電氣維修方法論第二十七篇(排查過程的繁難故障2)

四、有多處故障源的故障

此類繁難故障特征和規(guī)律是同臺故障設備表現(xiàn)出多處毫無關聯(lián)的異常現(xiàn)象，可能存在多處獨立故障源，提高了排查故障源的難度。新設備出現(xiàn)此類繁難故障概率較小。

此類繁難故障通常采用先易后難順序，逐步排除單個故障源，最后。先通過熟悉故障設備的功能框圖、電路原理圖、仿真電路圖、三維圖形或數(shù)字仿真運動等技術資料全面認知故障設備工作原理和功能用途后，根據(jù)理論知識和實踐經(jīng)驗，梳理根據(jù)每個異?，F(xiàn)象排查對應故障源的思路，并用表格記錄多個異?，F(xiàn)象和對應故障源的關系。按照先易后難、先因后果順序獨立排查各異?，F(xiàn)象對應的故障源，修理完成后一個再查找下一個故障源，直到徹底修復設備為止。

維修實例：醫(yī)用X光機

醫(yī)院客戶X光機無法啟動，維修電工找不到故障原因，要求趕赴醫(yī)院維修。到達醫(yī)院后客戶介紹該設備是二手設備，工作年限長，沒有相關技術資料。一直工作正常，前段時間市電電網(wǎng)停電，電工恢復送電后，X光機出現(xiàn)無法啟動異常。

根據(jù)設備銘牌通過互聯(lián)網(wǎng)了解該設備主要工作原理，但是沒找到詳細電氣原理圖。X光機主要由電子真空球管、輔助電源及控制電路等組成。電子真空球管由陰極燈絲(Cathod)和陽極靶(Anode)以及真空玻璃管組成。輔助電源分為燈絲電源和高壓電源，燈絲電源為電子真空球管燈絲加熱活躍電子，高壓電源輸出端連接電子真空球管陰極燈絲和陽極靶，使活躍電子加速撞向陽極靶，利用康普頓效應產(chǎn)生能穿透人體的X射線。

經(jīng)現(xiàn)場實勘，用萬用表電壓檔測量X光機旁電源箱中市電電壓，發(fā)現(xiàn)三相相間電壓為正常AC380V，但是相零間電壓偏離AC220V，判斷市電電源異常。沿三相五芯電力電纜追蹤測量，最后發(fā)現(xiàn)上級分支箱中零線保險熔斷。恢復保險后通電試機，X光機已能正常通電。

通電后X光機電源電路主接觸器不吸合，造成整機不工作。懷疑保護電路動作后使設備處于保護狀態(tài)。仔細梳理主接觸器線圈輔助電路，發(fā)現(xiàn)連接到醫(yī)療診斷床的位置傳感器因長期氧化造成接觸不良。因為設備陳舊，已無法采購相同傳感器，決定委托加工傳感器中的電氣觸頭，完成后裝配好傳感器，開機通電測試，主接觸器已能吸合。

操作臺上高壓表顯示高壓正常，腳踩拍照踏板，電流表顯示輸出電流不穩(wěn)定。懷疑為電子真空球管提供高壓的電路異常。關閉電源拆開控制柜后仔細觀察，發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)高壓的自耦變壓器接觸點氧化嚴重，用細砂紙打磨掉表面氧化層后再用酒精清洗。裝配完零件后通電試機，操作臺上高壓表顯示高壓正常，踩下拍照踏板后電流表顯示輸出電流穩(wěn)定，能夠用電流旋鈕均勻調(diào)節(jié)輸出電流大小，最大為300mA，電子真空球管已能夠產(chǎn)生X射線。

在攝影架放置X光膠片并拍照，用X光洗片機洗出照片模糊，無法作為診斷依據(jù)。懷疑X光膠片過期失效，更換膠片后重新拍照結果依舊。與操作人員溝通后了解，設備停用后洗片機沒有更換過顯定影液，推測與顯定影液過期失效有關。更換顯定影液后洗出照片清晰，所有故障排除。

分析故障原理時總結：X光機同時存在多處毫無關聯(lián)故障，市電異常造成不能啟動原因，設備老化造成功能異常，操作失誤造成照片模糊。只能按照合理順序逐個排查修理，才能徹底修復設備。維修完成后恢復設備所有端口接線，重新緊固螺絲，清掃內(nèi)部灰塵和雜物，最后裝配設備外殼。填寫設備檢修日志，建立技術檔案和填寫檢修記錄。

龍門機械雕刻機

客戶工廠機械雕刻機存在隨機震動的異常，造成加工物料報廢率高，成品率低，要求趕赴工廠維修。到達工廠后客戶介紹該設備是二手設備，工作年限長，一直存在上述異?，F(xiàn)象，沒有相關技術資料。近期需要加工大面積物料，只有該設備大尺寸工臺面能夠加工大面積物料，急需使用，經(jīng)多人維修未能修復。

根據(jù)設備銘牌通過互聯(lián)網(wǎng)了解該設備主要工作原理，但是沒找到詳細電氣原理圖。雕刻機應用范圍非常廣泛，雕刻是鉆銑組合加工，通過輸入X、Y、Z直角坐標調(diào)整主軸轉頭頂端的空間位置，達到清除多余材質(zhì)的加工目的。該雕刻機主軸電機功率達5kW，采用普通變頻控制和驅動，工作臺面較大，用于石料雕刻。X、Y、Z軸的伺服驅動器、編碼器和伺服電機相同，編碼器嵌入伺服電機中。

經(jīng)現(xiàn)場實勘，因為該設備屬于多體設備，外殼沒有明顯破損變形，機械運動順滑自然。仔細檢查各子設備之間的連接電纜，發(fā)現(xiàn)控制箱連接伺服系統(tǒng)的電纜有老鼠咬壞的痕跡，更換電纜后通電試機，客戶感覺龍門架長距離移動時的隨機震動消失，但存在偶爾龍門架撞車異常。仔細檢查各個限位開關，發(fā)現(xiàn)一個限位開關閉合后接觸電阻較大，更換后龍門架撞車異常消失。

繼續(xù)通電測試，長時間工作后雕刻機還是會出現(xiàn)異常震動。仔細觀察主軸電機工作正常，震動由工作臺面產(chǎn)生。用操作板編輯X或Y方向運動軌跡，先讓龍門架沿X方向長時間反復運動，再讓主軸電機沿Y方向長時間反復運行，直到震動異常出現(xiàn)為止。通過觀測沿X方向運動會出現(xiàn)異常震動，判斷X軸伺服驅動系統(tǒng)異常。因為X軸和Y軸伺服驅動器及電機相同，調(diào)換伺服驅動器后故障依舊，進而判斷X軸電機異常。拆下伺服電機，檢查定子和轉子線圈正常，旋轉順滑。拆下編碼器，發(fā)現(xiàn)編碼芯片發(fā)熱嚴重，找到并拆開同類報廢伺服電機編碼器，找到并拆下相同編碼芯片后替換原發(fā)熱嚴重芯片，再用壓縮空氣清掃編碼盤，裝配好伺服電機和其它零件。重新開機后長時間測試，再也沒有出現(xiàn)異常震動現(xiàn)象，所有故障徹底排除。

分析故障原理時總結：雕刻機出現(xiàn)異常震動有多處毫無關聯(lián)故障源，電纜絕緣不良造成控制信號失真產(chǎn)生震動，限位開關老化造成龍門架撞車產(chǎn)生震動，伺服電機編碼器損壞造成電機非勻速旋轉產(chǎn)生震動。只能按照合理順序逐個排查修理，才能徹底修復設備。維修完成后恢復設備所有端口接線，重新緊固螺絲，清掃內(nèi)部灰塵和雜物，最后裝配設備外殼。填寫設備檢修日志，建立技術檔案和填寫檢修記錄。

五、采用程序控制的故障

此類繁難故障特征和規(guī)律為以嵌入式系統(tǒng)為控制核心的機電設備。因為可編程數(shù)字集成電路部分引腳電氣功能由程序定義，在不同工作狀態(tài)或時間段，各引腳電氣功能不同，也沒有固定輸入或輸出信號值，所以無法通過測量電信號有無或波形判斷其是否正常。

嵌入式系統(tǒng)中通用控制板(如單片機或工控機)的硬件架構相對統(tǒng)一，核心為中央處理器CPU，CPU的電氣引腳分為相對穩(wěn)定的工作電源、時鐘、復位端口和絕對變換的控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線端口。程序和數(shù)據(jù)直接固化在存儲集成電路中。如果自帶操作系統(tǒng)，還能實現(xiàn)自檢和下載更新等功能。自檢程序能檢查硬件或軟件是否正常。成熟的程序穩(wěn)定可靠，很少出問題。如果控制板正常，那么故障源應該分布在外圍電路(如信息顯示電路、命令輸入電路、驅動電路、工作電源、時鐘電路或保護電路等)中。當前許多外圍電路已經(jīng)標準化、模塊化，維修更換方便。

此類繁難故障通常采用排除和篩選思路排查故障源。先用控制板自檢程序判斷故障源位于系統(tǒng)內(nèi)還是外圍電路，再用模塊替換法排查出故障模塊，最后對高價值的故障模塊進行元件級維修。

維修實例：自動麻將機

賓館客戶自動麻將機出現(xiàn)無法開機故障，要求上門維修。到達賓館后客戶介紹自動麻將機是才買的新設備，沒有相關技術資料。前端時間市電電網(wǎng)臨時停電，供電恢復后出現(xiàn)上述故障。

根據(jù)自動麻將機品牌和型號通過互聯(lián)網(wǎng)了解該設備主要工作原理，但是沒找到詳細電氣原理圖。麻將機屬于標準機電一體化設備，能將貼面層含鐵的特制麻將牌預先砌好并從四個推牌口推升至桌面，通常由電源變壓器、控制板、控制面板、疊推電機、洗牌撥牌機械、升降推牌機械、霍爾開關和位置傳感器等組成。

經(jīng)現(xiàn)場實勘，用萬用表電阻檔測量環(huán)形電源變壓器初級和次級線圈電阻，發(fā)現(xiàn)次級線圈阻值正常，初級線圈阻值無窮大，判斷變壓器初級線圈異常。拆開變壓器發(fā)現(xiàn)初級端串接過載保護元件，用萬用表電阻檔測量過載保護元件已開路，但初級線圈正常。更換過載保護元件后恢復安裝變壓器，開機后自動麻將機已通電，但不能進行自檢，對控制面板按鍵無反應。

萬用表電壓檔測量控制板直流工作電壓正常，用示波器測量主控芯片單片機89C52(MCU)時鐘引腳信號和復位端電壓正常，但其控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線引腳沒有信號輸出，判斷單片機89C52(MCU)損壞。自動麻將機控制程序源代碼和工作數(shù)據(jù)保存在單片機89C52(MCU)內(nèi)部EEPROM/FLASH中。因為無法采購到包含麻將機程序的單片機，決定通過破解獲得麻將機源程序。

為防止未經(jīng)授權訪問或拷貝單片機內(nèi)源代碼，單片機采用加密鎖定位保護片內(nèi)程序。編程時將加密鎖定位熔斷，就不能用普通編程器讀取單片機中源程序。決定采用多種技術辦法破解單片機。先從控制板上焊下89C52單片機芯片，將芯片固定到測試夾具上，用小刀揭開芯片表面環(huán)氧樹脂封裝，再將芯片放入熱濃硝酸中腐蝕掉芯片周圍多余封裝，直到完全露出芯片及連線為止，接著用丙酮浸泡清洗芯片以除去殘余硝酸。

將芯片置于高倍放大顯微鏡下，從編程電壓輸入腳連線跟蹤找出保護位熔絲。將細金屬絲焊接到熔斷保護位兩端，這樣就破除單片機保護，直接用編程器讀出單片機中源程序并保存。最后用編程器將源程序寫入新的同型號89C52單片機芯片，將新單片機悍回控制板，通電開機后麻將機一切功能恢復正常。

分析故障原理時總結：市電異常造成電源變壓器和主板上主控芯片損壞，和以前直接更換硬件零件不同，如何獲得芯片中包含的代碼是今后電氣維修面臨的難題，通過探索掌握各種破解辦法，才能自信的維修各類數(shù)字設備。維修完成后恢復設備所有端口接線，重新緊固螺絲，清掃內(nèi)部灰塵和雜物，最后裝配設備外殼。填寫設備檢修日志，建立技術檔案和填寫檢修記錄。

六、配件奇缺的故障

此類繁難故障的特征和規(guī)律是特殊電氣元件采購難，既不能用替換法排查故障源，也不能用更換法修理故障。

在維修早期電氣設備、非標電氣設備或進口電氣設備時可能會遇到無法采購配件的繁難故障，通常采用相似電氣元件代替原電氣元件進行維修，但是也要注意以下要點：仔細閱讀替換元件和原裝元件的技術資料，確保兩者功能用途相同，新電氣元件性能參數(shù)優(yōu)于原裝電氣元件;新老電氣元件引腳的位置和順序相同，封裝尺寸盡量接近，方便安裝焊接。優(yōu)先選擇同廠家同系列產(chǎn)品，其次是不同廠家的同類產(chǎn)品。

維修實例：街機游戲機

游戲廳客戶街機(蘋果機)出現(xiàn)隨機花屏異?，F(xiàn)象，要求上門維修。到達現(xiàn)場后客戶介紹設備使用頻率高，多臺同類設備也出現(xiàn)類似異常，沒有相關技術資料。

通過互聯(lián)網(wǎng)了解街機主要工作原理，但是沒找到詳細電氣原理圖。街機是用于公共娛樂場所經(jīng)營的專業(yè)游戲機，由框殼體與電腦板組成，框殼體包含顯示器、控制面板、外接端口和工作電源。電腦板將游戲程序存儲到只讀存儲芯片ROM中，通過外接端口輸出音視頻信號和輸入控制信號到框殼體。

因為游戲機能夠開機運行，可以排除框殼體故障，判斷故障源位于電腦板上。示波器是追蹤數(shù)字信號走向的利器，以視頻信號輸出端為起點逆向追蹤異常信號的起點。通過耐心分析信號線路走向，對信號波形反復比較，最后追蹤到一塊可編程PAL芯片異常。采購到同型號空白芯片后，將游戲廳中相同游戲機電腦板上的相同芯片焊下，借用同行購買的PAL芯片專用破解器破解，很快獲得PAL芯片內(nèi)部熔絲點位圖代碼并保存，用破解器將點位圖代碼寫入新PAL芯片中，再將寫好新芯片悍回電腦板，裝回游戲機后通電試機，故障排斥。

分析故障原理時總結：數(shù)字可編程芯片和傳統(tǒng)電氣元件不同，維修時不能簡單替換，除了需要相同硬件，還需要獲得芯片內(nèi)部源代碼，才能替換原芯片。破解常用可編程芯片技能是今后電氣維修需要的重要經(jīng)驗，掌握后才能自信面對各類新型數(shù)字設備。維修完成后恢復設備所有端口接線，重新緊固螺絲，清掃內(nèi)部灰塵和雜物，最后裝配設備外殼。填寫設備檢修日志，建立技術檔案和填寫檢修記錄。

審核編輯：湯梓紅