徐屹峰，武西弟，曹志军
(中国航天时代电子公司第771研究所,陕西 西安 710054)
摘 要：介绍C-103-006高速离心机失速故障的现象、原理分析与维护。
关键词：离心机；故障；失速；分析
Failure and Maintenance of High-speed Centrifuger C-103-006
Xu YiFeng, Wu Xidi, Cao Zhijun
(No.771 Research Institute of Aerospace Times Electronic Company,
Xi'an of Shaanxi 710054, China)
1引言
C-103-006高速离心机是美国TRIO-TECH公司生产的一种基于微处理器控制的离心加速机，用于对电子元器件进行恒定加速测试，可检测引线键合、管芯粘结力及不良密封性封装等问题。该设备按照美军标（MIL）技术要求可使器件在X、Y、Z轴向测试其承受的受力状态，加速度最大可达到30000g，具有高精度、高可靠、易操作等优点，是满足国军标电子元器件离心筛选工序的专业检测设备。自1995年运行以来，已为我所军品电路的生产做出了巨大贡献。但是，由于离心机在我室离心筛选工序属于单台设备，致使该设备经常处于满负荷运转，故障发生率愈来愈高。
2故障现象
在离心加速程序参数设置完成后，在运行初期，随着离心室真空度的提高，加速电机启动运行，但是不到两秒钟，便中断加速运行，并显示“LOSTSP”（失速）故障信息，并且故障现象时有时无。
3故障诊断难点
一是离心机在我室离心筛选工序属于单台设备，而军品生产任务急，时间紧迫，加之该型机在我所属单台设备，部分线路图不全，无参照条件，需重绘部分线路图。
二是故障现象时有时无，时而运转正常，时而出现故障，不能运行。而且，在出现故障信息后不到10秒钟，设备便保护性停机，导致故障信号难以捕捉。
4故障分析
4.1原理分析
该设备主要由四部分组成：一是具有绝对安全保护的盖子，当闭锁进入位置时，可确保测试室安全，确保操作者远离受伤危害；二是驱动系统，包含一个桥式整流直流控制器，一个仿锤型装配的主心轴，一个直流驱动电机，全装在一个较重的标准钢容器内；三是真空系统，包含一个大功率真空泵，用于抽排离心室的空气；四是控制系统，为各种动作提供控制信号，并随时采集各种运行参数，经过分析和处理，提供控制信息、安全保护信息及故障信息。通过分析和整理，控制系统原理框图及总体线路信号走向如图1所示。
由线路图可知，微处理器通过读取RAM里的已设置好的程序参数，发出控制信号，由驱动系统对执行机构如真空泵、加速电机进行驱动，同时监测传感部分采集来的信号，经过输入口与输出口的转换，通过数据总线送至微处理器进行数据处理，再返回至驱动系统，形成有采集、控制、驱动、反馈、保护等多路信号的闭环控制系统。
4.2故障诊断
在离心机的显示屏上显示转速（r/min）设置值、实际转速（r/min）值、加速度g值、时延时间DWELL和其他系统状态信息，如完好时的状态信息READY或者在运行时因别的原因而出现的故障信息，如加载不均衡导致出现EX.VIB等。
完成设置离心加速参数后，真空泵运行，开始对离心室进行抽排空气，离心机在运行初期，随着离心室真空度的达到（≤－25mmHg），加速电机启动运行，但不足两秒后，加速电机运行不到两圈，便中断加速运行，并在显示屏上显示“LOSTSP”（失速）故障信息。而且，在随后的多次开机运行过程中，时而运转正常，时而出现该故障，不能运行。
通过对故障现象及线路图进行分析，认为有以下几种可能：一是设备因某种原因而出现机器保护，导致加速过程中断运行；二是电机本身出现部分阻塞或者碳刷出现不良接触等；三是电机电源出现掉电或者控制信号中断。
4.3故障分析
在设备运行期间，观察真空表指示，真空度随着时间的推移而不断地升高，大约6秒钟后，真空度达到（≤－25mmHg），电机启动运行，随后出现如前所述的故障现象，从电机开始运行到设备保护性停机之间的10秒钟内，真空度依然保持在≤－25mmHg以下，说明不是因真空度处于临界状态而引起设备保护性停机，从而造成电机中断运行的故障。
从显示观察，未见保护信息出现，也未见异常声音与气味，说明因出现机器保护，导致加速过程中断运行的状态不是造成此故障的原因。
随后检查电机本身的问题，打开电机侧面的四组碳刷，测量其长度，可以肯定碳刷足以接触上电机转子，并用酒精对碳刷接触面进行清洗，重新装配后试机，故障依旧，说明也不是电机本身的机械问题而引起故障。
在检查电机电源与控制信号时，发现电机控制器被密封在一个钢容器内，无法进行测量和分析，只有通过对控制器外围信号进行分析和测量，如图2所示。L1、L2、L3为交流电源输入，A1、A2为电机转子线圈提供直流输入，而A1与电机线圈之间又通过接触器控制其通断，接触器的电源输入又通过K1（图中未画）引入I/O板，使能信号ENABLE为I/O板上的接触器K7提供5V电源，测量其值，在电机启动运行至电机停转时，K7接通，5V使能信号通过缓存器送至数据总线，电机控制器数据读取信号RDY通过驱动器直接从数据总线上取得，而此信号的测量与分析需与逻辑时序图进行对比和判断，时序图无法获得，暂不考虑。
＋SP与－SP信号在电机控制器中是作为加速减速（ACC－DEC）缓存器的输入端，－SP端接地，＋SP端接自I/O板的SPEEDV.端(见图3)。当RE2信号到来时，接触器K3导通，U5放大后的信号通过K3闭合点送至SPEEDV.端。U5的输入端DAC＋、DAC－由数据总线通过数/模转换的模拟信号而来。其中，调节R36可控控制输出端的SPEEDV.电压值，调整电机加速与减速。测量SPEEDV.端的电压时，发现其值为2.67V,电机加速运转，当其值降为零时，电机停机。再测量U5输出端的电压，电压一直为2.67V，说明K3有问题。在故障发生的情况下，始终监测K3线包电压。当真空度达到要求后，RE2信号通过两级TTL非门向K3（＋）端传送3.8V电位，K3线包的电压值由0.69V变为3.04V，并在瞬间由3.04V上升为3.3V，K3在过冲时瞬间导通，电机开始加速运转，不到1秒钟，电压降为3.04V，K3断开。说明接触器K3导通电压约为3.3V，随后断开，说明其本身接触有问题，或者是维持电流不够。
解决的办法是更换接触器或者增大维持电流。断电后测量K3线包电阻为190Ω，与同型号的接触器对比，没有区别。断开U3输出端与K3和R34的连线，测量U3输出端电压为3.8V，说明来自数据线的信号RE2没有问题，测量R34的值为124Ω，与标称值100Ω有较大偏差，由此使得R34分压偏高，导致K3导通后最低维持电流由约17mA降至15mA，即偏低约2mA所致。
5结论
此故障由于R34阻值变大，使得K3线包导通后最低维持电流降低约2mA，使K3在过冲时瞬间导通，随后断开，从而使电机加速信号与减速信号电压中断，终止了电机的加速运行。通过更换100Ω的R34，测量K3线包电压值由3.04V变为3.3V时，K3寻通，电机加速运行，电压值稳定在3.77V，即导通后维持电流保持在17mA以上，加速过程再未中断，离心程序顺利完成。
经过5个多月的运行，至今未出现此类故障，说明对故障的分析是正确的。
