钠表电路故障的分析与处理

陶绍洋

摘 要：本文对火力发电厂ORION1811EL钠表若出现无法启动的故障进行分析和处理，以使仪表恢复正常。

關键词：钠表；故障；处理

0 引言

珠海发电厂一期工程（1#、2#机组）装机容量为2×700MW超临界燃煤机组，三大主件采用进口设备。电厂对水汽品质要求很高，在线水汽品质监测仪器全部采用进口仪表，现场安装了四台ORION 1811系列钠表，其中测量主蒸汽的钠表使用1811EL低钠分析仪，该仪表测量准确，维护量较小，主要应用于化工、电力等水质分析。

1 问题的提出

1.1 钠表的测量原理

ORION 1811EL钠表采用电位式分析方法，敏感电极对钠离子浓度的变化呈对数响应，此响应用能斯特方程表示为：，其测量的电位与温度和钠离子的浓度变化有关。为了消除样品温度波动而引起的误差，钠表监测仪的微处理机（CPU板）将根据自动温度补偿电极所提供的数据不断地做出温度校正。从能斯特方程可知，温度在25℃时钠离子选择电极对浓度发生10倍改变时，其理论响应值为59.16MV，这称为电极的斜率（S）。然而，对大多数电极都呈现不了理论斜率，所以要进行校准才能确定其实际值。在进行样品分析时，需用两份标准溶液校准，通过微处理机（CPU板）进行计算以提供实际的斜率和E0值。

1.2 仪表的故障

珠海电厂1#机停机小修后恢复运行。在线监测仪表也投入运行，主蒸汽钠表开机后出现故障，面板显示“1.8888”，且字符乱码，所有按键灯全亮，扬声器发出刺耳的报警声。在数次断电重启后故障依然存在，按下主板复位键故障未解决。初步怀疑是CPU板上的程序存储器Z14 EPROM芯片坏了，因为ORION 钠表的PMA板是块典型的单片机电路，使仪表运行程序无法通过自检，更换了EPROM后仪表能够通过自检了，但有如下现象：

按下“ERROR”键，仪表显示硬件故障代码“E01”错误，查找相关故障处理表，提示校验失败，于是开始进行校验，但在采用两点法校验（DAK）过程中，仪器再度死机。在加标准试剂2这一步时，仪表显示值无变化，按任何键无效。

按下仪表“RESTOR”按钮，重新启动仪表，等待一会后，仪表显示20.0ppb，按“TEST”键检查其温度显示“1……”，mv值为“1……”。按“ERRO”键发现有“E05”故障代码。

2 故障分析与处理

（1）根据以上故障现象，查阅ORION 1811微钠表说明书，“E05”错误代码是“E01”和“E04”的组合，“E01”错误代码意思是仪表使用系统默认值，由于刚启动或复位按钮按下后，仪表没有校准；“E04”错误代码意思是自动温度补偿探头或有关电路故障。根据对仪表的了解，肯定得先消除“E04”错误。

（2）首先，关闭仪表电源，拆开钠表面板，把接头、端子重新插接，以排除接触不良的因素，做了这一步后仪表现象仍然如此。用万用表检查温度探头，测量其电阻为109.7Ω，属正常。再用万用表、示波器逐级检查（接线端子、电阻、电容、放大器等），都未发现什么破绽，但检查到A/D转换器Z5集成块的时钟频率输入脚，即22脚无100kHz的信号输入，所以Z5无法正常工作，查看1811EL电路图（简图如下），说明该信号是由触发器Z8提供。

（3）对电路进行分析和研究并查阅相关资料，8040单片机采用40引脚双列直插封装（DIP）方式，CPU 8040有4个双向I/O口，每个口有8条线共占32个引脚。剩余8个引脚分别为：电源、地线、接石英晶体（两根）、复位和三个特殊功能引脚（ALE、EA、PSEN）。有的引脚名称上有一个横线，这个横线说明当此脚为低电平时此功能有效，无横线的在高电平时有效。各引脚功能：4个I/O口分别为P1、 P2、P3、 P4。每个引脚再加小标号，比如P10……p17等。在应用中，P0口和P2口一般用于扩展存储器（如连接EPROM）；P3口的WR和RD配合扩展存储器使用；只有P1脚可以全部独立使用。CPU8040的ALE脚平时总是以振荡器频率的1/6的恒定速率发出脉冲信号，即使在不对外部存储器访问时也是如此，先检查CPU的ALE脚的输出信号，是正常的，也许问题就出在Z8芯片上。由于Z5 7315片内无时钟，是利用CPU 8039提供的ALE信号经过Z8 74C74二分频后获得，二分频电路使用双D触发器，各引脚功能：CP为时钟输入端；D为数据输入端；Q为数据输出端；R为复位端；S为置位端。检查发现触发器Z8的5脚和9脚的确没有脉冲信号输出，再用万用表检查到Z8的1脚和13脚只有很微弱的电压，都为低电平。出现此情况有两种可能：一是电源没有过来；二是R50和R51故障。取下CPU板测量R50和R51的阻值在2.11MΩ左右，这属于不正常现象。

取下电阻再次测量，确定R50和R51已坏，由于两电阻坏后无法给Z8的R端提供高电平，造成Z8无时钟脉冲输出，使Z5也不能正常工作，所以才会出现“E04”错误代码。更换两支10K电阻后，仪表只有“E01”错误代码了，把钠表重新校验一次后能够进行正常的测量和分析了。

3 结束语

本文对 ORION钠表故障的处理，是双重故障：其一是EPROM故障；其二是R50和R51电阻故障。特别要注意，在处理第二个故障时，它很可能把我们误导（因为仪表报警错误提示是自动温度补偿电路故障），所以，遇到此类故障应该全面考虑，逐步地检查电路，这样才能完全解决仪表故障。

参考文献

[1]王铸，闫静，毛雄胜.两种钠表在电厂中的应用[J].黑龙江电力，2002，24（1）：59-62.

[2]谢维成，杨加国.单片机原理与应用及C51程序设计：第3版[M].北京：清华大学出版社，2014.