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记一次ICP蠕动泵电机维修经历

艾科尔特无机仪器室安装了一台最早的ICP-AES原子发射光谱分析仪，设备购置于2002年，至今已迈过了16个春秋。它曾对于公司早期科研、生产的作用可谓功不可没，一代代的分析工作者更是将它奉为上宾，细心呵护与保养，而它也回报公司每年提供了成千上万的样品数据，高效精准地服务了危废治理生产与科研。正因为如此，设备的每一次故障都牵动着实验室还有其他生产、研发部门的神经，好在都可通过正常的维修保养顺利解决。可是接下来本次因为蠕动泵电机的故障却着实让实验室难熬了一回，下面将记录此次维修的全过程：

图1　故障罢工的VISTAMPX，一副老态龙钟模样

2018/2/9出现进样蠕动泵在选择快泵清洗时不能正常提高泵速，所以无法完成连续进样。果断报修，安捷伦公司也很快发出相关配件，工程师于2天后上门排查状况，发现此款VISTA MPX型号的ICP自2006年停产以来超过10年，厂家通常保证主机停产后10年的维修配件供应，所以寄来的配件是误为720系列ICP的步进电机及一些控制电路板，所以根本无法往下一步维修。工程师于*杰现场提出两个方案：一是改用外置蠕动泵。但我们觉得这样会导致上机人员频繁去控制外置蠕动泵调速开关来完成一次完整进样，如此循环肯定不可取。二是放弃维修，拟寻找以旧换新的方式。但是考虑到这样一来肯定是要经历长时间的一个过程，而且基本就是重新购置一台新机。远水解不了近渴，所以也加以否定。巧妇难为无米之吹，维修工程师缺少相对应的配件也是寸步难行。接下来怎么办呢？
首先，我们认为，既然排除了控制电路与供电电源故障，并且确认故障起因为工作了十几年的小小直流电机闹了情绪，另外安捷伦自从瓦里安并购光谱生产线以来，开发了两代全新5100与5110产品，前面的老款瓦里安型号光谱仪自然不怎么关照了。所以思来想去，只能走自救的路子了。那就从替代电机入手吧。首先要解决的是时间问题，所以先从国内生产的各类电机开始寻找替代品。因此想先到电子市场淘一淘，看看有无类似的直流电机。另人遗憾的是，正值春节前后的档口，一般店铺都早早关门，春节后又姗姗开工，所以只能耐心等待。终于熬到春节结束后的2月27日，先将主机上的电机小心拆卸下来包好就自个来到了赫赫有名的华强北电子市场，从赛格一楼开始一个个柜台搜寻，终于在二楼的2820号柜台前有电机的样机出售，拿出拆卸下来的电机去对照，挑选了一款12V的电机，可是电机上没任何参数可寻，只能要求用12V电源进行了一番测试，发现运转正常。然后用游标卡尺测量了安装孔距、轴径等参数，发现都不太符合。店老板声称，他这里的电机型号算是最全的，我们的原装电机是荷兰产，属欧州标准，国内根本没货。所以只好先买下两个小电机，但是接下来要做好如何安装与各种手工加工的准备。事先提前通知了安捷伦工程师下午过来一起试验。
试验正式开始，经过仔细对着两个不同电机端详良久，辅以卡尺充分丈量过后，发现前后两电机关键不同之处在于：
1)        原装电机转轴径3.0mm，而买回来的国产电机转轴径3.5mm。
2)        国产电机缺少传送齿轮。
3)        原装电机固定底板的安装孔距是28 mm，而国产电机的预留孔距只有26mm。
基于以上因素，务必有的放矢解决以下问题：
1)        采用乾坤大挪移法，把原装电机上外壳拆解下来套接到国产电机机身，并加以固定，然后将底板再固定到外壳。
2)        依然是拆借原装电机上的齿轮下来，安装到国产电机转轴上。

图2  拆借大挪移前的样子

下面就是艰难而富有探索的金工练兵过程：
第一步：取下齿轮。
想一想如何从转轴上取下那个稳稳当当的小齿轮呢？难道用暴力撬松，显然不行，因为这样、肯定会造成齿轮变形或产生裂痕，千万不要小瞧这个小小的物件，少了它，就没法往下试验下去了。何况还要经历后面几经磨练的一拆二装过程。通过咨询行业高手并查阅了相关资料，终于找到了确信无疑的法宝，那就是采用热胀冷缩的法子。
先想到的是用防风火机来烤，结果火机烧了八个，只将那个小齿轮子挪动了一小步。

图3  看看烧毁的防风火机并排的壮观场面

后来想借用AA乙炔火焰来煅烧，但是转念一想，操作不易掌握，而且有一定的危险系数，果断放弃。转而灵机一动，想到咱们实验室是有酒精喷灯的呀，于是费了一番劲找到了它，开工吧，将酒精喷灯经过预热准备，稍后就发出了有力的直冲冲的酒精焰，事先准备好两把尖嘴钳、一把锤子，然后带上线手套，一手拿着电机将齿轮一头对准酒精焰开始烘烤，直至齿轮变得通体通红，然后两人各一把尖嘴钳轻轻用力往外拔，很快将齿轮成功拿下。

图4  给力的酒精喷灯

第二步：拆卸原装电机的外壳。
这下遇到前所未有的难题，对于化工党来说，机械方面的经验几乎为零。面对坚硬的机械外壳与灵活转动的轴承，只能望机兴叹，偶尔还能想起中学物理学过的丁点直流电机的工作原理，知道所谓的定子与转子，永磁与电刷。怎么办，借助万能的互联网吧，百度来帮忙。于是找来拆解的图示：

图5  拆电机轴的教案

接下来先从最薄弱的两个电极脚进行攻破，用尖嘴钳轻松将电极拔出，然后用小一字螺丝刀伸入内部，借助杠杆力也很快将尾部密封金属片取下，终于露出了电机内部的线圈与转子部分。但是如何将他们最后取出，还是费了一番周折。是不太敢轻易地敲打电机外壳顶部，因为一旦用力过猛将导致金属变形，那么后面的套接也就无法实现了。最后使用六角板手活套将其用力顶出。

图6  这才是顶出后的电机线圈绕组

至此并没有因此而结束拆卸工作，因为还剩下最难的就是活动轴承部分如何从外壳上取下来了，百思不得其解之下，终于想到好象哪儿见过老电工师傅是怎么砸出大电机轴承的。下面将电机外壳倒置，下方保持接触面平整，然后用十字螺丝刀砸花空心轴套，后用尖嘴钳将其挑出，最后才算完成了电机外壳的完整取出。

图7  难缠的轴承密封拆卸

第三步：切割国产电机转轴。
这一步没有什么投机取巧之处，老老实实用锉刀耐心地按原装电机预留尺寸锉掉多余部分。
第四步：打磨电机轴。
此步有一个特别注意的技巧，就是用从原电机上拆卸下来的一个转轴上的小密封圈来测量是否打磨到位。另外此步还有一个关键，就是不能用挫刀直接对着静止的转轴进行打磨，变通一下的办法是让电机轴转动起来，然后只要将锉刀稍用力平稳地停放于需打磨的表面即可，期间要不断用测量工具进行测量，以免较矫枉过正，导致后面仍然无法往下走了。

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图8  测量的小工具就是手中的小金属环

第五步：将齿轮嫁接到打磨过的国产电机轴上。
此步是第一步取下齿轮的逆过程，自然就想到该如何处理了。过程的关键在于要时刻注意齿轮不能安装偏了，发现不对头时尽快矫正，否则必然导致反复拔插，最后损坏了齿轮也是白瞎忙了。
第六步：将国产电机缠绕生料带后悬入原装电机外壳，测量电机上齿轮与蠕动泵减速箱适合的触点位置，然后找到适合高度的垫片来控制间隙。最后确定位置后将原电机外壳与国产电机外壳用电工胶布缠绕数圈固定。

图9  成品就是它了

第七部：参照原装电机与减速箱的安装过程将新的电机安装到位，然后试机。
试机结果发现，电机空转正常，但是加上负载也就是泵管与压盖后就立即停止不动，此次试验暂告一段落。但是试验至此，肯定不甘心半途而废，所以重新又踏上了寻找新电机的征程。这次从赛格电子市场转到都会100，再转到老华强电子市场，最后在一家店铺前停下来，原来那里正好有专用电源测试各类电机，经过电压与电流测试，找到一款低转速但输出电流达到3.3A，说明有可能它的动力是强劲有力的，于是果断从他那里买下一个低转速与另一个高转速电机，因为此刻我们仍然不知道应该选择转速高还是低好。买回来后，约好工程师3月2日周五过来一起试机。此次试验较第一次省去了拆卸的烦琐手续，但是对新电机转轴的切割与打磨及至后面的测量与安装是必不可少的过程。万幸的是经过新一轮测试，电机基本可满足要求，唯一不足之处在于电机启动前不能带负载，须待电机启动后再上紧泵管与压盖。经过ICP点火稳定后用钇标测试精密度，结果表现很亮眼，与之前使用原装电机时的精密度并无二致。
至此，ICP蠕动泵电机的维修并没有因此止步。因为这种替代的电机毕竟不是专用于蠕动泵而制造的，所以其使用寿命应该不会太长，按卖家的说法是可使用到1000个小时，但为了确保今后故障再次发生时不至于耽误太长时间，找到原厂电机或是按原欧州标准制造的电机才是解决问题的王道。经过大量信息搜索，找到了两家代理从国外采购的经销商，索取了技术资料与报价，了解到此款电机并无现货，但可定制生产，所以也并非原厂配件，经过对电机参数与详细尺寸的比对，安捷伦工程师判断它是最接近理想的电机。随后一并将供货信息交于安捷伦公司跟进服务。小小电机要从国外订购，通常货期要在6～8周，待到货后再行替换。

图10  以上为国外电机的部分参数与详细尺寸

本次对VISTA MPX蠕动泵电机维修经历体会有以下几点：
1)        在修理经验缺乏的情况下，应慢慢从简单问题入手，通过查阅前人总结的相关对应的资料找到启发，先大致了解一下应注意的问题点，同时也学习一下基本工作原理。
2)        维修过程一定是慢工出细活，不可急躁，因为要在缺少正式配件情况下自己手工加工替代件，肯定会遇到各种障碍，每一步都要慎重考虑，不要因此影响一下步进行，否则只能就此中断，而且变得无法挽回，因为原配件可能只有一个，损坏了自然就只能中止了。
3)        对设备维修保养应抱有极大兴趣以及对工作的一份责任心，这点还是很重要的，虽说可能有些夸大其辞了，但就是这个理。