瓦里安23EX加速器內循環水系統及其常見故障的分析

査玉華 李 巍 荊 斌

1 引言

醫用直線加速器的加速管通常是由無氧銅制成，無氧銅的膨脹系數較大，溫度的變化將引起加速管發生膨脹或收縮，從而導致行波加速管工作頻率或駐波加速管諧振頻率的變動，影響加速管的工作。但是，加速器的RF驅動器、脈沖變壓器、速調管或磁控管、加速管、聚焦線圈和偏轉線圈等許多部件在工作時會產生大量的熱量，為了保證加速器工作的穩定性，必須使系統保持相對恒溫的狀態，目前應用的醫用直線加速器通常采用水循環系統進行自動溫度控制。溫控系統是整個加速器系統的一個重要組成部分，雖然在加速器系統中所占的比重并不大，但卻起著重要作用。

2 內循環水系統

2.1 恒溫水循環系統

恒溫水循環系統一般分為兩種：一種是一次恒溫水循環系統；另一種是二次恒溫水循環系統。前者是由溫控機組輸出的恒溫水進入到加速器內部各部件系統中直接對其進行冷卻，然后回到溫控機組的儲水箱中。后者是由溫控機組輸出的恒溫水通過連接管路進入到加速器內部一個專用的熱交換器中，與二次水循環系統進行熱交換，然后回到溫控機組的儲水箱中，此系統為外循環系統。同時由二次水循環系統對整個加速器內部各部件系統進行冷卻，二次水循環系統在加速器內部也是一套完整的水循環系統，即稱為內循環水系統。

2.1.1 一次恒溫水循環系

一次恒溫水循環系統雖然成本低、設計方便、結構簡單，但在常規制冷方式下控溫精度不高(≥±1℃)，同時水質較差、易對加速器部件污染或損壞。因此，越來越多的醫用加速器采用二次恒溫水循環系統。瓦里安公司的23EX醫用電子直線加速器也是采用二次恒溫水循環系統。

2.1.2 二次恒溫水循環系統

二次恒溫水循環系統的內循環系統水溫精度可以設定比較高(≤±0.5 ℃)，而且因其內循環系統相對獨立，水質得以保證，減少了對加速器部件的污染及故障，對外循環系統的制冷要求較低，盡管增加了加速器的設計制造成本，但優勢仍很明顯。

2.2 23EX的內循環水系統

23EX的內循環水系統大致可以分成三部分：①由內循環水箱、水泵組件、熱交換器、全路水質過濾器等部件組成，主要負責儲水、水循環、與外循環系統進行熱交換及保證水質等功能；②由三大回路組成，即速調管冷卻回路，速調管線圈、環流器、RF負載冷卻回路，支路水質過濾器、RF驅動器回路以及相應的流量傳感器和連鎖開關等，主要對相關部件進行冷卻；③由兩個旋轉接頭和四大回路組成，即波導、偏轉磁鐵線圈冷卻回路，加速管線圈、能量開關、流量表冷卻回路，KV熱交換器、漂移管線圈、狹縫線圈及波紋延伸管的冷卻回路，X線靶冷卻回路，以及相應的流量傳感器和連鎖開關等。作用也是對相關部件進行冷卻并顯示內循環水的流量，并且在相關回路循環水流量不足時及時給出聯鎖并報警。

3 內循環水系統常見故障

3.1 故障現象之一

開機晨檢，電子線各檔出束正常，檢至15X線檔時，出現“PUMP”、“FLOW”和“MFIL”等聯鎖，機器不能工作。

檢查分析：檢查加速器內循環水溫度顯示為47℃(正常應為40 ℃±3 ℃)、壓力顯示為0 psi(正常應為78 psi—磅/平方英寸)，外循環水溫度顯示為17 ℃(正常)、壓力顯示為25 psi(正常)，外循環水溫控閥處于關閉狀態。分析認為由于溫控閥關閉，使得外循環水不能與內循環水進行熱量交換，致使內循環水溫度升高，從而引起水泵停止工作。檢查溫控閥工作電源(24 VAC、10 VA)缺失，從熱交換示意圖(說明書圖號：100015185)上，溫控閥的工作電源來自于T1變壓器，檢查T1初級的保險管(0.1 A)開路。該保險管設計值偏小，更換為0.5 A的保險管后，溫控閥恢復正常，待內循環水溫度降到40 ℃后重新開機晨檢，加速器工作正常。

3.2 故障現象之二

加速器正常工作過程中出現“PUMP”、“FLOW”和“MFIL”等聯鎖，停止工作。

檢查分析：內循環水控制箱上的指示燈不亮。分析熱交換示意圖(同上例)，在T2變壓器上端標示“LAMP/RELAY SUPPLY 12 VDC±2 VDC”的字樣，表明T2變壓器向指示燈和繼電器供電，測量其提供的12 VDC無電壓，檢查發現T2初級的F3保險管(0.1 A)開路，懷疑與上例一樣，額定電流過小，更換為0.5 A的保險管后，再開機聯鎖消失，加速器恢復正常。

3.3 故障現象之三

加速器正常工作過程中，轉動機架時偶爾會出現“FLOW”、“MFIL”等聯鎖，停止工作。

檢查分析：檢查加速器內、外循環水溫度和壓力均顯示正常值，結合故障聯鎖出現在機架轉動時這一現象分析，判斷故障出在機架部分的內循環水回路上，當故障再次出現時，逐個測量機架上的內循環水回路上的4個水流量壓力開關(說明書圖號：856186)，如果內循環水總壓力指示正常而某一開關開路，則表明這個流量開關損壞。關閉水泵，卸下流量開關，一般情況下會發現，開關里的彈簧或壓力傳感器表面有水銹，用細砂紙清潔后可使其恢復正常。

同樣的流量開關在機座上速調管邊上也有4個(只是壓力值不同。說明書圖號:100016559)，這些開關的損壞也會引起相同的故障聯鎖，必要時也要仔細檢查。

3.4 故障現象之四

加速器正常工作過程中，出現“FLOW”、“MFIL”等聯鎖，停止工作。

檢查分析：檢查加速器內、外循環水溫度和壓力均顯示正常值，測量上例中提到的8個流量開關均為正常，此時基本可以排除內循環水回路的壓力故障，檢查脈沖變壓器和速調管油箱內高壓絕緣油的油量。首先，通過觀察窗查看油位是否到達設定位置，為準確起見，可以測量油位開關(說明書圖號：1100345)J7插座的C、D腳，如果開路，則表明油量不夠，需補充絕緣油至油位開關剛剛閉合為止。另外，如果遇到油位開關本身開路損壞的情況，此時如手邊若沒有備用的油位開關可替換，可以在保證油位合適的前提下將J7插頭的C、D腳短路以應急，待有備件時應盡快更換。

3.5 故障現象之五

使用2年以上的機器，頻繁出現“FLOW”、“MFIL”等聯鎖，但可以用開機鑰匙重新開機清除，有時一天要多次出現，影響工作。

檢查分析：檢查水流量開關、油位開關等均正常、內循環水的壓力顯示為正常的78 psi，排除水路和油位的故障后，將該壓力調為80 psi，機器工作正常。分析認為，由于內循環水泵工作時間過久，導致其壓力減小，而壓力表也因年久指示值不準，實際壓力卻在降低，使得8個流量開關中的某個處于臨界狀態，測量時很難測到其開路狀態，但實際上只要出現一個開路脈沖時就會引起“FLOW”聯鎖。此時適當增加內循環水壓力，則可以排除這種故障。

4 結語

內水循環恒溫系統是加速器的重要組成部分，為了保證醫用直線加速器工作性能的穩定，對于加速器的維護人員來說，應該熟知內循環水系統的原理和結構，準確、快速判斷并修復系統經常出現的故障，對提高加速器的開機率、延長其使用壽命具有一定的重要意義。

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