再对挤出机输出值发生作用。产生这种问题的原因在于自动控制超过了控制范围即-50％～+50％之间。

一般情况下（自动控制功能未启用时），控制信号从PLC直接到达挤出机，通过调整挤出机螺杆的转速来达到绝缘层预设的厚度。笔者经过多次实验，获得了挤出机螺杆转速与绝缘层厚度对应数据见表1。

表1　未开自动控制时挤出机螺杆转速与绝缘层厚度对应关系

从表1可以看出，PLC的控制电压完全作用于挤出机来控制螺杆转速，绝缘厚度需要人工在PLC端调节电压来实现。当PLC输出电压为5 V时，实测值为7.3 mm；当PLC输出电压为7.9 V时，实测绝缘层厚度达到了预设值即10.3 mm。

当开启自动控制功能后，从PLC端出来的信号值不变，但首先会到达测偏仪，软件自动分析测量值与设定值之间的差异，从而决定反馈输出值的变化。当启用自动控制功能时挤出机螺杆转速与绝缘层厚度对应关系见表2。

表2　开启自动控制时挤出机螺杆转速与绝缘层厚度对应关系

从表2不难看出，当输出电压为5V时打开自动控制，绝缘层实测值为7.3 mm；系统判断实测值小于预设值，输出百分比继续增加；当输出电压达到上限50％即7.5 V时，实测值仅为10.1 mm，仍然不能满足预设值要求。此时，自动控制会停留在上限的位置上，不再发挥作用。所以启用自动控制时如果初始电压偏低，而它的50％上限对应的输出仍达不到设定值，这时自动控制将永远停留在50％。

通常情况下测偏仪自动控制上下限范围为挤出机输出电压的-50％～+50％之间。如果在挤出机电压为5 V时开启自动控制，系统自动将实测值与设定值对比，如果实际值小于设定值，软件将不断地增大输出比例，当增大到上限50％即7.5 V时，实测值仍然达不到设定值的要求，自动控制功能将永远停留在50％的位置。

1.2解决方法

AUTO CONTROL（自动控制）从严格意义上讲是一种工业微调，一般推荐先开机，人工调试线缆绝缘层厚度达到设定值左右，此时挤出机出胶量比较稳定，再启用自动控制。正常情况下，自动控制百分比一般小于10％；反之如果控制百分比过大，系统阻尼震荡反复时间过长，实际绝缘层厚度不稳定，可能造成竹节状等不合格产品。

如果自动控制停止在上下限的位置上，此时应该关掉该功能，通过人工调节PLC输出电压，使绝缘层厚度达到设定值左右，再重新开启自动控制功能。

2 高压原始曲线出现凹陷

2.1原因分析

测偏仪开启高压时，原始图像中的两条扫描曲线应该是基本平滑的杯状或漏斗形，如图2所示。异常情况是该曲线出现一个或几个明显的凹陷，几秒钟后内屏层、绝缘层、外屏层的扫描数据相继消失，同时出现报警“TWO OBJECTS ARE DETECTED”，测偏仪不能正常扫描分析数据，见图3。

出现这种现象的原因在于位于测偏仪底部的铍窗或陶瓷窗（或简称探测窗）受到交联附产物或其它杂质的污染。通常情况下，交联附产物大多下滑到探测窗底部的表面，经高压氮气吹洗可以清除掉，但不排除热态的附产物蒸汽上升到顶部的探测窗，然后冷凝在其表面上，导致探测窗受到污染。生产过程中交联管道只有一根电缆，测偏仪正常扫描曲线应该是碗形或杯形图，当扫描曲线出现下陷时，软件无法识别，误判有两根电缆在管道里面，这时当然没有测量数据。

图2　正常原始图像

图3　异常原始图像

2.2解决方法

当铍窗或陶瓷窗受到污染后，停机后首先要拆下测偏仪的伸缩管，用酒精、软布、毛刷等工具依次清洁上下四个探测窗，边清洗边用三角折射手电筒和镜子观察，反复擦拭直到表面光洁为止（见图4）。然后使管道空腔开启高压，原始图像变成两条非常平滑的曲线，这种状态表明测偏仪可以正常扫描了。清洁时若是铍窗，一定要佩戴好一次性手套及口罩，防止有毒粉末吸入体内。

图4　清洁后的铍窗或陶瓷窗

3 冷却水流量不能满足测偏仪运行要求

3.1原因分析

测偏仪工作时高压射线管产生X射线穿透电缆的同时，会产生大量的热量，必须有足够流量的冷却水给其降温。通常要求冷却水流量不低于150 L/h，冷却水压力不小于5 bar，进水温度应低于30℃。如果仪器不能得到充分的冷却，油温超过70℃，软件系统就会自动保护高压射线管停止扫描，因此冷却水能否正常供给对测偏仪顺利工作起了非常关键的作用。引起流量不足的原因主要有以下几个方面：

（1）冷却水管长度太长，使水温升高。从测偏仪主机到扫描头的冷却水管布线太长，导致冷却水温受外界环境影响较大；

（2）冷却水管中有泥沙、水垢、铁屑等杂质，使水流变慢，压力降低；

（3）冬季水管中特别是弯曲处有部分结冰现象，使冷却水不能正常循环；

（4）冷却水泵故障，不能保证有足够的进水压力和流量；

（5）夏季水温一般比较高，降温效果不明显。

3.2解决方法

（1）原则上供给水管的长度一般不超过6 m，以减少环境温度对冷却水温度的影响。如果需要安装一条较长的冷却水管，应该给水管充分绝缘。

（2）可用压缩空气吹洗水管或在水管中加入有机弱酸如醋酸、甲酸等，稀释后反复循环冲洗。

（3）建议水管布线时应尽量减少弯曲、打折、受压等情况，即使在没有生产任务时也不要关掉测偏仪，保持水循环正常运行。

（4）应定时检查水泵的压力、流量等工作状况，若出现问题及时维修或更换水泵。

（5）针对夏季水温偏高的情况，建议为测偏仪配备一个单独使用的水箱，即不要与别的设备共享同一水箱，同时可增设冷水机组或采用热交换器等措施给水箱中的水充分降温，保证进水温度不高于30℃。

4 扫描头有漏油现象

4.1原因分析

扫描头内部充满了高性能的高压惰性绝缘油，它有很高的抗氧化性、稳定性，有优良的抗导电绝缘性能和出色的低温性能，一般要求绝缘等级＞60 kV，扫描头上部各有一个油位传感器，如果油位低于预先设定的位置，系统板XCC的LED1红灯会报警油位过低，RICO板LED4也会出现红灯报警，测偏仪会自动中断测量。引起漏油一般有三个可能：

（1）高压射线管法兰处老化或破裂，见图5箭头所示。

（2）扫描头底盖太松，使高压油从底盖缝隙处漏出。

（3）油位传感器安装位置不当，导致系统误判油位低。

图5　射线管法兰

4.2解决方法

一旦发生漏油现象，停机时把扫描头所有的连接线拆下来，把整个扫描头取出来仔细竖放平稳，观察哪里漏油。

（1）射线管法兰破裂时，首先要放出扫描头内剩余的油，更换新的法兰并拧紧螺丝。

（2）若底盖松了，紧固扫描头底盖四个螺丝即可。

（3）当油位传感器位置不当时，需要重新拔、插油位传感器，不要拧得太紧，使其保留有一定的活动空间。

5 结束语

除上述几种常见故障外，还有一些现象如测偏仪反复自动重启、测量数据准确性不够等，需要分别采取措施如安装冷却风扇、在产品表中准确设定各层收缩率等来减少或避免这些问题的发生。另外，操作者在使用测偏仪时，一定要遵守操作规程，注意安全，防止射线意外辐射。

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，工程师.

作者地址：山东烟台市烟福路1号［264002］.

［1］ 《电线电缆手册》编委会.电线电缆手册（第2册）［M］.北京：机械工业出版社，2009.

［3］ 国家质量技术监督局计量司组编.测量不确定度评定与表示指南［M］.北京：中国计量出版社，2000.