張燦
海軍安慶醫(yī)院 放射治療技術(shù)部,安徽 安慶 246001
醫(yī)科達(dá)Synergy醫(yī)用電子直線加速器是國際上最先進(jìn)的全數(shù)字化醫(yī)用加速器,控制軟件實時控制、監(jiān)測并顯示各項參數(shù)。它最大的特點是能量選擇靈活可調(diào),具有低中高三檔X射線能量和九檔電子線能量可供選擇;配備了40對MLC多葉光柵和iViewGT影像驗證系統(tǒng)。該設(shè)備具有快速治療、自動擺位、調(diào)強治療、影像驗證等功能,可開展常規(guī)放療、適形放療、靜態(tài)和動態(tài)調(diào)強放療、圖像引導(dǎo)調(diào)強放療等,廣泛應(yīng)用于全身各個部位的腫瘤放射治療[1-3]。
我院于2011年引進(jìn)了一臺醫(yī)科達(dá)Synergy雙光子醫(yī)用電子直線加速器,用于腫瘤患者的放射治療。多年來,該設(shè)備性能穩(wěn)定,故障率低,在為安慶本地及周邊縣市腫瘤患者帶來了福音的同時,也為我院放療事業(yè)的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)[4]。
醫(yī)科達(dá)Synergy醫(yī)用電子直線加速器主要由旋轉(zhuǎn)機架、機架支撐底座、治療床、控制柜和操作控制臺等組成,其中高壓系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、輻射治療頭等均位于旋轉(zhuǎn)機架上[5-6]。醫(yī)科達(dá)Synergy醫(yī)用電子直線加速器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖[7],見圖1。脈沖調(diào)制器從外部電源獲得能量,并轉(zhuǎn)換為脈沖寬度為幾微秒、電壓為幾十千伏的負(fù)高壓脈沖,該負(fù)高壓脈沖被同時加到磁控管和電子槍[8-9]。磁控管獲得脈沖負(fù)高壓后,腔內(nèi)發(fā)生諧振,產(chǎn)生高功率微波。經(jīng)波導(dǎo)管,高功率微波被送入加速管[10]。與此同時,電子槍中的電子經(jīng)陽極和陰極間脈沖負(fù)高壓的作用進(jìn)入加速管,在加速管內(nèi),電子束被高功率微波加速到所需的能量。獲得了高能的電子束經(jīng)過偏轉(zhuǎn)磁鐵偏轉(zhuǎn),直接引出(電子束治療)或打靶(X射線治療)[11]。直接引出的電子束或打靶產(chǎn)生的X射線在輻射治療頭中被均整、擴散和準(zhǔn)直,形成治療用的照射野,用于腫瘤的放射治療[12]。
圖1 醫(yī)科達(dá)Synergy醫(yī)用電子直線加速器結(jié)構(gòu)框圖
按下計算機控制柜上的開機鍵后,計算機首先加載軟件,然后開始自檢,待自檢完成后,計算機顯示器上顯示登錄界面,并且在顯示器的左下角顯示機器狀態(tài)為Initialized。登錄進(jìn)維修模式(用戶名:service),機器狀態(tài)仍然顯示為Initialized。Initialized機器狀態(tài)意思是計算機已完成初始化,意味著計算機加載軟件和自檢成功完成。正常情況下,在Initialized機器狀態(tài)后,主接觸器CON A會自動吸合,相應(yīng)的子系統(tǒng)獲得電源,在登錄界面及登錄進(jìn)維修模式后,機器狀態(tài)應(yīng)為Closed。
(1)查看CON A狀態(tài)。在維修模式下,點擊Service Function圖標(biāo),再點擊Display Service Page圖標(biāo),在Display Service Page窗口點擊Load,在Service Function Selection窗口選Contactors選項,然后點擊OK。在Contactors頁面,可以查看RIC接口柜內(nèi)包括主接觸器CON A在內(nèi)的八個接觸器的狀態(tài)。
(2)選擇機器狀態(tài)。在維修模式下,點擊Service Function圖標(biāo),再點擊Select Machine State圖標(biāo),在Select Machine State窗口可選擇不同的機器狀態(tài)和軟件復(fù)位。
(3)查看聯(lián)鎖。在維修模式下,點擊Linac Inhibits圖標(biāo),在View Restrictions窗口可查看當(dāng)前聯(lián)鎖故障。
按上述方法同時打開Contactors頁面和Select Machine State窗口,在Select Machine State窗口選System On或Closed機器狀態(tài),嘗試手動升機器狀態(tài),我們可以發(fā)現(xiàn),即使手動選了System On或Closed機器狀態(tài),Contactors頁面的Item 77(Contactor CON A monitor)的值始終為0,0說明主接觸器CON A沒有吸合。同時,當(dāng)我們選了System On或Closed狀態(tài)后,在View Restrictions窗口可以查看到Main CON A聯(lián)鎖故障。
由此,我們可以判斷,該故障是由于主接觸器CON A沒有吸合,相應(yīng)子系統(tǒng)無法獲得電源,造成機器無法進(jìn)入Initialized之后的狀態(tài)。
查看主接觸器CON A的聯(lián)鎖電路圖(隨機器提供的系統(tǒng)電路圖)[13],可發(fā)現(xiàn)該聯(lián)鎖電路控制著提供給主接觸器CON A線圈的24 V交流電(24 VAC)。主接觸器CON A的線圈一端接地,只有當(dāng)另一端獲得24 VAC,主接觸器CON A吸合,其觸點閉合,三相交流電才能通過CON A的觸點分別輸送到各子系統(tǒng)的供電電源中,如高壓電源(HT PSU)、低壓電源(LT PSU)、運動系統(tǒng)、內(nèi)循環(huán)水冷系統(tǒng)等[14]。
根據(jù)主接觸器CON A的聯(lián)鎖電路圖(圖2),正常情況下,當(dāng)斷路器CB8閉合時,單相交流電通過CB8提供到位于73區(qū)的變壓器T2,變壓器T2的輸出為24 VAC,該24 VAC通過位于73區(qū)的保險絲FS73B被送到急停開關(guān)串聯(lián)電路。通常,在控制室、治療室和設(shè)備間的墻壁上有六至七個急停開關(guān)串聯(lián)在一起,當(dāng)這些急停開關(guān)都沒有被觸發(fā)時,24 VAC通過這些急停開關(guān)串聯(lián)電路并被送入73區(qū)的變壓器T1。繼而24 VAC通過變壓器T1內(nèi)部并被送入74區(qū)IRC-A PCB上繼電器RL8的觸點。74區(qū)IRC-A PCB上繼電器RL8的線圈一端接地,另一端受控制軟件里Item 400(Contactor CON A SET)控制。
圖2 主接觸器CAN A聯(lián)鎖電路的原理圖
Item 400為軟件里主接觸器CON A的設(shè)置值。每次開機,當(dāng)計算機加載軟件和自檢都成功完成后,Item 400的值會自動變?yōu)?。當(dāng)Item 400的值為1時,72區(qū)DIE-ICA PCB上的FPGA ICE2會輸出TTL低電平到72區(qū)ROC-A PCB上繼電器RLA3的線圈,讓繼電器RLA3吸合。繼而22 V直流電(22 VDC)可通過繼電器RLA3的觸點讓74區(qū)IRC-74A PCB上繼電器RL8吸合。從而通過RL8的觸點,24 VAC被送入內(nèi)循環(huán)水冷系統(tǒng)聯(lián)鎖電路。內(nèi)循環(huán)水冷系統(tǒng)聯(lián)鎖電路用于監(jiān)測內(nèi)循環(huán)水水溫、水壓及水泵的溫度,水溫?zé)岜Wo(hù)開關(guān)、水壓開關(guān)及泵溫?zé)岜Wo(hù)開關(guān)依次串聯(lián),當(dāng)內(nèi)循環(huán)水的水溫低于42℃,水壓不低于0.2 bar,水泵溫度低于90℃,相應(yīng)的保護(hù)開關(guān)閉合,24 VAC通過這些保護(hù)開關(guān)送入CON A的線圈,讓CON A吸合。當(dāng)主接觸器CON A吸合后,其觸點閉合,三相交流電可通過其觸點輸送到各子系統(tǒng)的供電電源。同時,軟件里Item 77(Contactor CON A monitor)實時監(jiān)測CON A的狀態(tài),當(dāng)CON A吸合時,Item 77的值為1,機器狀態(tài)為System On,接下來如果低壓接觸器CON F和CON H能吸合,機器狀態(tài)自動上升為Closed。
綜上所述,只有當(dāng)表1中的聯(lián)鎖條件都滿足要求的情況下,主接觸器CON A才能吸合。任何一個聯(lián)鎖條件被觸發(fā),CON A均不能吸合。表2列出了主接觸器CON A聯(lián)鎖電路里用到的電路板。
表1 主接觸器CON A的聯(lián)鎖條件
表2 CON A聯(lián)鎖電路用到的電路板
如果控制軟件報MAIN CON A聯(lián)鎖故障,或當(dāng)機器狀態(tài)一直為Initialized且無法上升時,意味著CON A沒有吸合或CON A的監(jiān)測電路故障。在維修MAIN CON A聯(lián)鎖故障時,通常我們會根據(jù)CON A的聯(lián)鎖電路圖,從變壓器T2的輸出端開始,用萬用表測量輸送到CON A線圈上的24 VAC,從而找出故障位置,接地可用公共的或設(shè)備上的金屬部分。具體做法為:
(1)測量73區(qū)變壓器T2輸出端是否為24 VAC。當(dāng)斷路器CB8閉合的情況下,變壓器T2的輸入電源為單相交流(220 VAC),輸出為24 VAC。
(2)取出73區(qū)的保險絲FS73B,測量其電阻值。如果電阻值小于1 Ω,說明保險絲良好,進(jìn)行第三步;如果電阻值為無窮大,說明保險絲已熔斷,更換同規(guī)格的保險絲。
(3)測量73區(qū)變壓器T1的TH2端子是否為24 VAC。如果TH2是24 VAC,到第四步;如果TH2無電壓,檢查急停開關(guān),并恢復(fù)被按下的急停開關(guān)。
(4)測量13區(qū)TS13A接頭的端子5的電壓。如果電壓值為24 VAC,到第五步;如果無電壓,首先在Contactor頁面檢查Item 400(CON A SET)的值。Item 400的值受軟件控制,正常情況下,計算機完成自檢后,i400的值自動變?yōu)?。當(dāng)i400的值為1時,72區(qū)的DIE-ICA PCB輸出低電平到ROC-ICA PCB上繼電器RLA3的線圈,讓繼電器RLA3吸合。當(dāng)繼電器RLA3吸合時,74區(qū)IRC-74A PCB上繼電器RL8的線圈獲得22 VDC并吸合,從而TS13A接頭端子5的電壓為24 VAC。因此當(dāng)TS13A接頭端子5無電壓時,可通過測量DIE-ICA PCB、ROC-ICA PCB、IRC-74A PCB相應(yīng)針腳有沒有低電平或22 VDC來判斷是哪塊電路板故障,并更換故障電路板。
(5)測量13區(qū)TS13A接頭的端子6的電壓。如果電壓值為24 VAC,到第六步;如果無電壓,檢查內(nèi)循環(huán)水冷系統(tǒng)水壓、水溫、泵溫和相應(yīng)的保護(hù)開關(guān)。如果水壓低于0.2 bar,加蒸餾水。如果相應(yīng)的保護(hù)開關(guān)故障,更換故障開關(guān)。
(6)如果步驟1~5中均能測量到24 VAC,同時測得主接觸器CON A的線圈接點A1的電壓為24 VAC,A2為接地,而CON A沒有吸合,說明CON A故障,更換CON A。如果CON A已吸合,檢查CON A的觸點13與觸點14是否閉合并測量其電壓。如果觸點13與觸點14未閉合,重新連接觸點13和觸點14。如果它們已閉合,測量觸點13或觸點14的電壓,當(dāng)電壓值為0時,說明72區(qū)DIE-ICA PCB故障,需更換;當(dāng)電壓值為15 VDC時,說明IRC-74A故障,需更換。
本文首先介紹了主接觸器CON A的故障現(xiàn)象及聯(lián)鎖故障的查看方法;接著通過分析主接觸器CON A的聯(lián)鎖電路,詳細(xì)說明了CON A聯(lián)鎖電路的控制原理,以及使CON A吸合所必需滿足的聯(lián)鎖條件;最后介紹了CON A聯(lián)鎖故障的維修步驟。上述維修方法同樣適用于維修RIC接口柜里的其他接觸器故障。如圖3所示,在RIC接口柜里共有8個接觸器,這些接觸器控制著不同的機器狀態(tài)。只有當(dāng)相關(guān)的接觸器吸合后,控制軟件才會顯示到相應(yīng)的機器狀態(tài)[15]。如果機器狀態(tài)停在某一狀態(tài)且無法上升,則說明是相應(yīng)的接觸器沒有吸合或者監(jiān)測電路斷開,我們可以通過軟件查看具體是哪個接觸器斷開造成的故障,然后通過分析電路圖及實際測量排查故障[16]。
圖3 機器狀態(tài)
總而言之,此文以討論主接觸CON A聯(lián)鎖故障維修為例,為維修工程師提供了一條基本的思路:當(dāng)機器出現(xiàn)故障時,首先查看故障現(xiàn)象和聯(lián)鎖報錯,并查看維修頁面里相關(guān)的參數(shù);再分析工作原理,了解相關(guān)的聯(lián)鎖條件以及所有可能的故障原因;最后根據(jù)實際測量或調(diào)試,找出故障原因,解決故障。