瓦里安23EX加速器內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)及其常見故障的分析

査玉華 李 巍 荊 斌

1 引言

醫(yī)用直線加速器的加速管通常是由無氧銅制成，無氧銅的膨脹系數(shù)較大，溫度的變化將引起加速管發(fā)生膨脹或收縮，從而導(dǎo)致行波加速管工作頻率或駐波加速管諧振頻率的變動，影響加速管的工作。但是，加速器的RF驅(qū)動器、脈沖變壓器、速調(diào)管或磁控管、加速管、聚焦線圈和偏轉(zhuǎn)線圈等許多部件在工作時會產(chǎn)生大量的熱量，為了保證加速器工作的穩(wěn)定性，必須使系統(tǒng)保持相對恒溫的狀態(tài)，目前應(yīng)用的醫(yī)用直線加速器通常采用水循環(huán)系統(tǒng)進行自動溫度控制。溫控系統(tǒng)是整個加速器系統(tǒng)的一個重要組成部分，雖然在加速器系統(tǒng)中所占的比重并不大，但卻起著重要作用。

2 內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)

2.1 恒溫水循環(huán)系統(tǒng)

恒溫水循環(huán)系統(tǒng)一般分為兩種：一種是一次恒溫水循環(huán)系統(tǒng)；另一種是二次恒溫水循環(huán)系統(tǒng)。前者是由溫控機組輸出的恒溫水進入到加速器內(nèi)部各部件系統(tǒng)中直接對其進行冷卻，然后回到溫控機組的儲水箱中。后者是由溫控機組輸出的恒溫水通過連接管路進入到加速器內(nèi)部一個專用的熱交換器中，與二次水循環(huán)系統(tǒng)進行熱交換，然后回到溫控機組的儲水箱中，此系統(tǒng)為外循環(huán)系統(tǒng)。同時由二次水循環(huán)系統(tǒng)對整個加速器內(nèi)部各部件系統(tǒng)進行冷卻，二次水循環(huán)系統(tǒng)在加速器內(nèi)部也是一套完整的水循環(huán)系統(tǒng)，即稱為內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)。

2.1.1 一次恒溫水循環(huán)系

一次恒溫水循環(huán)系統(tǒng)雖然成本低、設(shè)計方便、結(jié)構(gòu)簡單，但在常規(guī)制冷方式下控溫精度不高(≥±1℃)，同時水質(zhì)較差、易對加速器部件污染或損壞。因此，越來越多的醫(yī)用加速器采用二次恒溫水循環(huán)系統(tǒng)。瓦里安公司的23EX醫(yī)用電子直線加速器也是采用二次恒溫水循環(huán)系統(tǒng)。

2.1.2 二次恒溫水循環(huán)系統(tǒng)

二次恒溫水循環(huán)系統(tǒng)的內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)水溫精度可以設(shè)定比較高(≤±0.5 ℃)，而且因其內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)相對獨立，水質(zhì)得以保證，減少了對加速器部件的污染及故障，對外循環(huán)系統(tǒng)的制冷要求較低，盡管增加了加速器的設(shè)計制造成本，但優(yōu)勢仍很明顯。

2.2 23EX的內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)

23EX的內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)大致可以分成三部分：①由內(nèi)循環(huán)水箱、水泵組件、熱交換器、全路水質(zhì)過濾器等部件組成，主要負責儲水、水循環(huán)、與外循環(huán)系統(tǒng)進行熱交換及保證水質(zhì)等功能；②由三大回路組成，即速調(diào)管冷卻回路，速調(diào)管線圈、環(huán)流器、RF負載冷卻回路，支路水質(zhì)過濾器、RF驅(qū)動器回路以及相應(yīng)的流量傳感器和連鎖開關(guān)等，主要對相關(guān)部件進行冷卻；③由兩個旋轉(zhuǎn)接頭和四大回路組成，即波導(dǎo)、偏轉(zhuǎn)磁鐵線圈冷卻回路，加速管線圈、能量開關(guān)、流量表冷卻回路，KV熱交換器、漂移管線圈、狹縫線圈及波紋延伸管的冷卻回路，X線靶冷卻回路，以及相應(yīng)的流量傳感器和連鎖開關(guān)等。作用也是對相關(guān)部件進行冷卻并顯示內(nèi)循環(huán)水的流量，并且在相關(guān)回路循環(huán)水流量不足時及時給出聯(lián)鎖并報警。

3 內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)常見故障

3.1 故障現(xiàn)象之一

開機晨檢，電子線各檔出束正常，檢至15X線檔時，出現(xiàn)“PUMP”、“FLOW”和“MFIL”等聯(lián)鎖，機器不能工作。

檢查分析：檢查加速器內(nèi)循環(huán)水溫度顯示為47℃(正常應(yīng)為40 ℃±3 ℃)、壓力顯示為0 psi(正常應(yīng)為78 psi—磅/平方英寸)，外循環(huán)水溫度顯示為17 ℃(正常)、壓力顯示為25 psi(正常)，外循環(huán)水溫控閥處于關(guān)閉狀態(tài)。分析認為由于溫控閥關(guān)閉，使得外循環(huán)水不能與內(nèi)循環(huán)水進行熱量交換，致使內(nèi)循環(huán)水溫度升高，從而引起水泵停止工作。檢查溫控閥工作電源(24 VAC、10 VA)缺失，從熱交換示意圖(說明書圖號：100015185)上，溫控閥的工作電源來自于T1變壓器，檢查T1初級的保險管(0.1 A)開路。該保險管設(shè)計值偏小，更換為0.5 A的保險管后，溫控閥恢復(fù)正常，待內(nèi)循環(huán)水溫度降到40 ℃后重新開機晨檢，加速器工作正常。

3.2 故障現(xiàn)象之二

加速器正常工作過程中出現(xiàn)“PUMP”、“FLOW”和“MFIL”等聯(lián)鎖，停止工作。

檢查分析：內(nèi)循環(huán)水控制箱上的指示燈不亮。分析熱交換示意圖(同上例)，在T2變壓器上端標示“LAMP/RELAY SUPPLY 12 VDC±2 VDC”的字樣，表明T2變壓器向指示燈和繼電器供電，測量其提供的12 VDC無電壓，檢查發(fā)現(xiàn)T2初級的F3保險管(0.1 A)開路，懷疑與上例一樣，額定電流過小，更換為0.5 A的保險管后，再開機聯(lián)鎖消失，加速器恢復(fù)正常。

3.3 故障現(xiàn)象之三

加速器正常工作過程中，轉(zhuǎn)動機架時偶爾會出現(xiàn)“FLOW”、“MFIL”等聯(lián)鎖，停止工作。

檢查分析：檢查加速器內(nèi)、外循環(huán)水溫度和壓力均顯示正常值，結(jié)合故障聯(lián)鎖出現(xiàn)在機架轉(zhuǎn)動時這一現(xiàn)象分析，判斷故障出在機架部分的內(nèi)循環(huán)水回路上，當故障再次出現(xiàn)時，逐個測量機架上的內(nèi)循環(huán)水回路上的4個水流量壓力開關(guān)(說明書圖號：856186)，如果內(nèi)循環(huán)水總壓力指示正常而某一開關(guān)開路，則表明這個流量開關(guān)損壞。關(guān)閉水泵，卸下流量開關(guān)，一般情況下會發(fā)現(xiàn)，開關(guān)里的彈簧或壓力傳感器表面有水銹，用細砂紙清潔后可使其恢復(fù)正常。

同樣的流量開關(guān)在機座上速調(diào)管邊上也有4個(只是壓力值不同。說明書圖號:100016559)，這些開關(guān)的損壞也會引起相同的故障聯(lián)鎖，必要時也要仔細檢查。

3.4 故障現(xiàn)象之四

加速器正常工作過程中，出現(xiàn)“FLOW”、“MFIL”等聯(lián)鎖，停止工作。

檢查分析：檢查加速器內(nèi)、外循環(huán)水溫度和壓力均顯示正常值，測量上例中提到的8個流量開關(guān)均為正常，此時基本可以排除內(nèi)循環(huán)水回路的壓力故障，檢查脈沖變壓器和速調(diào)管油箱內(nèi)高壓絕緣油的油量。首先，通過觀察窗查看油位是否到達設(shè)定位置，為準確起見，可以測量油位開關(guān)(說明書圖號：1100345)J7插座的C、D腳，如果開路，則表明油量不夠，需補充絕緣油至油位開關(guān)剛剛閉合為止。另外，如果遇到油位開關(guān)本身開路損壞的情況，此時如手邊若沒有備用的油位開關(guān)可替換，可以在保證油位合適的前提下將J7插頭的C、D腳短路以應(yīng)急，待有備件時應(yīng)盡快更換。

3.5 故障現(xiàn)象之五

使用2年以上的機器，頻繁出現(xiàn)“FLOW”、“MFIL”等聯(lián)鎖，但可以用開機鑰匙重新開機清除，有時一天要多次出現(xiàn)，影響工作。

檢查分析：檢查水流量開關(guān)、油位開關(guān)等均正常、內(nèi)循環(huán)水的壓力顯示為正常的78 psi，排除水路和油位的故障后，將該壓力調(diào)為80 psi，機器工作正常。分析認為，由于內(nèi)循環(huán)水泵工作時間過久，導(dǎo)致其壓力減小，而壓力表也因年久指示值不準，實際壓力卻在降低，使得8個流量開關(guān)中的某個處于臨界狀態(tài)，測量時很難測到其開路狀態(tài)，但實際上只要出現(xiàn)一個開路脈沖時就會引起“FLOW”聯(lián)鎖。此時適當增加內(nèi)循環(huán)水壓力，則可以排除這種故障。

4 結(jié)語

內(nèi)水循環(huán)恒溫系統(tǒng)是加速器的重要組成部分，為了保證醫(yī)用直線加速器工作性能的穩(wěn)定，對于加速器的維護人員來說，應(yīng)該熟知內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)，準確、快速判斷并修復(fù)系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)的故障，對提高加速器的開機率、延長其使用壽命具有一定的重要意義。

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