王倩倩，段詩苗（通信作者），崔宏偉

蚌埠醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院放療科 （安徽蚌埠 233000）

TomoTherapy HD 放射治療系統(tǒng)的產(chǎn)熱部件包括加速管、磁控管、固態(tài)調(diào)制器、高壓電源、微波循環(huán)控制器等[1-2]。這些部件只有在恒溫條件下才能保證穩(wěn)定工作。因此，溫度控制系統(tǒng)（themal control system ，TCS）是TomoTherapy HD 放 射 治療系統(tǒng)的重要組成部分，其穩(wěn)定性直接影響著射頻和束流部件的壽命及整機(jī)系統(tǒng)的故障率。本文首先介紹TomoTherapy HD 放射治療系統(tǒng)的TCS 工作原理，然后對(duì)TCS 的常見故障及維修過程進(jìn)行總結(jié)，以供參考。

1 TCS 工作原理

TomoTherapy HD放射治療系統(tǒng)的TCS是1個(gè)獨(dú)立的閉環(huán)式水溫和水流調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)[2]，通過平衡3個(gè)環(huán)路中兩個(gè)環(huán)路的水流量，將水溫維持在（40±2）℃[3]。該循環(huán)水主要用于冷卻設(shè)備的射頻和束流系統(tǒng)，整個(gè)TCS通過帶有用戶界面顯示的可編程邏輯控制器（programmable logic controller，PLC）來進(jìn)行控制。TCS水循環(huán)示意圖見圖1。

圖1 TCS 水循環(huán)示意圖

如圖1所示，主環(huán)路的作用是加熱循環(huán)水并供給設(shè)備預(yù)熱各個(gè)部件；機(jī)架前面的回水通過回水閥進(jìn)入機(jī)架背后的TCS，如果水溫低于40 ℃的設(shè)定值，水會(huì)通過混合水箱并被加熱；TCS 的PLC 單獨(dú)控制混合水箱中的3個(gè)加熱器來調(diào)節(jié)水溫；調(diào)節(jié)后的水通過水泵和凈水回路經(jīng)供水閥再回到機(jī)架前面。次環(huán)路的作用是通過5個(gè)熱交換器降低過高的水溫，以及通過去離子和微粒過濾器凈化水質(zhì)；如果回水溫度高于40 ℃的設(shè)定值，PLC 將控制次環(huán)路混合閥的打開，同時(shí)根據(jù)需要控制熱交換器風(fēng)扇的運(yùn)行；進(jìn)入該循環(huán)的水流經(jīng)熱交換器被降溫后進(jìn)入混合水箱，然后再次進(jìn)入主環(huán)路。主環(huán)路的部分水被分流到凈水環(huán)路，1個(gè)由電阻率監(jiān)測(cè)器控制的三通閥根據(jù)需要將水送入去離子過濾器和碎片過濾器；從凈水環(huán)路出來的水被送回混合水箱，再被引入主環(huán)路。

TCS 聯(lián)鎖電路圖見圖2。機(jī)架前端有7個(gè)流量計(jì)：Linac Target，Linac Supply，Linac Window，Magnetron，F(xiàn)our-Port Circulator，SSM 和HVPS[4]。這7個(gè)流量計(jì)位于回水合成器上，監(jiān)測(cè)每個(gè)支路回路水流的流量。如果支路水流流量低于其規(guī)定的流速，對(duì)應(yīng)的流量計(jì)LED燈顯示紅色并觸發(fā)24 VDC 電路聯(lián)鎖，通過D3進(jìn)入K2接觸器線圈的24 VDC 被移除，K2接觸器斷開，水泵電源被切斷，水循環(huán)終止。1個(gè)固定時(shí)間為800 ms 的延時(shí)繼電器被用來提供保護(hù)，以防止水流的瞬間下降。水流和壓力聯(lián)鎖的瞬間下降可能會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)中斷，而不一定會(huì)產(chǎn)生水流和壓力聯(lián)鎖。這些瞬間的下降可能是由于通過流量計(jì)的水流的流量剛剛達(dá)到閾值而造成的，經(jīng)過流量計(jì)的水路中的氣泡或聯(lián)鎖電路上的電氣干擾噪聲等均可能導(dǎo)致以上瞬間下降。當(dāng)800 ms 的延時(shí)確實(shí)超時(shí)時(shí)，延時(shí)繼電器在10 s 內(nèi)不能被重新觸發(fā)，這就提供了必要的 “鎖定”，使系統(tǒng)不至于進(jìn)入過壓震蕩狀態(tài)，因此系統(tǒng)有足夠多的時(shí)間防止水流和壓力聯(lián)鎖的瞬間下降。同時(shí)，主電氣方面的干擾波動(dòng)也將被這800 ms 的延遲時(shí)間所掩蓋。

圖2 TCS 聯(lián)鎖電路圖

2 TCS 常見故障及維修

2.1 故障一

2.1.1 故障現(xiàn)象

設(shè)備開啟時(shí)，TCS 水泵正常啟動(dòng)，但5 s 后又自動(dòng)關(guān)閉，操作系統(tǒng)彈出報(bào)錯(cuò)“Gun Board Logic Error, Water Flow Fault”。

2.1.2 故障分析

根據(jù)圖2 所示，設(shè)備正常啟動(dòng)時(shí)，主供電電源加到TCS 上。K3 延時(shí)繼電器吸合，此時(shí)TCS 的監(jiān)測(cè)將空閑5 s，24 VDC 通過D1 到達(dá)K2 線圈，K2 接觸器吸合，在K3 延時(shí)繼電器的作用下，允許PLC 和TCS 的其他組件完全啟動(dòng)，PLC 命令水泵打開，水泵在2 s 內(nèi)啟動(dòng)至全速。5 s 后，TCS 的PLC開始監(jiān)測(cè)來自機(jī)架前端的流量/壓力“OK”聯(lián)鎖信號(hào)狀態(tài)。如果流量/壓力“OK”聯(lián)鎖信號(hào)“確定”（高電平）且泵的供應(yīng)流量≥13.8 GPM，流量狀態(tài)輸出被設(shè)置為24 VDC 高電平，通過D3 繼續(xù)供給K2 線圈并保持K2 接觸器吸合，那么TCS 水泵將持續(xù)運(yùn)行。如果流量/壓力“OK”聯(lián)鎖信號(hào) “不確定”（低電平）超過800 ms，或者水泵的供應(yīng)流量＜13.8 GPM，K2 線圈失電斷開，此時(shí)TCS 進(jìn)入“流量故障狀態(tài)”，TCS 水泵、混合水箱的3 個(gè)加熱線圈以及所有熱交換器的散熱風(fēng)扇被立即關(guān)閉，流量狀態(tài)輸出保持0 VDC（低電平）。

2.1.3 故障維修

首先，確認(rèn)管道和過濾器中是否有氣泡，如有，則重新對(duì)水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行排氣泡；然后，將TCS控制面板的切換開關(guān)從“NOMINAL”模式切換到“SERVICE”模式，長(zhǎng)按綠色“START”按鈕并保持5 s，水流流量聯(lián)鎖被屏蔽[4]，此時(shí)水泵將持續(xù)運(yùn)行，檢查各個(gè)流量計(jì)，確保所有流量計(jì)的LED燈均是綠色的，如顯示紅色，則調(diào)整對(duì)應(yīng)支路流量的開關(guān)閥門直至所有流量計(jì)LED燈變綠色；最后，測(cè)量并確認(rèn)總供水壓力的反饋值是否為35～40 mV，如果不在此區(qū)間，水壓過高可以通過放水減壓，水壓過低可以通過重做水循環(huán)適當(dāng)增壓。

2.2 故障二

2.2.1 故障現(xiàn)象

系統(tǒng)正常啟動(dòng)后，水溫的加熱時(shí)間很長(zhǎng)或者根本不加熱。

2.2.2 故障分析

如圖3 所示，TCS 的水溫由混合水箱中的3 個(gè)2 kW 的浸入式加熱線圈加熱產(chǎn)生，這3個(gè)加熱線圈由PLC 根據(jù)水溫單獨(dú)進(jìn)行控制。水溫的加熱時(shí)間很長(zhǎng)或者根本不加熱，首先考慮加熱線圈供電電壓是否正常。供電電壓如果正常，3個(gè)加熱線圈中是否有故障不工作的，檢查3個(gè)加熱線圈電阻阻值是否有開路現(xiàn)象。

圖3 混合水箱加熱線圈

2.2.3 故障維修

首先，檢查加熱器端子上的輸入電壓（235 VAC +/- 10）是否正常，加熱器的保險(xiǎn)絲是否損壞，如有損壞需更換相同規(guī)格的保險(xiǎn)絲；然后，檢查加熱器電阻絲是否處于開路狀態(tài)，斷開加熱器的連接線，分別對(duì)3個(gè)加熱器電阻絲進(jìn)行電阻測(cè)試，檢測(cè)其是否為30 Ω 左右，如果不是，需更換對(duì)應(yīng)的加熱器電阻絲；最后，檢查混合閥閥門，確保其在冷啟動(dòng)時(shí)是完全關(guān)閉的。

2.3 故障三

2.3.1 故障現(xiàn)象

電阻率控制器亮紅燈，顯示高電阻率故障。

2.3.2 故障分析

凈水環(huán)路由1個(gè)去離子過濾器和1個(gè)顆粒過濾器組成，用于過濾整個(gè)系統(tǒng)的部分主要水流。通過凈水回路的流量被限制在0.5 GPM。1個(gè)由電阻率控制器控制的三通閥控制流經(jīng)過濾器的水的流量。如果電阻率很低，那么水就會(huì)通過過濾器；如果電阻率達(dá)到或超過設(shè)定點(diǎn)，水就會(huì)繞過過濾器。如圖4所示，電阻率控制器根據(jù)電阻率傳感器監(jiān)測(cè)到的實(shí)際電阻率值與設(shè)定值作對(duì)比，選擇性打開或關(guān)閉電阻率三通閥。電阻率值以數(shù)字形式顯示在控制器上：大于或等于1 MΩ·cm，控制器LED 亮綠燈，表示電阻率可以接受，電阻率三通閥關(guān)閉，凈水環(huán)路被旁路；小于1 MΩ·cm，控制器LED 亮紅燈，表示低電阻率，電阻率三通閥打開，凈水環(huán)路被啟用；大于7 MΩ·cm，控制器LED 亮紅燈，表明高電阻率，TCS 控制面板將顯示高電阻率故障。能：設(shè)備冷啟動(dòng)時(shí)為系統(tǒng)升溫，預(yù)熱射頻和高壓束線系統(tǒng)，讓設(shè)備快速進(jìn)入就緒狀態(tài)；設(shè)備運(yùn)行溫度過高時(shí)，快速散熱降溫以保護(hù)系統(tǒng)各個(gè)重要部件。在日常使用過程中，工作人員應(yīng)注意記錄和觀察總水壓和各支路水流的流量，遇到總水壓過高、過低或支路水流流量接近聯(lián)鎖臨界值時(shí)，提前進(jìn)行預(yù)處理以降低聯(lián)鎖方面的故障率；定期保養(yǎng)、更換去離子水和水循環(huán)中過濾器濾芯可降低水質(zhì)方面的故障率。

圖4 凈水環(huán)路

2.3.3 故障維修

高電阻率不僅會(huì)降低過濾器介質(zhì)的壽命，還會(huì)加速腐蝕TCS 的金屬部件[2]，TCS 的故障率也會(huì)隨之增加。因此，需及時(shí)更換去離子過濾器濾芯，更換TCS 內(nèi)的廢循環(huán)去離子水。

3 小結(jié)

TCS 是1個(gè)獨(dú)立的溫控水系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)通過帶有用戶界面顯示的PLC 進(jìn)行控制，具有以下功