飞利浦UltraZ CT机高压故障二例
2010-01-31王宇鹏
王宇鹏
1 故障现象一
扫描架开机未完成全部动作,错误记录显示高压系统发生故障,错误代码#1012,错误描述为∶Rail Voltage too low。
1.1 故障诊断与排除
初步判断故障来自高压发生器输入电源,检查时发现开机时主继电器未吸合,继而发现预充电继电器也未吸合,用万用表测量后发现主继电器常闭触点接触不良,清洁常闭触电后,恢复正常。
1.2 故障分析
近20年来,各厂家CT机的高压系统无一例外都采用了高频高压发生器,缩小了发生器的体积。
高频高压发生器首先把三相交流电整流为直流,再经由若干并联的逆变器产生1万多赫兹的高频交流电,再经倍压整流,提供稳定的高压到球管两端(如图1所示)。
在第一步,即三相交流整流为直流时,由于整流滤波电容容值很大,有数千微法,如果一开始就直接将直流电加在电容上,将产生极大的冲击电流,烧坏保险丝。故而在此设计有预充电电路(如图2所示),在主继电器K1吸合之前,预充电继电器K2闭合,先由经电阻限流的电路给电容充电,电容的电压抬高到一定水平时,即延时3 S左右时,再安全地闭合主继电器。在K1闭合后,其常闭触电松开,预充电电路不再起作用。如果电压检测电路发现预充电没有工作,电容两端电压小于400 V,主继电器将不予闭合。
图2
因此主继电器K1常闭触点接触不良,导致无法预充电,电压检测电路报RAIL VOLTAGE错误,不闭合主继电器。清洁常闭触电后,恢复正常。
2 故障现象
在常用扫描条件下,扫描过程出现中断,错误记录显示高压系统发生故障,错误代码#1012,错误描述为∶Frequency Max。
2.1 故障诊断与排除
图3
故障来自高压发生器,检查高压系统。首先进入诊断模式,用手动高压测试,发现在低功率条件下能成功,一旦功率超过(约在120 KV/65 MA)即失败,产生同一错误记录。然后检查高压逆变器(Inverter Chassis),发现有一快速熔断器F2烧断。为进一步确定故障必须仔细检查F2后的INV3,去掉F1,比较INV2和INV3各关键位置的静态电阻(用Fluke87)。比较表明二者基本一致。更换F2后故障排除。设备恢复正常,F2未再烧断。
2.2 故障分析
本次故障即为单纯的F2烧断。根据事后设备的使用情况判断,此次F2烧断属偶然因素所致。对于F2烧断后的故障表现本文分析如下∶
UltraZ CT采用SPELLMANN的CRX-400R高压发生器,其功能框图(如图3所示)。CRX-400R采用逆变器-倍压器结构,图3是逆变器部分,其中A1—系统控制板,A3—逆变器模块INV2,A4—逆变器模块INV3,A5—输出变压器,逆变器机箱内可容纳3个逆变器模块,CRX-400R仅适用2个(INV2和INV3),INV1未安装。
INV2和INV3完全一样,通过JUMP跳线来确定位置,每个模块输出能力为200 MA,发生器设计功率达到60 KW(150KV/400 MA)。
本次F2烧断后INV3的没有了700 V直流输入。按理可以做200 MA以下的曝光,但由于CRX-400R的工作模式在高压启动阶段,为实现高压快速响应,系统控制板将同时选中二个逆变器工作,当高压上升到>30 KV后再根据MA大小和各逆变器温度,确定选择二个或者其中温度低者,由于INV2和INV3并联工作,如图所示,INV2—A相和INV3—A相并联,B相亦并联,一旦INV3失去直流输入,其内部IGBT块内部泄流保护二极管会由于失去反偏置而对INV2形成负载,大大降低逆变器输出效率。
逆变器输出功率的降低导致高压上升无法跟踪高压设定值(HVref),误差增大将驱使系统控制板调高逆变频率,最终导致超过极限,即出现Frequency Max。
[1]赵俊,庄天戈.多层螺旋C T研究进展[J].国外医学(生物医学工程分册),2004,27(2)∶29-32.
[2]邱大胜.多层螺旋CT的原理、结构及临床应用[J].放射学实践,2002,17(4)∶12-14.