海宝HT2000等离子切割机弧转移的故障排除

崔捷捷，李鑫

（陕西汉德车桥有限公司，陕西 西安 710201）

海宝HT2000等离子切割机弧转移的故障排除

崔捷捷，李鑫

（陕西汉德车桥有限公司，陕西 西安 710201）

海宝HT2000等离子切割机是一款高速、高精度的金属切割设备。文章从维修实践出发，简单阐述了等离子切割的原理及海宝HT2000等离子切割机的工作时序，着重介绍了割炬中存在高频但无引导弧故障可能的原因及解决此类故障的方法，并逐步排查从而彻底解决了此故障。

等离子切割；引导弧；弧转移；斩波器

CLC NO.: U472.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)06-103-03

1、等离子及等离子切割原理

等离子切割机是利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属局部熔化（和蒸发），并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。它是将气体加热，当其原子达到几千甚至上万摄氏度时，电子就会被原子"甩"掉，原子变成只带正电荷的离子。此时，电子和离子带的电荷相反，但数量相等，这种状态称做等离子态。当高速运动的电子撞击到其他的电子或是离子时，将释放出巨大的能量。正是这些能量使等离子态有着特殊的性质，从而有了令人难以置信的切割能力。

等离子切割机工作时，通过一个狭小的管道送出如氮气、氩气、氧气或空气的压缩气体。管道的中间放置有负电极，在给负电极供电并将喷嘴口接触金属时，就形成了导通的回路，电极与金属之间就会产生高能量的电火花。随着惰性气体流过管道，电火花即对气体加热，直至其达到物质的等离子状态。这一反应过程产生了一束等离子体流，温度高达摄氏16649度，流速高达6096米/秒，可使金属迅速变为熔渣。

2、HT2000等离子切割机操作时序

HT2000等离子切割机的工作时序如图1所示，一个完整的切割过程分为4步，即电弧产生、稳定状态、Ramp-Down和冷却气。

1.电弧的产生

当切割机接收到一个开始信号时，切割气气阀上电。2秒后处理器检测到保持信号，主接触器、引弧继电器和斩波器开始工作，高频点火器工作，此时完成了引导弧的建立。

工作电缆检测到弧电流后，气体开关由预留转换到切割流，这时引弧继电器失效，斩波器电流全部输出，运动输出被激活。

2.稳定状态

切割过程开始，在此过程中，等离子系统将分别检测互锁、弧转移信号、斩波器电流和等离子开始信号。

3.Ramp-Down

切割过程完成后，等离子开始信号被关闭，运动检测、切割气体被关闭，斩波器电流慢慢下降，最终斩波器和主接触器停止工作。

4.冷却气

斩波器和主接触器停止工作后，冷却流继续给电极和喷嘴冷却，延时10秒后冷却流停止。一个完整的工作过程结束，如果再次检测到等离子开始信号，将开始下一个循环。

3、维修案例（以HT2000等离子切割机为例）

故障现象：在切割过程中等离子切割机出现不启弧故障，检查发现切割机电源绿色的POWER ON（电源） 指示灯点亮，当发出切割开始指令时，DC ON（切割开始） 指示灯亮且割炬中存在高频，但是没有引导弧产生。

故障分析及排除：根据切割机的电气控制原理分析产生这种现象的原因主要有以下几个方面：

故障原因1：引导弧继电器CR1没有关闭

故障排除：在发出开始指令后先确认引弧继电器CR1是否关闭（引弧继电器CR1位置如图2所示），若CR1不关闭，用AC电压表测量继电器，检查在发出开始指令后继电器是否从继电器板（PCB4）上获得了120VAC的电压。如果没有120VAC的电压，则要检查继电器板(PCB4)与引导弧继电器CR1之间的接头、端子及连线是否完好。如果都没有问题，则可能是继电器板（PCB4）或主控板（PCB2）存在问题，需更换（PCB2及PCB4安装在切割电源的前面板，具体位置如图3所示）。

故障原因2：引导弧继电器CR1有缺陷

故障排除：若在引弧继电器CR1两端存在120VAC电压且CR1不关闭，则说明CR1自身存在问题，需要更换。

故障原因3：斩波器有缺陷或没有正常发挥功能

故障排除：斩波器单元如图四所示，斩波器测试方法如下：

3.1 关闭所有连接到HT2000 的电源

断开高频控制台上对应的插头，关闭高频变压器T1。

3.2卸下大容量保险丝F1 和F2（位置如图2所示）。检查保险丝是否处于断开状态。

3.3将万用表正极引线放在输入端电桥的+ 侧，将负极引线放在电桥的“－”侧。

3.4打开通往HT2000 的电源，启动系统。发出START 指令后，检查电压。通过这两点输入到斩波器的电压应该约为+280 VDC。若输入电压没问题，对应的保险丝F1 或F2 已熔断，说明斩波器单元存在问题，需要更换。

若没有+280 VDC 的输入电压，则要检查通往电桥的输入是否短路。另外，要检查连接器（CON1）以及与连接器的连接和有关接线。若存在问题，根据需要修理或更换有缺陷的零部件。

3.5若上述步骤中电压为+280 VDC，对应的保险丝也未熔断，将电压表的正极引线放在斩波器单元的+ WORK 端点（电线#48A），将负极引线放在- TORCH 端点（电线#39A），检查CH1 的输出。

3.6打开系统，按开始指令。发出开始指令后，检查电压。若每个斩波器在这些点的输出为+280 VDC，表示斩波器没问题。

3.7若斩波器未输出+280 VDC 的电压，请检查逻辑电源指示灯LED1 是否亮灯。若LED1 未亮灯，检查电压120V 是否到达JP6。若JP6 上没有120V 的电压，则要检查返回到电源配电板的接线。同时还要检查开启后指示灯LED3 是否变为绿灯（正常状态）。若开启后LED1 亮灯而且LED3 为红灯（异常状态），要确认JP9 的位置是否正确。

3.8经过步骤7 后若斩波器仍未输出280V 的电压，可能是控制信号或斩波器单元有问题。斩波器驱动信号将以0 至+8 VDC 的模拟电平通过模拟板PCB3，它将改变斩波器的工作周期和随后的输出电流。这些模拟信号分别在PCB3 的端点3 和4 REC1 上对应于CH1，以及端点5 和6 REC1 上对应于CH2。

确定斩波器、控制板PCB2 或模拟信号板PCB3 是否有问题，可通过以下步骤来判断：

1.现确认高频处于关闭状态（参见步骤3.1）。

2.将PCB3 上的REC1 断开PL3.1。

3.将电压表放置在斩波器的输出端，然后按START 指令。

4.若电压表读数为+280 VDC，请更换控制板PCB2 或模拟板PCB3。

5.若电压表读数为0 伏，请更换相应的斩波器单元CH1或CH2。

根据上述判断方法，本人逐一进行排除。当发出开始指令后，引弧继电器CR1闭合，说明引弧继电器CR1不存在问题，工作正常。检查继电器板PCB4、主控板PCB2及斩波器之间的插头及接线均正常，更换继电器板PCB4和主控板PCB2后问题依然存在，说明问题可能出在了斩波器上，由于系统存在CH1和CH2两个斩波器，本人逐一进行检查。首先先检查CH1斩波器，当发出开始指令后，将电压表的正极引线放在斩波器单元的+ WORK 端点（电线#48A），将负极引线放在- TORCH 端点（电线#39A）测量两端电压，发现不存在+280VDC电压。检查斩波器CH1发现输入端电桥（+）处打火烧坏，且IGBT烧坏，说明CH1斩波器坏。最后用同样方法检查CH2斩波器，工作正常，说明CH2斩波器正常。因此本人判定本次不启弧故障是由斩波器CH1的故障引起的。

斩波器上除了输入的三相200VAC电及输出的+280VDC外，只有三组控制接线与外围连接，分别为温度传感、JP6、JP9，其中JP6接的是PCB3和PCB4的120VAC，JP9接的是PCB3上斩波器的驱动信号。在之前的检查中已经检查过PCB2、PCB3、PCB4及斩波器之间的插头及接线均正常，且之前也检查过PCB2、PCB3、PCB4也都正常，说明斩波器CH1的故障不是由外围电路故障原因造成的。由此可以判定由于斩波器长时间工作，加之焊接车间尤其是切割站金属粉尘较大，这些原因造成了斩波器CH1自身的损坏。更换同型号的斩波器后试动作均正常，故障排除。

4、总结

本人通过对HT2000等离子切割机的工作原理和动作时序详细阐述，主要突出其正常工作时各个环节了的满足条件，然后讲解了利用其动作时序如何快速排除故障。希望能起到抛砖引玉作用，为解决其他故障提供方法和技巧。同时通过此次维修也认识到，任何故障的发生除了与本身机床备件寿命、质量、使用方法、设计缺陷以外，还对其使用工作环境有关。尤其对于焊接线切割机、数字焊机、机器人控制箱等设备，由于其所处的环境含有大量的金属粉尘，除保证车间通风除尘设备完好运行外，还要定期对这些设备进行除尘保养。这样不仅大大提高设备的使用寿命,还能减少生产停机率。

[1] 邱言龙.《等离子弧焊与切割技术快速入门》上海科学技术出版社，2011.

[2] 叶振忠.《等离子弧切割机》机械工业出版社，2004.

Treasure HT2000 plasma transferred arc cutting machine troubleshooting

Cui Jiejie, Li Xin
( Shaanxi Hande Axle Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710201 )

Haibao HT2000 plasma cutting machine is a high speed, high precision metal cutting equipment. From maintenance practice, paper simply expounds the principle of plasma cutting and haibao HT2000 work timing of plasma cutting machine, introduces the cutting torch in high frequency but no guide arc fault may be the cause and the solution to such failures, and gradually have thoroughly solved the fault.

plasma cutting; Pilot arc; Arc Transfer; Chopper

U472.4

A

1671-7988(2015)06-103-03

崔捷捷，就职于陕西汉德车桥有限公司。