SEDECAL移動式X射線攝影機的應(yīng)用

孟 慶

SEDECAL移動式X射線攝影機的應(yīng)用

孟 慶①

目的：對移動式X射線攝影機在臨床應(yīng)用中出現(xiàn)的高壓回路特殊故障案例進行判斷、分析，以提供切實可靠的維修依據(jù)。方法：依據(jù)故障代碼初步判斷故障部位，采用分步排除法對其進行分析、判斷，并確定故障的原因所在。結(jié)果：通過案例分析對該型號移動DR的高壓逆變元件、驅(qū)動電路、波形判斷及輸出高壓放電等問題有了進一步了解，便于對設(shè)備故障進行排除。結(jié)論：對X射線攝影系統(tǒng)高壓電路特殊故障案例的分析及排除，尤其是對逆變電路的分析，使X射線攝影機出現(xiàn)高壓過載時可及時采取相應(yīng)的維修方法。

IGBT模塊；逆變器；高壓發(fā)生器

[First-author’s address] Purchasing and Supply Division of The First People's Hospital of Jiashan County, Jiaxing 314100, China.

西班牙賽德科SM-50HF移動式DR X射線攝影機主要用于醫(yī)療單位放射科、病房和手術(shù)室，是一種非常便利的X射線攝影的設(shè)備，其特點為：①低能耗，佳能CXDI系列平板探測器提供更科學(xué)的160 μm像素和3.2 LP/mm的空間分辨率；②功率大，對電源的要求低，系統(tǒng)具有50 kW的高壓發(fā)生器?？梢暂敵?0～500 mA、40-150 kV的X射線；③中文界面、簡單易用，卓越的佳能操控軟件和15英寸的觸摸式顯示屏，除可以處理、存儲圖像和瀏覽診斷外，還可通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)將圖像傳輸?shù)絇ACS系統(tǒng)中[1-3]。

1 移動式X射線攝影機IGBT模塊

絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點[4-6]。GTR飽和壓降低，載流密度大，驅(qū)動電流較大；MOSFET驅(qū)動功率很小，開關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。整流橋IGBT模塊綜合了以上兩種器件的優(yōu)點，驅(qū)動功率小而飽和壓降低，適用于直流電壓≥600 V的變流系統(tǒng)，如交流電機、變頻器、開關(guān)電源、照明電路及牽引傳動等領(lǐng)域(如圖1所示)。

圖1 整流橋IGBT模塊結(jié)構(gòu)

整流橋IGBT的開關(guān)作用是通過加正向柵極電壓形成溝道，給PNP晶體管提供基極電流，使IGBT導(dǎo)通。反之，加反向門極電壓消除溝道，切斷基極電流使IGBT關(guān)閉切斷(如圖2所示)。

圖2 DC Bus(直流母線逆變器的DC-BUS+和DC-BUS-)

2 IGBT模塊故障案例

在X射線攝影機曝光過程中出現(xiàn)E09錯誤：即發(fā)生器過載錯誤[1-3]。由于產(chǎn)生電弧或者探測出高壓電路(X射線管、高壓變壓器或高壓電纜)運行故障IGBT模塊故障(過熱或IGBT錯誤)，曝光被中斷。使用未進行預(yù)熱的冷X射線管進行高功率或長時間曝光時將顯示警示。

3 案例分析判斷及檢測

出現(xiàn)E09錯誤原因：①X線球管損壞；②高壓變壓器和高壓電纜損壞；③IGBT模塊損壞；④高壓逆變模塊信號控制板問題；⑤攝影或者透視中過負載。

(1)選擇40 kVp、10 mA和80 ms的曝光條件(均為最小的工作條件)，按手閘曝光并且檢查X射線管陽極旋轉(zhuǎn)情況；如果陽極旋轉(zhuǎn)不正常，檢查陽極旋轉(zhuǎn)啟動、運轉(zhuǎn)線圈及啟動電容，保護、驅(qū)動電路附件。

(2)如果陽極旋轉(zhuǎn)正常，做1次曝光。①若顯示“09”或“Generator Overload”進行逆變模塊測試；②若曝光正常，轉(zhuǎn)至下一步驟。

(3)每次增加10 kV，用同樣的mA和時間值再次曝光：①如果再次出現(xiàn)“E09”或“Generator Overload”，或者曝光在80 ms之間被切斷，執(zhí)行高壓變壓器測試中后續(xù)步驟。②如果無報錯出現(xiàn)，持續(xù)以10 kVp/次增加kV值(60 kVp，70 kVp，80 kVp等)進行逐次曝光。如果未出現(xiàn)“E09”或“Generator Overload”或者曝光在80 ms之間被切斷則執(zhí)行高壓變壓器測試中的后續(xù)步驟。如果“E09”或“Generator Overload”在最高kVp檔次均未出現(xiàn)且曝光未在80 ms之前切斷則表明高壓變壓器和高壓電纜良好，該情況是X光機在高mA值下曝光導(dǎo)致E09或“Generator Overload”錯誤。

3.1 逆變模塊測試

(1)關(guān)閉發(fā)生器斷開主電源，拆掉發(fā)生器電器的外罩等待逆變器DC Bus完全放電。當放電完全時充放電監(jiān)視板上的Led將完全熄滅后在DC-BUS+和DC-BUS-之間做一根短接線。確認BUS之間的電壓＜10 V。

(2)用萬用表的Rxlk擋或二級管檔測量每個IGBT的C2E1(正極)和E2或C1(負極)之間。用不同的極性重復(fù)測量C2E1(負極)和E2或C1(正極)之間。若所測值為3.5 kΩ左右，則所測管為含阻尼二極管的IGBT管，若所測值為50 kΩ左右，則所測IGBT管內(nèi)不含阻尼二極管。通常對于數(shù)字萬用表，IGBT管的C、E極間正向壓降約為0.5 V[7-10]。

(3)測量后拆除短接在DC Bus上的短接線，否則發(fā)生器將遭到嚴重損壞。

(4)任何IGBT管短路，其整個開關(guān)模塊均需更換。如果IGBT無問題，拆除兩個IGBT連接到高壓變壓器上的屏蔽電纜P1，P2和P3。各自完全分離且不能接地短路，否則產(chǎn)生嚴重損害。

(5)將高壓控制板上的撥碼開關(guān)3000SW2-2撥在ON上，打開主電源和發(fā)生器后曝光：①如果出現(xiàn)“E09”或“Generator Overload”或者曝光在80 ms前被切斷，應(yīng)更換整個逆變器，如無法更換則需檢查逆變器中電容C9和電感L1，更換所有的IGBT和IPM驅(qū)動板；②如未出現(xiàn)“E09”或“Generator Overload”且曝光在80 ms之前未被切斷，需執(zhí)行高壓變壓器測試中后續(xù)步驟。

(6)關(guān)閉發(fā)生器，斷開主電源。設(shè)置高壓控制板上的撥碼開關(guān)3000SW2-2在OFF位置。并將逆變器與高壓變壓器之間的屏蔽線P1、P2和P3連接好。

3.2 高壓變壓器測試

(1)用示波器測波形：①探頭1連接高壓控制板的+mA(TP14)；②探頭2連接高壓控制板的-mA(TP13)；③基準時間為10 ms/格，電壓為1 V/格。

(2)打開主電源和發(fā)生器，將高壓控制板上的撥碼開關(guān)3000SW2-4調(diào)至ON上，選擇50 kVp、25 mA和50 ms。

(3)曝光1次檢查其兩波形是否對稱。如果不正常檢查：①高壓變壓器上的mA測試點是否正確的連接并且被良好的保護；②高壓變壓器上的插頭J1被正確的連接并且被良好的保護；③J1-D與P4-7，J1-E與P4-6，J1-B與P4-2，J1-C與P4-1之間的連通情況。檢查是否正確的連接好并且被良好的保護；④如果此時檢查后波形依然不正常，更換高壓變壓器。

(4)如果波形正常，關(guān)閉發(fā)生器斷開主電源。

(5)從高壓變壓器上拆掉高壓電纜，然后注滿油。

(6)在高壓控制板上、FIL(TP8)與+5V(TP2)之間作一根短接線。

(7)打開主電源和發(fā)生器，選擇50 kVp、50 mA和50 ms。

(8)示波器測波形：①探頭1接高壓控制板上+kV(TP11)；②探頭2接高壓控制板上-kV(TP12)；③基準時間10 ms/格，2 V/格；④曝光1次，檢查兩波形應(yīng)是對稱的。

(9)從50～110 kV用同樣時間曝光，檢查波形對稱性及電壓相近程度。

(10)選擇設(shè)備允許的最高kV和最高曝光時間。但是不可超過110～130 kVp限制，曝光數(shù)次后檢查波形是否正確。如果在任何檔上波形對稱性不在±10%以內(nèi)，則需更換高壓變壓器[11-13]。

(11)若有備用球管則在備用球管重復(fù)上述過程。

(12)若一切正常則高壓變壓器良好，機器故障可能出現(xiàn)在球管或高壓電纜上。為確定球管何時放電，需進行球管測試，無論如何其球管必須更換。

(13)將高壓控制板上的撥碼開關(guān)3000SW2-4調(diào)至OFF位置上，并且拆除FIL(TP8)與+5V(TP2)之間的短接線。

3.3 X線球管測試

(1)為確定球管放電的情況，必須盡快更換球管以避免對高壓發(fā)生器的潛在危險。選擇40 kVp、10 mA和100 ms條件曝光1次，然后每次增加10 kV曝光。如果出現(xiàn)“E09”或者“Generator Overload”轉(zhuǎn)到高壓變壓測試。如果不出現(xiàn)，繼續(xù)以每檔10 kVp增加，在每個kV檔曝光。如果在任何一檔kVp出現(xiàn)“E09”或“Generator Overload”則說明球管在所選擇的當前kV上出現(xiàn)絕緣問題。如直到最高kVp仍不出現(xiàn)“E09”或“Generator Overload”則說明放電可能是由于mA或kw導(dǎo)致的。

(2)選擇最小kVp，mA和100 ms曝光，然后增加mA直到出現(xiàn)錯誤，可知球管不放電工作的最大允許mA。如果不出現(xiàn)“E09”或“Generator Overload”轉(zhuǎn)到下一步。

(3)如果球管一直不放電，則問題涉及kw=kV× mA，在控制臺上選擇100 ms增加kV和mA。到達出現(xiàn)“E09”或“Generator Overload”的點。這表明球管能夠承受的kV和mA的近似值，同樣這一值可能在球管溫度升高以后改變。

3.4 隨機性報“E09”或“GENERATOR OVERLOAD”錯誤

如果機器一切正常，但隨機出現(xiàn)“E09”或“Generator Overload”時檢查：①高壓控制板P5-3的IGBT FAULT(IGBT故障)信號是否為低電平(邏輯0)，如果有噪聲，檢查高壓控制板的P5-3和兩個IMP驅(qū)動板的J2-4針之間松散連接；②如果曝光時IGBT FAULT信號有效，試著隔離信號，這可能是由于其他外部設(shè)備噪聲所致，也可能在選擇高功率曝光或主電源電壓下降超過10%時出現(xiàn)[14-15]。

4 結(jié)語

維修X射線攝影機故障時首先要參閱相關(guān)資料，熟悉掌握整機原理。對出現(xiàn)的故障現(xiàn)象進行認真分析，判斷其故障大概范圍及原因。通過測量電壓、波形、元器件等鎖定故障部位。切不可盲目動手拆機，以防故障擴大。平時應(yīng)仔細觀察正常工作狀態(tài)，熟知設(shè)備的工作步驟、流程，出現(xiàn)故障時則容易對比判斷，并起到事半功倍的作用。日常應(yīng)加強維護保養(yǎng)，除灰緊固松脫部位，將故障消滅在萌芽狀態(tài)。

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Applications of SEDECAL mobile X-ray radiographic units

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MENG Qing// China Medical Equipment,2014,11(2):58-60.

Objective: Mobile X-ray radiographic Units to appear in the clinical application of high voltage circuit judge special case of failure, the analysis in order to provide effective and reliable service basis. Methods: Preliminary judgment based fault location fault code, using stepwise exclusion analyze, judge, and determine the cause of the failure lies. Results: The high-voltage inverter element models of mobile DR, the driver circuit, the output voltage discharge waveform judgment and other issues have a better understanding, to facilitate the exclusion of equipment failure. Conclusion: Special case of X-ray radiographic Units failure high voltage circuit analysis and troubleshooting, especially for the inverter circuit analysis, X-ray radiographic appear to take timely and appropriate repair method when high pressure overload.

IGBT module; Inverter Generator; High voltage generator

1672-8270(2014)02-0058-03

R812

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.02.021

2013-10-27

①嘉興市嘉善縣第一人民醫(yī)院采購供應(yīng)科 浙江 嘉興 314100

孟慶,男,(1973- ),本科學(xué)歷，工程師。嘉興市嘉善縣第一人民醫(yī)院采購供應(yīng)科，從事設(shè)備科日常行政管理、實習(xí)生帶教工作及主管全院醫(yī)療器械維修工作。