醫(yī)療電氣設(shè)備的安全檢修技術(shù)探討

阜外華中心血管病醫(yī)院 陶 霖 李耀臻

醫(yī)療電氣設(shè)備的安全檢修技術(shù)需要在充分考慮電網(wǎng)安全、環(huán)境等要求下針對性分析設(shè)備運行可靠性和安全性的檢修要求。而醫(yī)療設(shè)備運行過程當(dāng)中不可避免地要讓患者和帶電設(shè)備相互接觸，為了減少可能存在的安全隱患，也應(yīng)對醫(yī)療電氣設(shè)備的安全檢修技術(shù)措施進(jìn)行探討，旨在為今后的工作提供參考依據(jù)。大量研究表明電氣設(shè)備的事故是因為絕緣材料質(zhì)量過低所導(dǎo)致，在電氣設(shè)備的運行過程當(dāng)中承受電、熱等多重因素作用，使得絕緣性能裂化最終引起設(shè)備故障。對此，要進(jìn)一步提升電氣設(shè)備運行時的安全可靠程度，在壽命周期之內(nèi)不產(chǎn)生嚴(yán)重故障。早期的故障后檢修會產(chǎn)生各種不量后果，因此故障前安全檢修工作的意義會更加突出。

1 醫(yī)療電氣設(shè)備的安全檢修

1.1 變壓器檢查監(jiān)測

電力變壓器是變電站的主要電氣設(shè)備，并且在長時間的運行當(dāng)中化合物會受到電場、水分和溫度等多個方面的作用，逐漸劣化并引起故障。在一些絕緣局部場強(qiáng)集中的部位出現(xiàn)局部缺陷時（例如產(chǎn)生氣泡）就會引起局部放電，且局部放電的直接結(jié)果就是對絕緣產(chǎn)生侵蝕和損傷。局部放電可以通過檢測伴生高頻、特高頻電流脈沖、超聲脈沖來進(jìn)行診斷，并且由于電信號比較微弱，運行當(dāng)中對于電磁干擾的判定則是抑制局部放電監(jiān)測的主要方面。例如變壓器內(nèi)部產(chǎn)生局部放電情況，變壓器中性點和外殼接地處安裝線圈就可以完成電流脈沖的檢測。綜合來看變壓器局部放電的監(jiān)測方法包括脈沖電流法和超聲檢測法，兩種方法的優(yōu)勢和劣勢條件各有千秋，前者對于局部放電的檢測結(jié)果非常出色，但外界電磁抗干擾能力較差；后者的外界電磁抗干擾能力出色，不過由于靈敏度的缺陷使得機(jī)構(gòu)振動產(chǎn)生的影響較為明顯。

在變壓器的油中溶解氣體在線監(jiān)測方案當(dāng)中，當(dāng)前使用最為廣泛，也最常見的方法是基于實驗室分析所開展的油色譜法，利用現(xiàn)場的油樣品進(jìn)行實驗評估，借助在線監(jiān)測系統(tǒng)對設(shè)備的運行過程進(jìn)行全方位監(jiān)測與評估，并且將檢驗周期縮短至分鐘級別，不會因為取樣實驗環(huán)節(jié)產(chǎn)生人工誤差而影響到故障的判定。如三比值法就是基于實驗數(shù)據(jù)獲得的結(jié)果，故障準(zhǔn)確率可以達(dá)到較高的水準(zhǔn)。

油中微水含量的檢測目的是為了對變壓器絕緣強(qiáng)度進(jìn)行判定。油中含水量與油絕緣強(qiáng)度密切相關(guān)。氣體法、色譜法和庫倫法都是常見的監(jiān)測方法，在這些方法當(dāng)中庫倫法是應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)措施。

繞組變形的監(jiān)測過程通常會涉及到繞組的尺寸變化和形狀變化，且這些變化是不可逆變化。出現(xiàn)異常狀況后都會導(dǎo)致一些不對稱的曲翹變形或匝間短路問題。繞組本身就是故障發(fā)生率較高的部分，絕緣解體大多也是因為繞組變形所引起。目前我們常使用SCI法作為判定的主要依據(jù)。

1.2 電容型設(shè)備故障檢修

電容型結(jié)構(gòu)的設(shè)備在系統(tǒng)當(dāng)中占據(jù)了很大的比例，此時可以通過在線監(jiān)測的方式來進(jìn)行檢修，例如三相不平衡法。該檢修方法的基本原理是將三個電容型設(shè)備進(jìn)行聯(lián)系，如果三相電源電壓對稱且設(shè)備電容量保持相同，則說明中性點無電流；反之，但有設(shè)備出現(xiàn)缺陷問題時，則三相不平衡電流會出現(xiàn)在中心點區(qū)域?？紤]到三相電源電壓并不可能完全對稱，再加上雜散電流的干擾，該方法在某些特殊環(huán)境下的準(zhǔn)確率可能會受到影響。

1.3 紅外診斷

電氣設(shè)備的工作狀態(tài)和熱量之間密切相關(guān)，而紅外監(jiān)測診斷技術(shù)是目前比較成熟的在線監(jiān)測技術(shù)。電氣設(shè)備的熱源類型眾多，但運行過程可能出現(xiàn)的致熱效應(yīng)通常情況下不產(chǎn)生負(fù)面影響，除非是某個部位出現(xiàn)絕緣故障、性能劣化時，介質(zhì)損耗加大會直接讓局部致熱效應(yīng)提升產(chǎn)生故障問題。

紅外診斷電氣設(shè)備故障的基本方法是根據(jù)溫度來進(jìn)行判定，尤其是某些顯示溫度過高的部位按照相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)備故障等級與狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測后，就可以確定設(shè)備負(fù)荷或其他環(huán)境溫度條件產(chǎn)生改變情況下紅外診斷的結(jié)果。例如環(huán)境溫度低，設(shè)備的溫度閾值雖然在國家標(biāo)準(zhǔn)的限定范圍之內(nèi)，但是在環(huán)境溫度發(fā)生改變之后，設(shè)備會因此提升故障風(fēng)險。對于不同類型的設(shè)備來說所使用的技術(shù)方法也有所差異，例如電流型設(shè)備多以相對觀察法進(jìn)行診斷，在對應(yīng)測點溫差計算之后，再確定百分比溫升數(shù)據(jù)。這種診斷方法是一種橫向比較法，通過同類設(shè)備的對比來對故障問題進(jìn)行診斷。在必要狀態(tài)下還可以使用縱向比較法，將檢測結(jié)果和同一設(shè)備的紅外熱像圖譜為參考依據(jù)建立結(jié)果檔案，配合其它試驗方法進(jìn)一步來確定缺陷的性質(zhì)，反映出設(shè)備的健康狀況，為檢修工作提供重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。這說明非接觸測溫能夠在某些高壓或高溫狀態(tài)下仍然保持良好的監(jiān)測工作性能，準(zhǔn)確判斷設(shè)備故障和潛伏故障的嚴(yán)重程度、故障區(qū)域與狀態(tài)信息。

2 醫(yī)療電氣設(shè)備狀態(tài)檢修

狀態(tài)檢修是基于電氣設(shè)備的整體運行狀況來進(jìn)行狀態(tài)評價、風(fēng)險分析和檢修決策工作，滿足設(shè)備運行安全可靠的現(xiàn)實需求。特別是從安全角度來看，醫(yī)療設(shè)備很多會直接與患者接觸，如果安全得不到保障，必然會因為各種因素導(dǎo)致人身傷害、設(shè)備損壞引起系統(tǒng)可靠性的下降。狀態(tài)檢修的核心在于對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行確定，并且將重點從檢測轉(zhuǎn)移到修理環(huán)節(jié)，以標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)手段來降低設(shè)備的非計劃停運率，做好各種缺陷設(shè)備的檢測檢修，將風(fēng)險直接控制在根源范疇，保障設(shè)備的可用系數(shù)。從基本流程來看，包括對設(shè)備信息的收集、狀態(tài)評估、風(fēng)險評估和檢修計劃實施等環(huán)節(jié)，按照相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)確定風(fēng)險問題和檢修策略之后，再參考風(fēng)險評估的結(jié)果綜合地考慮電網(wǎng)發(fā)展、技術(shù)更新方面的要求，強(qiáng)化對于設(shè)備檢修重要性的認(rèn)知，如設(shè)備壽命周期內(nèi)的計劃等。

2.1 狀態(tài)信息分析

狀態(tài)信息分析的重點在于展開評價診斷工作確定不同狀態(tài)下的使用過程。例如通過直接觀察法就可以對某些小型電子設(shè)備和電氣設(shè)備進(jìn)行維修，包括設(shè)備磨損與錯位狀況，也包括電阻等電器是否具備故障。如果直接觀察效果不佳，則進(jìn)行電路分析。

根據(jù)電路原理，利用萬用表和示波器等檢測工具測量電壓電流和電阻等參數(shù)之后，分析測得的參數(shù)是否與被測電路原理相符合，發(fā)現(xiàn)故障原因。如果要進(jìn)行斷電測量，先應(yīng)該拔去電源插頭確定被測電路當(dāng)中的電源電壓。使用歐姆表進(jìn)行檢測時，被測電路會產(chǎn)生瞬間或持續(xù)性電流，因此要注意測試筆所在電壓的極性與測試回路電流大小。如果要測量元件的電阻、電容或電感等參數(shù)，則可以利用萬用電橋。

2.2 檢修決策與計劃

檢修決策以狀態(tài)評價結(jié)果為基礎(chǔ)并參考技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，此時需要對設(shè)備的檢修情況和檢修等級作出判定，尤其是設(shè)備有哪些正在開展的診斷性試驗項目。

檢修計劃的制定則按照設(shè)備檢修的決策結(jié)果來決定，包括定期狀態(tài)檢修計劃和不定期檢修計劃，這些計劃制定在確定檢修時間和檢修內(nèi)容的基礎(chǔ)之上，結(jié)合某些可靠性預(yù)控指標(biāo)和配合要求做好編制，然后統(tǒng)籌考慮醫(yī)療電氣設(shè)備的使用要求安排好檢修計劃。例如在確定設(shè)備電壓時首先要確定是否為交流220V，如果電壓不再正常范圍則檢查接線情況（極性問題、地線開路等），設(shè)備使用為穩(wěn)壓則測量輸出電壓，并且在后續(xù)的工作當(dāng)中做好狀態(tài)監(jiān)測。

2.3 檢修計劃實施

檢修計劃實施過程會按照年度或季度的定期計劃標(biāo)準(zhǔn)來實施，并且強(qiáng)化對于有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行情況的監(jiān)督和管理，特別是對于產(chǎn)生嚴(yán)重異常狀態(tài)的設(shè)備來及時安排專業(yè)人員進(jìn)行處理，或是開展現(xiàn)場的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。

例如，用于醫(yī)療場所的電氣設(shè)備和裝置具有非常明確和嚴(yán)格的要求，即便是很微小的電流通過人體也會直接危及生命。再加上部分患者長期使用醫(yī)療電氣設(shè)備進(jìn)行治療，本身的皮膚電阻下降，在無意識、麻醉狀態(tài)下可能無法察覺到一些不正常的反映，用于心臟治療、其它重要臟器區(qū)域內(nèi)工作的醫(yī)療設(shè)備如果產(chǎn)生漏電流等安全風(fēng)險事故，后果不堪設(shè)想。因此在檢修計劃環(huán)節(jié)，首先要安裝一些保護(hù)和測量裝置，并且評估怎樣的檢查或是治療方法會產(chǎn)生怎樣的結(jié)果。電氣設(shè)計的專業(yè)人員對醫(yī)院內(nèi)部的工作環(huán)境應(yīng)了如指掌，尤其是保護(hù)裝置的設(shè)置。因而醫(yī)療場所需要的電氣系統(tǒng)配置應(yīng)該參考國家標(biāo)準(zhǔn)。

例如，一類電氣場所在檢查和治療環(huán)節(jié)會接觸電氣設(shè)備的外科，即便導(dǎo)電部分出現(xiàn)短路、接地故障后，斷電對于患者不會產(chǎn)生危害；二類電氣場所有獨立系統(tǒng)的醫(yī)療電氣設(shè)備，如果外露導(dǎo)電部分產(chǎn)生短路、接地故障，檢查中斷可能會直接危及患者生命，此時就應(yīng)保障設(shè)備的連續(xù)治療要求，也應(yīng)使用局部醫(yī)療狀態(tài)評估系統(tǒng)，如某些外科手術(shù)室等。在這些二類應(yīng)用場所當(dāng)中就應(yīng)該使用單相隔離變壓器，確保其在不平衡負(fù)載甚至是初始側(cè)產(chǎn)生故障的前提下不會產(chǎn)生過電壓，絕緣電阻和絕緣強(qiáng)度等也滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

由于傳統(tǒng)的電流保護(hù)器已經(jīng)無法滿足要求，各種類型的新技術(shù)開始產(chǎn)生，其中代表性較強(qiáng)的就是剩余電流監(jiān)視系統(tǒng)技術(shù)。該技術(shù)的核心在于應(yīng)用單相或三相中性點接地來監(jiān)視電流泄漏情況。如果下游電路有漏電信號問題，那么電流互感器會采集每一個支路的信號信息，將其傳輸?shù)诫娏髟u估儀，最終可以在系統(tǒng)上呈現(xiàn)出這些關(guān)鍵信息。

結(jié)語：醫(yī)療電氣設(shè)備在特殊的工作環(huán)境下有著更高的系統(tǒng)要求，為了避免潛在風(fēng)險對患者的不利影響，需要更加穩(wěn)定的檢修技術(shù)及時對電氣設(shè)備進(jìn)行檢查維護(hù)，從根源上預(yù)防各類安全事故。在后續(xù)的工作實踐當(dāng)中，除了要正確使用電氣設(shè)備之外，工作人員還應(yīng)該對可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行評估和控制，包括對地泄漏電流、電阻絕緣故障等，在電氣化程度不斷提升的前提下為場所內(nèi)的各項工作提供安全的電源保證。