红外碳硫故障处理.doc

红外碳硫分析仪使用维护和维修培训提纲（初 稿）（售后服务部）上海德凯仪器有限公司二0 0八五说 明本提纲是在系统培训提纲的基础上，为了红外碳硫分析仪的操作和维修人员能够正确使用仪器，便于日常维护和维修所整理编写而成。由于有五个系列八代产品，其电、气路不断改进、完善和创新，因此，不可能都要讲到，只能讲到第三代以后的产品，且着重讲Windows系统，也重点地谈到DOS 系统某些方面。内容力求通俗、实际、实用、易懂。其主要内容包括三大部分。第一部分：基本原理、基础知识，主要讲仪器原理结构、调节及简单维修技巧，了解此部分即可掌握仪器的主貌和原理，学会怎样使用、维护和一般的维修技巧。第二部分：互动交流，即根据十几年来遇到的处理的和用户常出现或提出的问题，结合具体实际，逐个列出并进行讨论与回答。以提供一个处理故障的具体思路和方法。也可作为大家使用中处理问题时的参考。第三部分：操作方法和注意事项，提供主要分析条件、方法及使用中应注意的主要事项。尤其是后者对用好仪器和避免、减少故障是非常必要的！而相关知识可作为工作中的参考资料。本资料取名“提纲、初稿”。以示今后将不断地再修改、充实、完善和提高。由于本人水平有限，经验不足，加之时间仓促，如有疏漏或错误之处，敬请指正。上海德凯仪器有限公司杨俊铭 2008-5目 录第一部分基本原理和基础知识第一章 红外碳硫分析仪的基本原理、特点和概况1.1红外碳硫分析技术的基本原理1.2特点1.3简介第二章 红外碳硫分析仪的结构原理、故障判断及维修要点2.1红外碳硫分析仪的结构原理， 2.2从图中可了解到什么？（一） 信号（C、S电压）产生的要素和特点（二） 信号（含控制）的走向（三） 供电系统及走向（四） 分析气体走向及测定2.3故障及判断方法（指示灯分隔法）（一） 仪器不工作了（信号不动，不加热，诊断无效等）（二）信号故障及检测处理方法（三）A/D板上1#指示灯(四)诊断（分析）无效（不动作）（五）USB通讯中断，甚至进不了“分析界面”第三章 气路检漏及排漏、分析时工作原理3.1气路结构简图（HCS-140的两种气路）、双气路供氧及高压排灰系统（一） HCS-140早期版本（分体机、老A/D板）及DOS系统（二） HCS-140一体机（附讲HCS-800B、HCS-800C）3.2诊断及检漏3.3排除漏气的方法-逐段检查法及动哪先检哪的方法3.4漏气时的应急处理3.5分析时气路工作原理、现象和状态3.6几种调节（压力、速度）3.7故障及处理（略）3.8更换试剂的方法及注意事项第四章 故障处理4.1分析结果不稳定（一） 仪器问题（二） 分析方法问题4.2分析结果或曲线不正常的分析处理（一） 硫分析结果偏低（二） 托尾（出第二峰）或硫曲线末端上翘（三） 结果异常（四） 曲线极不规则4.3高频部分第五章 高频炉工作原理、故障处理及保养5.1电路原理及各元件参数作用（一） 电路原理图（二） 各主要元件参数及作用（三） 高频炉工作点调节及注意事项5.2试样燃烧的必要条件5.3故障处理5.4日常维护与保养第六章 驱动电路解析（光耦及高速光耦芯片工作原理）6.1电驱阀驱动电路（光耦管（芯片）工作原理）6.2高频炉驱动电路6.3托升降驱动电路及分析6.4排灰（尘）及清扫炉子驱动电路（限位开关和光电开关工作原理）第七章 其他及附图7.1DOS操作系统、计算机主板及CMOS设置7.2老A/D板、发送板地址开关位置图7.3附图：（一） 红外碳硫分析仪电路总图（二） 接受板接线总图（三） 光耦盒电路图（四） 老接受板电路原理图第二部分维修常遇到的问题讨论及解答一、 高频炉部分二、 气路部分三、 信号部分四、 结果及释放曲线五、 微机部分六、 正体及分析软件部分第三部分红外碳硫分析仪的操作规程、注意事项及相关知识一、 红外碳硫分析仪的操作规程及注意事项（一） 分析条件（二） 操作步骤（三） 注意事项和必须掌握操作二、 多点校正、线性化及安装盘的安装附： 碳硫分析的精密度和准确度参考表（一） 精密度依据（二） 精度与准确度（三） 技术协议中验收指标（四） 某些铁合金原辅材料国标允许差三、 多种原辅材料及某些有色金属分析方法参考表第一部分基本原理和基础知识第一章 红外碳硫分析仪的基本原理、特点和概况1.1红外碳硫分析技术的基本原理研究表明，CO2，SO2分子是具有永久偶极矩的极性分子，具有振动和转动等结构，按着量子力学的理论可分成分裂的能级，从而可以与入射的特征红外辐射耦合而产生吸收。其吸收遵守朗伯-比尔定律的指数关系。即：I=I0e-apl式中，I0-入射光强I -出射光强a-吸收系数，它与入射光波长，气体性质及温度等有关P-该气体的分压强（浓度）L-吸收池（气室）的长度CO2、SO2分子分别吸收4.26um、7.4um的光，而这波段正处于中红外（2.525um）波段。因此我们把利用CO2、SO2分子在中红外区有特征吸收的特性来测定C、S含量的分析技术，称作红外（吸收）CS分析技术。仪器就是利用高频炉（或管式电阻炉）和一定量的助熔剂将样品中的所有C、S分别快速、完全地转化为CO2、SO2，并用氧气载入气室，然后通过测量吸收后的红外光强，来计算出它所吸收光强的总量，进而转算、显示出C、S的百分含量（质量百分数）。1.2特点C、S测定技术历史悠久，方法众多，常用的气容法、滴定法、光度法、重量法、库化法、直读光谱及X-萤光光谱及红外分析法等，但至今为止红外分析技术是目前国际最先进的分析技术，因为它有三高之特点：1、高灵敏度。0.1ppm即0.00001%；甚至更低；2、高选择性。C、S之间没有干扰，也少受其他干扰；3、高自动化。微机控制的按钮分析。1.3目前国内外红外CS分析仪现状国外有日本的堀场、德国埃尔特等公司。美国Leco公司是钢中五大气体分析仪专业公司，是世界公认的权威分析仪器。国内也有一些公司。上海德凯仪器有限公司是依托于中科院上海技术物理研究所的中国第一个红外CS分析仪器的专业公司，是上海市高新技术企业。有近二十年的生产、研发红外CS分析仪的历史，产品遍布全国各地、各行业。目前已有五个系列，八代产品。近来仪器更新速度加快，已拥有3个实用新型专利和一项发明专利。公司拥有多项专用技术和多学科的技术人才及精良的制造技术队伍，具有创新开发高新技术产品的实力。赶超美国Leco公司，创中国自己的德凯品牌，更好地为社会服务。是我们的奋斗目标。第二章红外碳硫分析仪的结构原理、故障判断和维修要点2.1结构原理如下图：2.2从图中可了解到什么？（一）信号（C、S电压）产生的四大要素和特点：马达系统（小马达板、马达、切光片）；同时影响C、S；光源（接头、旧板）；只单一影响C、S；前放板（探测器、板）；只单一影响C、S；A/D板（新板：24位高速A/D芯片单独影响C、S;旧板7135芯片分别影响C、S）（二）信号（含控制）的走向信号由前放板产生出直流电压（模拟信号），然后进入A/D板进行A/D转换，转换后数字信号通过USB接口与微机相联，进行传递与交换。控制信号也通过USB接口传到A/D板接受板各电路和器件。（三）供电系统及走向K1（带灯）25A保险主机电源模块 直流电压 各板（器件）；220V(交流) K1 15A保险 高频炉、灯丝变压器及两个排风扇；（四）分析气体走向及测定CO2试样经高频炉燃烧生成门干燥管流量控制器气室检漏阀分析流量计放空。SO22.3故障及判断方法（指示灯分隔法）（一）仪器不工作了（信号不动、不加热、诊断无效）A. 首先看一下USB通讯指示灯是否亮且闪？如果已运行程序，而此灯不亮，则表示未与微机连上;只亮不闪则表示无信息交换，此时系统会提示“USB通讯中断”。那么主要检查：1 主机电源开关是否打开？USB连接线是否掉下来了？2 USB驱动程序无？（右击“我的电脑”属性硬件设备管理看列标中的（ ）“串行通讯总线”下有无（shanghaidekai instruments LTD.）3 死机？B. 利用 “诊断”功能，观察“发送信号指示灯”或光耦盒上指示灯来分隔故障来源。诊断：F1 (吹氧)：光耦盒上5、6、7号灯应亮，新A/D板上的8、9、10号灯亮（11号灯先亮一下，灭）。F3（排灰）：8号灯亮或A/D板上11号灯亮。F4（排气）：相当于F1+F3(吹氧+排灰)。F10（高频）：2号灯亮（如果程序升温，则不仅2号灯亮，还有许多灯亮：27号灯，1215号灯）。 如果这些指示灯亮，则说明问题只在接受板及之后; 如果不亮，则在A/D板微机（含程序及版本对应否？）及连线？（主要是A/D板），电源？ C，程序问题； D，死机； E，地线不良目前仪器本身已基本不再出此故障！（二）信号故障及检查方法A 信号故障：变0.0000（DOS系统）或停在1.9999或某个值-即信号过大，2.00V了，可量一下前放输出来确定。调前放板的W1（增益）即可恢复正常。信号没有了，很小，但不为0，而是0.0xxx，或是1.997V而不动了，调不了。不稳定（2mV/分）。B 故障判断方法和处理 根据信号出现故障的现象、表征，分类和处理(1) C、S信号同时有问题（没有了，或不稳）。主要是： 马达系统（马达板供电不稳或有问题，或马达本身时间长了，灰大等，而近坏或卡;斩光片松动，掉下来，或安装不当，靠前或后，发生刮、碰、磨从而造成丢转或转速不稳） 前放板上的工作电源有问题。以前板是两个7135芯片，而同时出问题的可能性很小。7135芯片坏时发烫。当出现1.997V而不动则是A/D板的A/D转换有问题了（可能A/D转换的基准电压出问题？）换板。 C、S其中一个有问题，主要是： 前放板（探测器、板）：可先测量一下输出，或将两板对调（注意换滤光片）以确认。 光源：可量一下其电阻（1215欧姆）或对调（转180）以确认。 A/D板（24位高速A/D芯片或7135芯片） 插头（以前的）的接触；（三）A/D板上的1号指示灯是指示A/D板是否与接受板连上了？灯亮，则连接好； （四）诊断(分析)无效（不动作），则可能： A/D板没有与接受板连好（1号灯不亮）;或光耦盒的输入、输出端接反； bin目录中的Deamon文件不对。 （3）程序版本对否？（五）USB通讯中断甚至进不了分析界面（详见第二部分）第三章气路、检漏、排漏及诊断、分析时动作原理3.1气路结构简图（分析气路、而动力气路略）（双气路供氧高压排灰系统）3.2诊断及检漏（一）诊断（F2）及检漏时指示灯及电磁阀的动作。吹氧（F1）：此时总阀，检漏1（新气路与排灰阀一起开几秒后关），检漏2、3开指示灯：A/D板上的8、9、10号灯亮，11号灯亮一下即灭，光耦盒上的5、6、7号灯亮。压力表：燃烧压力0.20（0.150.25）MPa，旧气路为0.15 MPa，炉头压力为0.08 MPa。流量计：吹氧流量为23升/分（不调），旧路2升/分（可调），分析流量3.54升/分。2 检漏（即关吹氧，F1）：关闭所有电磁阀，此时指示灯全灭，炉头压力应在0.07 MPa左右，如果再下降但0.01 MPa/分为不漏气，否则为漏气。3 排灰（F3）：实际是打开排灰阀，压紧阀打开，所以炉头压力应速降为0，11号或8号（旧）灯亮。但过去有的气路（140除外）实际是打开检漏3阀（而不是排灰阀），所以会看到分析流量计有指示，则逐步降为0.4 排气（F4）：实际它是F1+F3(吹氧+排灰)。此时，由于排灰阀和所有阀都开，使两个压力表上不去，流量计指示也小，尤其分析流量计。些时8、9、10、11号灯亮（新），光耦盒的是5、6、7、8亮。3.3排除漏气的方法-逐段检查法和动哪了先查哪的方法因为检漏实际是检查三个检漏阀所夹那整段气路，而以观察炉头压力表的方法检知的。 动哪（如换试剂了）就先查哪。 通常，（一）首先检查炉头部分，然后逐段相应向下查（检查时注意接头用法）。炉头漏气由于相关地方多，故排除较难，可用压紧和逐个排除法解决。相关的有：排灰管及压紧阀处载气接头 托架与石英管间 炉头与石英管间密封圈 石英管坏 吹氧盖与炉头之间密封圈 清扫气缸与炉头间接头等。（二）气室结构如下：红外分析气室1 硫放大板 2 硫热释电探测器组件 3 硫气室（SO2 吸收池）4 红外光源电源接头 5 碳放大板 6 碳热释电探测器组件 7 碳气室（CO2 吸收池） 8 检测气（碳气室）出口 9 红外光源模块 10 调制马达电源接头 11 调制马达 12 检测气（碳气室）入口 13 检测气（硫气室）入口 14 检测气（硫气室）出口 如果气室漏气，则可能： 两个接头（出入口）（接头的插管处及管，接头的转动处(O型密封圈)） 气室本身的两个窗口（如果光源端漏气，则吹氧时信号，如果另一头漏，吹氧时信号不动。如果可拆卸式的，则是里面的O型密封圈漏气，可用肥皂水或通气浸入水中检查。可以： a.，先紧一下外面三个螺丝 ； b.，拆下，在密封圈上涂油或换O型圈 ； C，.在三个螺丝处点“哥俩好”胶。3.4漏气时的应急处理（微漏）如果正在炉中分析时发现漏气，只要不是石英燃烧管破了，为不影响生产，可做如下处理：（一）立即分析一个标样，如果误差能允许，可先作双样报出，供参考，再处理；（二）有时虽漏气（如载气、排灰管），但对分析结果无明显影响，可先做样再伺机处理。3.5分析时气路工作原理、现象和状态分析开始，听到电磁阀动作声，先进入15秒预吹氧状态，其前5秒检漏（清洗）阀或原清洗阀和排灰阀开了（相当于排气F4），目的是让大气流反吹以排除可能进入气路的空气排除网及炉内粉尘。所以此时压力表、流量计都上不去。然后听到电磁阀动作声，实际是关掉检漏1（以前是清洗阀）和排灰阀，气路正吹，压力表、流量计速达指示，此时是稳定气流和净化气路，相当于吹氧（F1）。15秒后，正计时高频加热，采集数据，结果处理，显示分析结束时，关掉所有阀的同时再开5秒排灰阀，以便排气和粉尘。（相当于F3）分析次数出现24的倍数时，提示“请清扫炉头”。然后按“ESC”或“确定”，消去提示，并排灰（有的有电磁阀动作声）。清炉。3.6几种调节：燃烧（输入）压力 炉头压力 坩埚托升降及清扫炉子速度调节。3.7故障处理（略）（详见第二部分）3.8更换试剂方法及注意事项（一）及时更换，尤其是分析气气路中的干燥剂，有时不变色但已板结（S偏低或出不来）就应更换。（二）更换试剂时，放棉花或石英棉时注意不能过紧以防堵 不能太少尤其出口端。（三）一旦发现潮湿，就应快换，否则碱液下流而将支柱腐蚀坏。（四）支柱下不可抹脂太多，尤其孔处，否则易堵或不畅，流量变小，还调不了！（五）更换完后一定要检漏。第四章故障处理（详见互动答疑部分）4.1分析结果不稳定分析结果是仪器、方法、操作等综合的表现。所谓结果不稳，即分析12个标样时结果忽高、忽低，不能校正系数。究其原因也应从仪器和分析方法两大方面来分析。（一）仪器问题：系统漏气，排尘堵或不暢检漏、排漏高频炉燃烧不稳，如板、栅流不稳，加热模式不当等。可观察一下燃烧完的坩埚是否光滑呈弧形，有否气泡等判断，或比较它们的燃烧释放曲线。信号不稳（即C或S的信号（电压）的变化量2mV/分）（吹氧后） 判断方法： 观察法 作系统空白法-即输一个重量（0.5g），开或不开高频和通气，进行分析后，看结果是否高且波动，看燃烧曲线是否有小峰？锯齿状？波动超1？处理： C、S信号同时不稳且同规律，则首先找马达系统（如小马达板、马达），斩光片松、磨、刮、碰造成转速不稳所致。其次是A/D板、光源、前放板（但是后位的）。 C、S信号只一个不稳，则首先排除马达系统，主要考虑:. 前放板（板及探测器）-对调和触动来确认. 光源及电源插接触不良-对调和触动试之. A/D板（以前板）主要看7135芯片，并用一节干电池试之，看怎样？以排除AD板。 高频干扰？不开高频作样时，好！开高频（含程序升温）时（加盖板后）不好，是高频干扰（尤其对S）,应加盖板和磁盒屏蔽来消除。（4）信号稳，但插（五芯）接触，或板有问题或炉头问题也会造成曲线出峰晚20秒后，而拖尾造成积分不一，从而结果不稳（主要是S）。（5）分析气体流量不稳，如定值器、流量控制器、流量计、气路中有水等异物而阻塞（6）信号（尤其C）变大后又下降，再，再，从而结果不稳（瞬时稳，作空白也无异常），且有规律，信号，则结果，系数;反之信号，则结果，系数。这主要是前放板的温度效应，可临时将C、S前放板对调或换板后即可解决此问题。（7）只一个信号不稳，且有时还好，有时不好，信号时大时小。曲线怪异、上翘、无规律，则看插拔式探测器的接触？！或光源近坏？（接触）（8）吹氧异常，如流量过小、大，或氧枪头堵，造成出峰晚，不归零或总变化。（二）分析方法问题分析条件的设定是否合理？如分析参数中的吹氧，分析时间、截止电平、加热模式、压力、流量等。分析方法，尤其对非铁及铁合金等所用助熔剂，如顺序、量等。氧气（尤其是其纯度、含水量、污染等）。坩埚的处理，存放及操作方法（如用手摸，暴露在空气中，玷污等）。助熔剂的质量、加入量、顺序等，尤其北京产的钨助熔剂要多注意。这可通过作其空白（相当于试样称量）来确定，或用替换法确诊。其他如：称样量、天平不稳、积灰多（尤其作焦炭、煤时）、试剂失效、操作不当、玷污等。4.2分析结果或曲线异常的分析及处理（一）硫的结果偏低1 首先检查干燥剂是否失效、变红或硬结？ （2）吹氧流量过大或过小；（3）或者是坩埚潮？ （4）氧气到最后含水份过多（5）没加助熔剂等。 作相应处理。（二）拖尾（或出第二峰）或硫曲线末端反而上翘信号不稳 ； 称量过多； 漏气；坩埚质量有问题； 气阻（如网）过大或分析流量过小了；加热模式不当，尤其前端设置拖后；硫曲线末端上翘是由于光源室结露所致（1、2代），可拆下清理和用光源烘烤，并趁热装好。一般在找不到其他原因之前可适当提高截止电平来处理，新机无此问题。（三）结果异常高、低、零，或曲线（尤其S的）不平滑、异常分析结果为0，释放曲线是一直线时且试样已燃烧，则是两个线性文件丢了。重新粘贴即可。如有曲线，看校正系数是否为0或负数？压力、流量指示正常？空白值？异常高、低，曲线异常（尤其S），主要是程序受干扰等原因所致或断点库有问题。可以：将断点库复原，按F5、F6几次（DOS）； 校正系数有问题重装分析程序； 玷污？（四）曲线极不规则（尤其S）分析程序问题（乱），重装断点库有问题（DOS操作系统），F5、F6复原几次；A/D板上的CPU芯片过热（50）第五章 高频炉工作原理及故障处理与保养5.1电路原理及各元件参数、作用（一）电路原理图(二) 主要元件参数及作用高频炉叫电容三点式正反馈自激振荡器，1820MHz，其C2、C3、L组成主振回路。其振荡频率由L、C3决定, 。主振电容损坏或松动均会引起板流剧增或无有。高频加热的集肤效应是与f成反比的，即深度 （mm）。C1-栅极反馈耦合电容，应与C2是23倍关系，才能有足够栅偏压。C4-是阳极耦合电容。 C2-是反馈电压取样分压电容，C2/C38是反馈系数，R1、C6-调时间常数，使之1/F,才能建立一个500V的直流栅偏压，保证工作在丙类。C5-滤波电容。（四） 高频炉工作点，调节及注意事项工作点（空载时诊断，点“高频”或F10）振荡管灯丝电压板流Ia(A)栅流Ig(mA)工作时Ia5868100.5V0.230.251001600.30.4(0.5)AFU501100.5V0.190.20801507T62R(E)60.5V0.190.23801506T5160.5V0.180.2080150注意事项：空载 调节工作点，一般应由维修人员进行，绝对注意安全和操作方法！5.2试样燃烧的必要条件和表征:（一） 试样燃烧的必要条件: 高频振荡（即空载诊断高频时有板、栅流且符合工作点值，燃烧时Ia为0.350.4A）. 高频振荡的条件是：电子管亮（有灯丝电压6 V，灯丝管脚接触好） 电子管不坏, 栅极回路通且正常（一般35K）板极回路通且正常 氧气充分（是氧气，且炉头压力0.08MPa,输入压力0.15 MPa，分析流量3.54L/分，且分析时保持此值）; 坩埚位置正确，确保试样进入感应线圈中间。（二）燃烧正常（充分）的表征: 一般采样5秒左右出峰; 峰顶一般C、S都在1015秒左右，高C试样,S出峰稍晚; 达到峰值后，应迅速下降，一般钢铁样在C在2025秒时应回0，S 30秒35秒.曲线陡且对称。 燃烧完的坩埚，内应呈光滑弧型，无气泡。5.3 故障处理 （一）不加热（无板、栅流-没振荡） (1)信号是否到接受板，或板坏？（从A/D板灯判断信号已到A/D，检查接收板（29、30）有直流电压近10V晶闸管导通？（输出220V？）全有时，则在振荡部分。 (2)电子管灯丝是否亮？如果不亮，看风扇转否？以确定保险丝断？有电源，如不亮，量灯丝电压有无？如有，查管座连线接触和电子管是否坏？ (3)板、栅回路是否通路？（尤其看R1断？LgB1接触和松动？）（4）闸流管或固态继电器坏？（二） 爆保险丝（380V、15A） 先断开高压到振荡系统. 诊断，以区分是高压、整流、还是振荡系统？如果是高压系统则看：(A)整流硅堆; (B)高压变压器B1是否接地，匝间短路？这都要用摇表来量. (C)闸流管或固态继电器坏？可分别测试。 有 如果在振荡系统，则看： (A)电子管坏？ (B)电容坏或某处短路、松动; (C)电流过高？ (3)稳压器（接触）输出波动、打火等所致。(三)清不了炉子和分析开始时声音异常: 主要检查限位开关或光电开关是否能电路转换？5.4日常维护、保养（一）定期清理灰尘，以防高压放电或动作失灵; （二）定期检查螺丝是否有松动（三）清理感应线圈以防放电打火; （四）定期清炉更换网、刷、试剂等;（五）不明白切勿动手修理！ （六）大稳压器尤其是交流参数稳压器，注意: 屏蔽必与地线连上，否则地线上有电远离（2米）微机主机和CRT，否则程序易失效，CRT易坏和干扰不稳！第六章驱动电路解析（光耦及高