ICP发射光谱仪点火故障分析及处理方法
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算机等部分组成，如图1所示[1]分光系统j 等离子体计算机系统I图1 IC P 发射光谱仪构造框图2 ICP 发射光谱仪点火故障及处置方法2.1点火条件及判断根据ICP 发射光谱仪工作机理，稳定点火必 须满足3个条件[2]:(1) RF 系统输出持续稳定、合适的能量到工作线圈。
(2)安装好的炬管中通人纯净且流量合适的〇刖目电感耦合等离子体原子发射光谱仪（IC P -AES)(以下简称ICP 发射光谱仪），是以电感耦合 等离子炬为激发光源的光谱分析方法，具有准确 度髙和精密度高、检出限低、测定快速、线性范围 宽、可同时测定多种元素等优点，现已广泛用于环 境样品及岩石、矿物、金属等样品中数十种元素的 测定。
舞钢公司的IRIS Interpid H ICP 发射光谱 仪在应用中曾经出现过多种故障，其中最常见的 点火故障占总故障率的90%以上，解决ICP 点火 故障是维修工作中的重点和难点。
本文就此问题 从设备点火系统结构、点火条件和工作原理人手， 对故障原因进行深人的分析，并提出处理方法。
1设备构造ICP 发射光谱仪通常由进样系统、髙频发生 器、等离子体、分光系统、冷却系统、气体控制、计第24卷第4期 宽厚板V o l.24,N o.42018 年 8 月WIDE AND HEAVY PLATEAugust 2018• 27 •IC P 发射光谱仪点火故障分析及处理方法霍家辉李成亮(河钢集团舞钢公司）摘要针对舞钢公司IRIS Im e rp id n iC P 原子发射光谱仪频繁发生点火故障的情况，从仪器结构、点火 条件和工作原理人手，深人剖析点火故障发生的原因，提出了处理方法，实现了故障快速排查。
通过加强设备 的日常维护保养，在有效降低设备故障率的同时提高了作业率。
关键词I C P 点火故障分析处理Analysis and Solution of Ignition Failure on ICPAtomic Emission SpectrometerHuo Jiahui and Li Chengliang(HBIS Group Wusteel Company)Abstract For the frequent flame ignition failures of IRIS Interpid II ICP atomic emission spectrometer in Wu-gang, the paper makes detail analysis on the causes of ignition failures from the construction, ignition conditions and working principle of the instrument, raises the solution of the failures, achieving rapid troubleshooting. By enhancing routine maintenance of equipment, the failure rate of the equipment is effectively reduced and the availability is improved as well.Keywords ICPIgnition Failure analysis Solution进样系统R F 发生器气体控制冷却系统• 28 •宽厚板第24卷氩气。
(3)点火装置向气体中释放适当的电荷。
如果点火不成功，说明其中一个或多个条件 没有得到满足。
因此，可以将点火故障归纳为不 能点燃和点火后自动熄灭两类。
2.2仪器不能点燃火炬仪器不能点燃火炬通常由电气或氩气两类故 障造成。
在点火前需要确认计算机点火界面所有 电气联锁状态以及氩气压力是否正常。
2.2.1电气故障造成的点火故障主要通过点火脉冲电流IP值变化和测量检 查点来判断故障部位及故障情况。
ICP发射光谱 仪的RF电气系统框图见图2。
图2 R F电气系统框图ICP发射光谱仪的R F电气系统采用晶体谐 振他激式振荡源、两级功率放大系统、双闭环功率 反馈控制。
由晶体产生的高频振荡信号由工作电 压+ 12 V的RF S〇urce(RF源）放大输出一个0 ~ 3 W的27.12 MHz或40. 68 MHz信号，经过工作 电压+ 48 V的RF Driver(RF驱动）放大到0 ~ 68 W，再由工作电压+4kV功率放大单元放大到0 ~2 kW,最后输出到工作线圈。
ICP发射光谱仪功率管灯丝通电（10 A左 右）时，产生阳极电流，即IP电流，当RF系统不 工作时，I P电流很小，被称为漏电流;当R F系统 工作时，RF Driver (RF驱动）输出的高频信号对 灯丝发射的电子进行加速，形成很大的IP电流。
ICP发射光谱仪的点火过程也伴随着I P电流0430—200—600 mA的变化过程，从ICP发射 光谱仪一侧面板显示窗口可观察到整个变化过 程。
当仪器点火异常时，操作员应该仔细观察IP 电流的变化情况，认真记录并作为故障判断的依 据。
2.2. 1.1 I P电流始终为0 mA只要阳极高压电路启动，功率管的漏电流即 可达到30 mA。
I P电流为0 mA时有“无高压、无 灯丝电流和功率管故障”三种可能。
髙压检测结 果可以在仪器一侧窗口的EP档读取，同时注意 点火时高压启动动作。
可以通过检查灯丝电流判 断电路和功率管状态，以确定是否更换故障元件。
2.2.1.2 IP 电流为 0~30mAIP达到漏电流水平时，说明髙压电路与灯丝 处于工作状态。
此时，功率管故障有无功率输人 和功率管无放大能力两个原因。
RF Source (RF 源）与RF Driver (R F驱动）故障都可能导致这样 的结果。
由于是高频信号，需要使用专门测量工 具检查，一般由设备制造厂家维修工程师完成，设 备用户只能确认RF Source (R F源）与RF Driver (R F驱动）的工作电压+ 12 V与+48 V是否正 常，如果正常，可以对电路板及功率管进行检测维 修或更换。
2.2.1 • 3 IP 电流为 0—30—200 mA如果IP电流以0^30^200mA趋势变化，且 气体始终没有电离，则在此过程中问题不会出在 RF系统，而是应该出在后两个点火必要条件。
操 作员需要从炬管安装是否到位、炬管与线圈是否 同心、炬管是否污染、中心管状况是否良好、型圈 是否安装到位、氩气纯度、漏气、泵管未装好、进样 管未放人水中、雾室积水、点火头距炬管太远、点 火头损坏、环境太潮湿等13个方面仔细检查和处 理。
更换备用高纯度氩气有助于问题判断。
2.2.1 • 4 IP 电流为 0—30^600 mA当氩气没有电离时出现如此大的I P电流，说 明高压部分有漏电的可能，一般漏电的位置多为 空气电容和线圈，对其进行清理即可解决漏电问 题。
不良调谐也可能产生大的I P电流，此时改变 调谐马达的位置即可。
发现如此大的IP电流一 定要引起操作人员警觉，以免故障扩大、酿成严重 后果。
2.2.2氩气故障造成点火故障第4期霍家辉，等:I C P 发射光谱仪点火故障分析及处理方法• 29 •发生火炬不能点燃通常由RF 发生器问题所 致，而实际上，火炬不能点燃多由于氩气故障引 起。
氩气是ICP 发射光谱仪的燃气，只要氩气稍 有异常，就会发生点不着火、火焰不稳、点火后火 炬熄灭等现象。
氩气有压缩氩气和液氩两种形 态，压缩氩气通常含有氧，而液氩通常含有氮，劣 质氩气会造成不能点燃等离子体，只能听到炬箱 内打火声音，此现象可以通过更换氩气进行判断。
2.3点火后火炬熄灭ICP 发射光谱仪点燃后又自动熄灭，其原因 有2种:ICP 发射光谱仪本身不能维持;仪器控制 系统认为有危险而关闭ICP ，即保护性灭火。
IC P 发射光谱仪点火功率低、髙负载都易导致灭火，通 过IP 电流检查RF 功率和使用低盐类样品（如D I -Water )，可帮助判断是否存在以上2种可能。
不良调谐有时也会导致灭火，但多发生在样品切 换时，需要加以注意。
保护性灭火简单来说是对ICP 发射光谱仪的保护措施，一般分为对RF 系统 高压电路和高频电路的保护，对髙压电路的保护 会发出提示，观察灭火时间对判断灭火原因很有 帮助。
点火后火炬熄灭的故障发生在RF 系统高 频部分的可能性极低，应将查找故障部位集中到 光纤头、雾化器以及各内锁保护、样品类型、气体、 石英窗等。
常见故障及处理方法有8种。
(1) 光纤头太脏引起故障，清洁探头可排除。
(2) 管路、雾化器中心管漏气导致故障，可通过紧固连接接头和更换密封圈排除。
(3) 内部联锁保护故障，对照计算机界面提示逐项排查。
(4) 样品原因导致故障可通过更换高速检验样品解决。
(5) 气体质量差产生的故障可尝试使用备用标准氩气置换加以解决。
(6)石英窗污染引起的故障，从外观加以辨别，清洁干净即可排除。
(7) 外部供电引起的故障，可通过测量电压进行排查。
(8) 抽风机抽风流量大小也是点火后火炬熄灭的原因之一，需要特别关注。
2.4其他点火故障原因分析及处理方法 2.4_1点火头位置不合适点火时听到放电声，火头状态良好，但不能点 燃火炬，首先应该确认点火头的位置是否正确，可 前后移动点火头，检查点火头的高压线对地放电 是否正常，在点火时从工作窗口观察放电火花情 况，点火头的正确位置在图3中位置线1和位置 线2之间[2]。
夕卜 >巾Jg 管心管-一—图3点火头位置示意图2.4.2 RF 系统冷却水当电感线圈被污染时，冷却水通过线圈容易 短路，极可能导致点火困难、燃烧不稳定，平时应 该经常检查电感线圈接头、层间保护管及冷却水 水质状况，按要求定期更换冷却水，新型ICP 发射 光谱仪配备有水质检测探头，且有水质保护功能， 只有定期更换冷却水，仪器才能正常工作M 。
3结论(1)通过ICP 发射光谱仪的点火故障原因分析和检测，精准找出点火故障点，并快速排查和处理，能够降低设备点火故障率。
(2)加强ICP 发射光谱仪设备日常维护保养，可有效地减少ICP 发射光谱仪点火故障的产 生，提髙设备作业率。
参考文献位置线i~^一一,位置线2户—雾化气体(〇.1~〇.3 MPa )CTK 冷却气体(14 L /min )气体丨〇~1.5 L /min )1 IRIS Interpid II ICP 说明书2 ICP 操作维修手册霍家辉，男，1993年毕业于河南科技大学机电一体化专业,高级工程师。
收稿日期:2018 -03 -20。
