TCH-600氧氮氢分析仪故障分析与处理

　　转炉炼钢的原理就是在高温条件下,用氧气或铁的氧化物把生铁中所含的过量的碳和其它杂质转为气体或炉渣而除去。钢中气体主要有氧氮氢三种元素。炼钢的主要工作就是要控制气体成分。这些气体成分的检测采用了TCH-600型氧氮氢气体分析仪。

　　一、分析仪构成及工作原理

　　TCH-600氧氮氢分析仪主要由主机、计算机、外置天平、外置吸尘器等组成，其中主机是分析的核心载体，承担着试样熔融、提取、转换、测量等功能；计算机是核心载体的控制“大脑”，是各种分析指令、信息、分析数据的输入和输出载体。

　　氢和氧是以H2O、CO和CO2的形式，在一个包含4个红外池的恒温箱中利用红外法进行检测的。氮则是在热导池中利用热导法进行检测的。分析开始时，先将试样放入加样器，然后将空石墨坩埚放到下电极上。按加载按钮，电极合上，坩埚中的大气被冲洗掉。大电流通过坩埚产生热量，赶走坩埚中的气体。这个过程称为脱气。然后，试样从加载装置落入坩埚中。大电流继续通过坩埚，将试样中的气体元素赶出来。为避免分析时产生进一步的脱气，分析时使用的电流要低于脱气电流。试样中的氧和坩埚中的碳反应形成CO和少量的CO2。使试样中的氢气出来；试样中的氧和坩埚中的碳形成CO和少量的CO2。从炉子中出来的试样气体先到达CO和CO2检测池进行检测，随后通过热的氧化铜，将一氧化碳转换成二氧化碳；氢气转化成水。然后，试样气体通过H2O和低含量CO2红外检测池。氢的含量由H2O红外池检测，氧的含量由2个CO2红外检测池和1个CO红外池检测池共同检测。

　　二、故障现象及处理方法

　　1故障现象

　　TCH -600氧氮氢分析仪在分析测试过程中，突然出现通讯联络故障，报警信息为：硬件错误，检查硬件配置，缺少网络设备：IR（红外池）。计算机无法正常读取仪器状态参数，也无法正常发送或接受信息指令，重启计算机、仪器，故障仍然无法消除。图1为设备正常情况下各功能板块参数。

　　图1 正常情况下设备的状态参数

　　2处理方法

　　通过故障发生时的状况描述，可以排除人为操作失误导致的故障。从故障信息初步判断是计算机和仪器的通讯故障。经过初步排查分析，采取先外围再内部，先硬件后软件的思路查找故障。

　　2.1排查水电气

　　TCH -600氧氮氢分析仪工作状态下，需要高纯氦气、冷却循环水以及220V电源。基于这些外围介质条件进行了分别仔细排查，发现供给主机的电源稳压器无法稳定在220V（仅有204 V），按照仪器主机对电源的配置要求： 230V（+5/-10%），50/60Hz，单相，50A。根据测算也能基本满足对电源的要求，考虑到设备现有状态，对这一问题进行了处理解决：打开电源稳压器防护盖，在稳压器底座上，发现有5个电容（型号为CBB5，参数为100?F±5%，500VAC，50/60HZ）有鼓包现象，将这些鼓包电容更换后稳压器工作正常，输出电压稳定在220V，通电测试LECO-600氧氮氢分析仪故障依旧。

　　2.2排查控制电路板

　　TCH -600氧氮氢分析仪主机是一个由电子模块和电路板组成的模块化仪器。这些节点通过HUB集线器进行通讯，HUB由计算机通过USB接口控制。如果节点发生错误或串行通讯失灵，错误信息就会出现在显示屏的左下脚。节点有2个绿色的灯，一个亮，一个闪烁。当灯闪烁时说明节点正在和网络通讯。如果这个灯一直亮着，说明节点无法和网络通讯，有问题存在。

　　首先对HUB集线器进行排查：仪器的电子设计是模块化的，它包含有一个主控制器（类似于一台主计算机）和由主控制器控制的周边电子组件。分析期间，所有的周边组件通过一条公共的电子总线与主控制器进行通讯。这些状态信息可以显示在网络屏幕上而且组件由网络屏幕控制。打开仪器左侧面板，检查HUB集线器节点指示灯（一个亮，一个闪烁），同时联机进行通讯发现，HUB集线器通讯一切正常。

　　其次，对Eclipse 分配板进行排查：打开仪器左侧面板，启动软件，仔细观察HUB集线器后连接的Eclipse 分配板，发现该分配板每隔1 分钟左右就重新启动一次，分析软件内环境参数无法更新，网络连接中无IR板。

　　Eclipse 功能分配板连接着热导池、红外池、加热炉、恒温箱等功能板块，主机启动后该分配板将对所连接的各分功能板块进行自搜寻检索，直至所有的各分功能板块检索成功为止。为验证Eclipse 分配板是否损坏，最便捷的方式就是调换。将同型号的新Eclipse 分配板进行调换实验，发现分配板依旧每隔1 分钟左右就重新启动一次，证明原Eclipse 分配板无异常，是其它因素导致该分配板频繁启动。

　　最后，对IR红外池进行排查：在验证Eclipse 分配板功能正常后，根据报警信息：网络连接中无IR板。对三个红外池体通讯小板进行一一验证，发现CO2 LOW IR CELL池体中的通讯小板（编号为666-310）异常，更换该通讯小板后主机能够找到IR池体。

　　2.3排查分析软件

　　TCH -600氧氮氢分析仪分析软件在WindowsXP系统下运行，分析软件为中文版本，在排除硬件问题后主机和计算机依然无法正常通讯联络，利用ghost软件生成的镜像文件对分析软件进行了恢复，但依然无法正常通讯。更换计算机，对分析软件进行重新安装后计算机与主机通讯正常，环境参数更新也正常。

　　三、结语

　　TCH-600氧氮氢分析仪投入使用5年来,分析了大量的转炉试样、薄板连铸坯试样,其分析准确度和分析精度非常理想,完全满足转炉工艺和薄板工艺研究的需要。

　　作者：王萍

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