聯(lián)影16排CT高壓故障解析

聯(lián)影16排CT高壓故障解析陳衛(wèi)東;李仁陽;張博【摘要】目的通過分析聯(lián)影16排CT的高壓故障，探討維修方法,積累維修經(jīng)驗(yàn)，能夠更加準(zhǔn)確的進(jìn)行維修定位?方法研究聯(lián)影16排CT的高壓球管的工作原理和相互關(guān)系，分析KV上電對(duì)陰極和柵極的影響,從而對(duì)故障現(xiàn)象定位?結(jié)果通過本次維修，解決了設(shè)備故障,同時(shí)也對(duì)高壓設(shè)備有了更加深入仔細(xì)的了解,對(duì)以后的維修有很大幫助?結(jié)論本篇文章著重講解了高壓和球管之間的關(guān)系,它們相互影響?在判斷故障上，我們要理清思路根據(jù)其原理逐步排查、謹(jǐn)慎求證,最終確定故障點(diǎn)完成維修.期刊名稱】《中國(guó)醫(yī)療設(shè)備》年(卷),期】2019(034)004【總頁數(shù)】5頁(P180-184)【關(guān)鍵詞】球管;高壓;高壓倍增器;柵極控制錯(cuò)誤;陰極過流【作者】陳衛(wèi)東;李仁陽;張博【作者單位】上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司客戶服務(wù)部,上海201800;上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司客戶服務(wù)部,上海201800;上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司客戶服務(wù)部,上海201800【正文語種】中文【中■分類】R197.391聯(lián)影16排CT簡(jiǎn)介產(chǎn)品功能16排CT產(chǎn)品可以掃描全身部位，可以用于增強(qiáng)掃描，包括心臟的掃查，是現(xiàn)在醫(yī)療機(jī)構(gòu)常用的一款CT掃描設(shè)備［1-3］。以上海聯(lián)影16排uCT510為例，外觀如圖1所示。圖1聯(lián)影16排uCT510外觀圖產(chǎn)品特點(diǎn)聯(lián)影的16排CT，對(duì)“圖像質(zhì)量”“輻射劑量”“掃描速度”這些需求進(jìn)行了系統(tǒng)的優(yōu)化，掃描速度快，流程簡(jiǎn)潔，是聯(lián)影CT的重要特點(diǎn)。聯(lián)影CT圖像后處理功能具備二維、三維臨床應(yīng)用功能：“多平面重建（MPR）”“最大密度投影（MIP）”“最小密度投影（MinIP）”“曲面重建（CPR）”“容積三維重建（VR）”“區(qū)域生長(zhǎng)容積分析”等，這對(duì)于臨床診斷有很大幫助［4-5］。設(shè)備維修背景聯(lián)影CT設(shè)備投入市場(chǎng)已經(jīng)4年時(shí)間，隨著安裝設(shè)備量的增加，聯(lián)影的服務(wù)也顯得重要起來。對(duì)于系統(tǒng)報(bào)錯(cuò)，有一個(gè)簡(jiǎn)易辦法：一般可以通過下電重啟來解決一些軟件問題，但對(duì)于硬件有問題，就需要定位故障點(diǎn)。由于球管是CT產(chǎn)品的消耗品，每一家CT用戶都會(huì)面臨球管失效的情況，現(xiàn)在把聯(lián)影的高壓和球管工作原理以及維修知識(shí)進(jìn)行分析，以期提高廣大工程師對(duì)于聯(lián)影高壓、球管設(shè)備的維修技能［6-7］。2高壓球管基本信息球管uCT510采用了美國(guó)當(dāng)力公司CTR2150球管。球管是X射線發(fā)生器，原理是由陰極燈絲發(fā)射出自由電子，經(jīng)過高壓電場(chǎng)加速，高速打到陽極靶面，運(yùn)動(dòng)受阻，發(fā)生X射線。對(duì)于初學(xué)者，容易混淆燈絲電流和管電流，如圖2所示，燈絲電流是流過陰極燈絲的交流電強(qiáng)度，一般2~6A之間；管電流是球管陰陽極之間的電流強(qiáng)度，一般在10~800mA之間［8］。球管相關(guān)參數(shù)［9］，焦點(diǎn)尺寸：0.5x1.0,1.0x1.0（mm）,單燈絲（鎢）；最大放線功率：小焦點(diǎn)36kW,120kVx300mA,140kVx260mA;大焦點(diǎn)50kW;120kVx420mA,140kVx360mA;柵極電壓：0~3000DV（相對(duì)陰極）；兩個(gè)柵極板：GV1,GV2，柵極板在燈絲兩側(cè)；飛焦點(diǎn)：由GV1、GV2控制，在X方向上，變成2個(gè)焦點(diǎn)，交替作用；燈絲電壓：0~15VAC；燈絲電流：Standby:2.2A;最大工作電流：5.2A。高壓圖2管電流及燈絲電流產(chǎn)生示意圖高壓的作用高壓的主要功效為以下幾點(diǎn)［10］:①加熱球管燈絲，產(chǎn)生足夠多的自由電子；②提供陰陽極電壓,為電子提供足夠大的加速電場(chǎng),高速電子打到球管陽極靶從而產(chǎn)生所需要的X射線；③驅(qū)動(dòng)球管陽極高速旋轉(zhuǎn)；④通過控制球管柵極電壓，實(shí)現(xiàn)大小焦點(diǎn)；并且控制焦點(diǎn)可移動(dòng)，即飛焦點(diǎn)；⑤高壓還提供接口，接收系統(tǒng)命令并反饋各部件狀態(tài)信息和各部件參數(shù)；⑥高壓對(duì)各部件監(jiān)測(cè)，設(shè)定安全范圍，提供報(bào)錯(cuò)功能。高壓系統(tǒng)流程圖,見圖3。圖3高壓系統(tǒng)流程圖高壓工作原理三相輸入電壓400VAC,經(jīng)過濾波器，高壓系統(tǒng)控制板給出REALY_ON信號(hào)，K2首先吸合，經(jīng)過預(yù)充電電路，母線電壓緩慢升高（預(yù)充電線路是大功率整流電路必須使用的一種保護(hù)電路），2s后，高壓系統(tǒng)板給出CONTRACTOR_ON信號(hào)，K1吸合，三相電通過橋式整流電路，將400V交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，大約560VDC,此電壓稱為母線電壓［11］。母線電壓經(jīng)過電感線圈濾波，由高壓系統(tǒng)板發(fā)出脈寬調(diào)制信號(hào)控制IGBT模塊，控制IGBT模塊的導(dǎo)通和關(guān)閉，母線電壓經(jīng)過IGBT，電流方向發(fā)生逆變，變成交流電，再經(jīng)過升壓變壓器，變成XFMR電壓，輸出給高壓倍增器，高壓倍增器的電容是串聯(lián)的，當(dāng)每一個(gè)電容充滿電，倍增電路就一級(jí)一級(jí)倍壓，最后陰陽極分別獲得±70kV高壓。高壓系統(tǒng)板給出的脈寬調(diào)制信號(hào)，控制IGBT的導(dǎo)通和關(guān)閉時(shí)間，來控制XFMR電壓，從而控制倍增后的KV電壓。其中逆變器還有一路輔助電源230VAC,供給24V開關(guān)電源，輸出的24V電壓給K1、K2繼電器線圈供電；再經(jīng)過JB1給高壓系統(tǒng)版提供+24V，±15V電壓。3高壓故障解析故障一故障現(xiàn)象設(shè)備使用過程中報(bào)：C070212，隨后設(shè)備報(bào)錯(cuò)C070218，設(shè)備宕機(jī)［12］。經(jīng)過查看手冊(cè)，C070212是陰極過流，C070218是柵極控制錯(cuò)誤。故障分析C070212陰極過流，是一種陰極電流過大的報(bào)錯(cuò)，故障說明：陰極電流大于陽極電流超過466mA。600減90大于466mA，屬于這種情況報(bào)錯(cuò)，如圖4所示。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分析報(bào)錯(cuò)原因：球管燈絲老化、球管陰極部分老化、高壓倍增器里面燈絲變壓器次級(jí)故障、高壓線纜接觸不良等。圖4陰極過流報(bào)錯(cuò)示意圖C070218是柵極控制出錯(cuò)。球管柵極技術(shù)即在燈絲位置左右兩側(cè)多了GV1、GV2兩塊柵極板，電極板電壓范圍：相對(duì)陰極-3000~0V,通過變化GV1和GV2柵極電壓，可以控制電子流向的偏離和聚束能力，從而控制大小焦點(diǎn)和飛焦點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)，如圖5所示。C070218柵極控制出錯(cuò)，說明柵極電壓沒有有效的控制，設(shè)定和反饋不一致導(dǎo)致。圖5球管柵極技術(shù)示意圖故障維修故障檢查首先查看錯(cuò)誤日志，發(fā)現(xiàn)一直報(bào)錯(cuò)C070218柵極控制出錯(cuò)，而C070212在報(bào)一次后，不在重復(fù)出現(xiàn)報(bào)錯(cuò)。關(guān)機(jī)下電，等一分鐘左右開機(jī)，啟動(dòng)完畢CT機(jī)報(bào)錯(cuò)：C070218柵極控制出錯(cuò)，高壓已經(jīng)不能正常準(zhǔn)備好，往下的掃描放線操作就不能執(zhí)行，首先考慮更換（控制高壓柵極）高壓倍增器［13］。更換備件高壓倍增器更換完畢，開機(jī)聯(lián)機(jī)正常，沒有報(bào)錯(cuò)，開始低kV、低mA放線掃描，放線不足1s，設(shè)備報(bào)錯(cuò)C070212陰極過流，2min后，設(shè)備報(bào)錯(cuò)C070218柵極控制出錯(cuò)，和剛剛開始的故障現(xiàn)象一致［14］。現(xiàn)在的故障C070218說明高壓倍增器再一次失效，還是需要更換高壓倍增器，如果更換，還是會(huì)發(fā)生一樣的故障，高壓倍增器一樣會(huì)失效，維修陷入僵局。數(shù)據(jù)測(cè)量考慮問題復(fù)雜，需要測(cè)量一些數(shù)據(jù)：測(cè)量母線電壓是否正常，母線電壓在560VDC左右。先下電，拔掉母線電壓的輸出插頭后，上電，測(cè)量紅白之間直流電壓560VDC,如圖6所示。圖6直流電壓測(cè)試圖確定母線電壓正常，說明高壓整流部分正常，需要測(cè)量陰極燈絲情況：下電，等待15min（待高壓緩慢降到安全范圍），拔出陰極電纜頭［15-17］，如圖7所示。圖7陰極高壓電纜頭因?yàn)榘纬龅氖歉邏憾穗娎|頭，高壓電纜線和球管連接在一起，所以測(cè)量結(jié)果是球管內(nèi)部情況，經(jīng)測(cè)量，燈絲為0.1Q,正常；柵極對(duì)地測(cè)量都為無窮大，正常；其中—個(gè)柵極對(duì)陰極測(cè)量為20MQ,這里是有問題的，不正常。根據(jù)原理圖，柵極是兩個(gè)懸空的電極板，對(duì)地對(duì)陰極都相互不能導(dǎo)通，如果有電阻值，在高壓環(huán)境下，就是短路，見圖8。圖8球管柵極原理圖得到這樣的測(cè)量結(jié)果，我們的維修—下豁然開朗：高壓柵極對(duì)陰極短路，在僅僅開機(jī)上電的情況下，陰極和柵極都沒有電壓，這時(shí)設(shè)備顯示正常，—旦放線，陰極和柵極同時(shí)上了高壓電，會(huì)短路燒壞高壓倍增器里的柵極控制短路，從而高壓失效［18-19］。失效后的高壓會(huì)一直報(bào)C070218柵極控制出錯(cuò)。測(cè)量新發(fā)來的球管，發(fā)現(xiàn)柵極、陰極和球管外殼相互電阻都是無窮大［20］。分析結(jié)果本次故障是由于球管損壞，里面柵極對(duì)陰極短路，當(dāng)球管上高壓時(shí)，會(huì)把高壓柵極控制電路燒壞，就是說：球管高壓需要同時(shí)更換，只換高壓，一定會(huì)再次燒壞。將設(shè)備下電，同時(shí)更換高壓和球管，再次上電測(cè)試，低kV,低mA放線，正常。然后按照更換球管的指導(dǎo)書訓(xùn)管、校正等，最后一切正常，維修結(jié)束。故障二故障現(xiàn)象設(shè)備使用過程中報(bào)C070200，球管過溫故障。故障分析情況一：球管溫度過高，報(bào)過溫。這是球管溫度超出閾值（80。0,溫控開關(guān)打開，系統(tǒng)報(bào)錯(cuò)，這種情況下，等待球管降溫（68工以下，溫度開關(guān)閉合），然后可以在服務(wù)界面下清除過溫標(biāo)記，系統(tǒng)即可恢復(fù)正常。情況二：球管溫度不高，報(bào)過溫。清除過溫標(biāo)記后，還是沒有用的話，可以判斷是連接或硬件問題，需要深入檢查故障點(diǎn)［21］。故障檢修軟件清除過溫標(biāo)記等待球管降溫，注意不能關(guān)閉機(jī)架電源，大約20min，可以嘗試用手觸摸球管外殼溫度，不燙手即可，此時(shí)清除過溫標(biāo)記，實(shí)際結(jié)果是故障依舊，系統(tǒng)仍然報(bào)錯(cuò)C070200。測(cè)量球管的溫控開關(guān)該步驟主要查的是HV3這根連接線，這是從球管溫控開關(guān)出來的到DCB（數(shù)據(jù)采集板）的球管溫度開關(guān)的線纜，中間有一個(gè)連接插頭HV3，它的位置在球管左側(cè)，線纜有標(biāo)記，如圖9所示。圖9HV3線纜下電，拔開HV3連接頭，測(cè)量連接球管的部分。萬用表撥到歐姆檔，測(cè)量這個(gè)插頭兩條線之間的電阻（此時(shí)溫度已經(jīng)很低，接近室溫）。如果是電阻很大或者說是開路，說明是溫度檢測(cè)開關(guān)出現(xiàn)故障，那就可以判斷是球管問題。為此，我們需要更換球管，實(shí)際測(cè)出電阻為0，說明溫控開關(guān)正常，球管沒有問題。3.233測(cè)量球管到DCB的線纜這部分的線纜其實(shí)還是原來的那根HV3線，不過我們這次測(cè)試的是連接DCB的那段。檢測(cè)這部分需要拔出DCB-J19腳，如圖10所示。圖10DCB-J19板路圖根據(jù)手冊(cè)線纜標(biāo)號(hào)，見表1，檢測(cè)對(duì)應(yīng)的線與引腳是否是導(dǎo)通的。若不導(dǎo)通，則判斷線纜有問題，需更換線纜。實(shí)際測(cè)量電阻為0，線纜正常［22］。表1HV3線纜標(biāo)號(hào)表DCB延長(zhǎng)部J19引腳HV3紅線8黑線53.234測(cè)量DCB板此時(shí)是帶電測(cè)量，需要佩戴靜電手環(huán)，防止靜電，同時(shí)也需注意安全。如果排除了球管和線纜，那基本可以判斷是DCB問題。為了確認(rèn)，需要測(cè)量DCB板。檢查時(shí)要將萬用表撥到直流電壓檔位，表筆放于DCB板的電阻R336—端。使用萬用表測(cè)量電阻R336—端對(duì)地電壓，測(cè)量得到電壓為4.9V,判斷DCB板供電正常，如圖11所示。圖11DCB板電路圖若電源正常，則需要再次進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量U86-5處的電壓（低電平有效），測(cè)量該電壓為4.6V,說明芯片U86故障［23］。根據(jù)圖11的原理圖，可以準(zhǔn)確判斷出U86芯片故障，需要更換DCB板。全部下電后，拆下DCB板，更換新的DCB板，上電,聯(lián)機(jī),清除球管過溫標(biāo)記（此步驟仍需佩戴靜電手環(huán)）。測(cè)試掃描,系統(tǒng)正常,維修完畢。4總結(jié)故障—的維修,過程較為復(fù)雜,期間燒壞了—個(gè)正常的高壓設(shè)備,增加了維修成本,可以說是—次慘重的教訓(xùn)。在遇到高壓球管維修時(shí),—定注意—些特殊情況,比如多個(gè)故障報(bào)錯(cuò)的,我們—定小心謹(jǐn)慎的處理故障,多測(cè)量,多分析,不要輕易下結(jié)論［24］；故障二的維修,故障點(diǎn)隱藏較深,需要—層—層排查,到最后方找到故障點(diǎn)。這需要我們對(duì)系統(tǒng)、對(duì)流程有深刻的認(rèn)識(shí),從簡(jiǎn)到難,—步—步,不能著急。同時(shí)帶電測(cè)量需要小心謹(jǐn)慎,防止觸電。通過這兩例故障維修說明基礎(chǔ)理論非常重要,維修都是建立在對(duì)基礎(chǔ)原理掌握充分后的分析,如果—知半解,就無法準(zhǔn)確快速的定位故障點(diǎn)。同樣現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)也更加重要,每—次維修都總結(jié)—下維修過程,以及需要測(cè)量的結(jié)果,同時(shí)也會(huì)對(duì)基礎(chǔ)理論的理解更上—個(gè)層次。［參考文獻(xiàn)］相關(guān)文獻(xiàn)】張富治，盛興，王瑞海，等.X射線CT球管的研制進(jìn)展J].真空電子技術(shù),2016,(1):7-10.余曉鍔，龔劍.CT原理與技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社,2017.JiangHsieh.計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)一原理、設(shè)計(jì)、偽像和進(jìn)展[M].謝強(qiáng)，譯?北京:科學(xué)出版社,2006.于洪生，李嚴(yán)，李振宇.GEHISPEEDCTi型CT機(jī)高壓部分故障維修[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備,2009,24(7):106.⑸徐曉峰.GECT高壓典型故障與維修[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備,2013,28(7):127-128.⑹王曉光，代小春,張德云，等.GEDiscovery750HD寶石能譜CT典型故障維修2例[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2017,(9):153-154.余曉松.GEProtuesXR/a高壓故障維修一例[J].醫(yī)療裝備,2017,(4):59-60.石靈，張富治,王瑞海，等?醫(yī)用CT球管國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].真空電子技術(shù),2018,(2):64-64.張愛蓮，張金山?多層面CT技術(shù)及應(yīng)用[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù),2001,17(7):689-690.余曉鍔，盧廣文.CT原理結(jié)構(gòu)與質(zhì)量保證[M].北京:科學(xué)出版社,2005.[11]李寧，蘇宗文,王晨希，等.X射線管組件在電磁兼容檢測(cè)中必要性分析[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備,2017,32(8):24-27.剡婷，凌海波,蔡永前?飛利浦16排BrillianeeCTBigBore常見故障分析與檢修三例[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備,2017,32(10):100-101.尹吉生.PhilipsMX16-SlieeCT