刘振伟 师玉琳
摘 要 文章对热电公司ARL ADVANTXP+X射线荧光光谱仪在日常使用期间发生的各类故障,以及X射线荧光光谱仪发生各种故障的原因,排查故障的经验和解决的办法做了详细的阐述说明和分析,供其他仪器使用人员和维护人员用来参考。
关键词 PBF初级光束滤光片水;電导率;X光管;冷却系统
中图分类号 TH74 文献标识码 A 文章编号 2095-6363(2017)17-0024-02
近几年,X荧光光谱仪分析在各行业应用都很普及,已经在地质、建材、环保、卫生、冶金等各个领域都得到了广泛的应用。绝大部分分析元素也可以进行分析,可分析固体、液体、粉末等样品。分析范围为Be到U,其特点是分析速度快、干扰小、范围宽等优点。但是X射线荧光光谱仪是精密分析仪器,设计结构非常复杂,因此故障率一比较高,以下是几个比较重要的维修、维护故障的例子总结如下。
1 PBF的故障现象
1)PBF初级光束滤光片的功能及用途。PBF的中文名称是初级光束滤光片,用于改善X射线的激发。此装置上有3个安装滤光片的位置,这3个滤光片在仪器显示板上的名称分别为:F1、F2、F3。通常由计算机控制PBF上的伺服电机驱动PBF进入X光管和样品之间。PBF初级光束滤光片的位置如图1所示。滤光片F1:Be 0.127mm,用于防止从样品掉落灰尘的防护板。滤光片F2:Cu 0.25mm,用于分析轻基体和各种基体中的Ru、Rh、Pd、Ag和Cd(这些元素受X光管的Rh线干扰)。滤光片F3:Al 0.5mm,用于改善轻基体中Pb和As的峰背比。
2)PBF初级光束滤光片装置的工作原理,PBF装置上3个滤光片的定位是由X荧光光谱仪的主控板与计算机接口之间的应答来实现的。二者的连接图如图2所示。图2的工作原理分析:首先,由XQM(X荧光光谱仪主控板通过计算机接口DJN41612给出pbfokpat信号,经J220集成电路驱动pbfmotpr(PBF马达),使PBF装置上的零位电子开关Fzp打开,让PBF装置复位。复位过程如下:计算机给出pbfmotpr+信号,经过J220集成电路块,驱动pbfmotpr伺服电机工作,促使零位电子开关打开,给出pbfFzpdat信号,进入计算机,又给出pbfmotpr-信号,让pbfmotpr伺服电机停止工作。这时,PBF装置退出初级光谱室,回到复位状态。PBF初级光束滤光片装置上3个滤光片F1、F2、F3的定位工作过程
如下:在计算机上选择终端指令输入方式,终端指令如下:F1定位:co 1,0,0,2048。F2定位:co 1,0,0,1024。F3定位:co 1,0,0,512复位:co 1,0,0,256。计算机给出pbfmotpr+信号,经过J220集成电路块,驱动pbfmotpr伺服电机工作,促使信号电子开关Fsok吸合,Fzp打开,依次分别给出pbfFsokdat信号,控制pbfmotpr伺服电机转动、停止,依次分3段路程分别实现F1、F2、F3三个滤光片进入到X光管和样品之间。当计算机给出pbfmotpr-信号,经过J220集成电路块,驱动pbfmotpr伺服电机产生反转,依上述相反顺序,信号电子Fsok开关吸合,Fzp打开重复3次后,Fsok开关打开,Fzp吸合。这时,PBF装置退出初级光谱室,回到复位状态。
3)PBF初级光束滤光片装置的故障。PBF装置上滤光片F1、F2、F3的定位是通过计算机控制机械电子开关Fsok、Fzp来实现的,其缺点是:紧固机械电子开关Fsok、Fzp的螺丝易松动,造成机械电子开关Fsok、Fzp工作失灵,使计算机无法得到正确的信号,在选择PBF装置上的任何一个滤光片时,在计算机输入终端指令后,仪器显示板上的名称为F,正确的显示应该是F1、F2或F3。由上述PBF初级光束滤光片装置的工作原理,经过分析,可得出以下结论:计算机没有得到正确的定位信号,说明信号电子开关Fsok、Fzp的机械位置已丢失。关闭电源,打开光谱室,发现PBF已经卡住了,不能进退。把PBF初级光束滤光片装置拆下后,发现紧固机械电子开关Fsok、Fzp的螺丝松动了,开关的位置发生了变化,当伺服电机驱动PBF装置时,两个开关不能找到合适的机械位置来实现自动的打开和关闭。采取措施:用手旋转螺杆,把PBF初级光束滤光片复位,然后带电反复调试,找到了2个开关的正确机械位置,并用螺丝紧固。这样使用几天后,以上故障多次重复出现,说明2个开关的机械位置要求非常精密,人工调节的可靠性差,因此必须改造。
4)PBF初级光束滤光片装置故障的修复。与ARL公司联系联系购置了一个用电磁感应开关代替原来的机械开关的新PBF初级光束滤光片装置,更换过程如下:关闭电源,打开初级光谱室,拆下老的PBF初级光束滤光片装置,把上面的机械开关拆除,将新的电磁感应开关安装上,连接好电路后,用计算机终端指令试运行,F1、F2、F3三个滤光片均能实现准确快速定位,效果非常好。这样,就解决了PBF初级光束滤光片装置无法定位的故障。此故障修复以后,X射线荧光光谱仪已经分析了9 000多件样品,实践证明:此次PBF装置的故障的修复工作是非常成功的。PBF装置故障的成功修复为正常的生产工作提供的有利的保障。
2 Resistivity(水的电导率)告警
1)离子交换树脂是二次水循环的一部分见图3,离子交换树脂后水的电导率要求范围450~4 500。仪器上的要求是电导率越大了越好,低于450以后就会告警。告警显示是X-ray secondary water resistivity error。
2)解决办法就是更换离子交换树脂,更换离子交换树脂时一定要关闭一次、二次水循环,离子交换树脂上下两头有接口,更换时管内有些存水,不用担心,最好用最快的速度把离子交换树脂接好。恢复仪器二次水循环电导率正常。endprint
3 X光管的冷却系统故障现象:X光管点不亮,二次水循环系统告警
1)X光管冷却循环水系统工作原理:X光管在正常工作时,99.9%的电能都转化为热能,因此,X光管冷却循环水系统能否正常工作非常重要。X光管的冷却是用采内封闭循环的去离子水来实现的,去离子水带出的热量则通过热交换器由一次循环水带走,而一次循环水带出的热量则通过水循环机的制冷系统排除室外,仪器的微处理器对一次和二次循环水的各种参数进行时时监测。监测的一次循环水参数包括:水流量、输入水温、输出水温、储水罐液面高度等;监测的二次循环水参数包括:储水罐液面高度、输入水温、去离子水的电阻率、水流量(最小2.0升/分)、X光管入口处的水压(最大4bar)、输出安全水温、输出水温等。初级水和二次水循环的流量计浮子是这样工作的:X光管正常打开时,微处理器先打开二次水循环泵,这时二次循环水的流量计先浮起,如果仪器监测的二次循环水的参数都正常,微处理器则会打开一次循环水的输入电磁阀,这时一次循环水的流量计也会浮起。
2)X荧光的故障表现是:在X荧光的光管无法点亮的情况下,二次循环水的流量计(见图4)里的浮子没有浮起来,说明二次水循环的水泵没有工作。检查水泵发现在有电压的情况下,不能够运转,说明水泵损坏。更换新的水泵后,二次水循环系统运转正常。
3)还有一种现象是X光管的在正常工作的情况下,X光管自動熄灭。二次水循环水压告警。检查发现是二次水循环系统里的水少了,但少的不多,刚好过了警戒线,就会导致X光管熄灭,这说明有很小的地方漏水,只能进行仔细检查,把仪器内的水路管路和仪器外的水路管线的接头都要检查,仪器内部有很多的风扇,这样就会大大增加了对水路管路的检查(风扇多了风大,刚漏出来的水就吹干了),经过反复检查发现在二次水循环流量计见图4的左上角的地方有个管口老化(管口是用塑料的),一点一点的往外渗水,更换成金属的管口,这样就不怕老化。完毕后,仪器正常工作。
4 结论
现代化高科技仪器设备对使用人员的操作和使用都要有极高的要求,首先要熟练掌握仪器的使用方法,一定要注意细节,因为细节会打败一切,稍有不慎就会酿成不可挽回的事故。
参考文献
[1]ARL ADVANTXP+X射线荧光光谱仪操作说明书.
[2]吉昂,卓尚军,李国会.能量色散X射线荧光光谱[M].北京:科学出版社,2011:22-49.
[3]高新华,宋武元,邓赛文,等.实用X射线光谱分析[M].北京:化学工业出版社,2017:13-25.endprint