Varian高能加速器高壓過(guò)流聯(lián)鎖故障的檢修分析

趙永軍

昆明醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院（云南省腫瘤醫(yī)院）放療中心，云南 昆明 650118

Varian高能加速器高壓過(guò)流聯(lián)鎖故障的檢修分析

趙永軍

昆明醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院（云南省腫瘤醫(yī)院）放療中心，云南 昆明 650118

本文主要通過(guò)分析Varian高能加速器高壓過(guò)流（HVOC）聯(lián)鎖故障，提出一種故障解決方法：分段切割假負(fù)載法與代換法聯(lián)合應(yīng)用。當(dāng)Varian高能加速器出現(xiàn)HVOC故障時(shí)，故障可能出在調(diào)制器柜，由充電回路過(guò)流引起，也可能出現(xiàn)在負(fù)載上，主要是由放電回路正向不匹配引起的。本文對(duì)不同原因引起的故障均進(jìn)行了分析，并提出相應(yīng)的解決方案。當(dāng)面對(duì)類似故障時(shí)，維修人員需要在熟悉電路圖的基礎(chǔ)上，判斷故障原因與故障點(diǎn)，然后進(jìn)行針對(duì)性的維修，才能快速解決相應(yīng)故障。

Varian高能加速器；高壓電路；故障檢修；HVOC聯(lián)鎖；分段切割假負(fù)載法；代換法

引言

Varian高能加速器可發(fā)射高能、低能兩檔X射線和5檔電子線，開展各種腫瘤精確放療。在工作中，高壓電路工作不正常，發(fā)生過(guò)流時(shí)，該設(shè)備就發(fā)生高壓過(guò)流（HVOC）聯(lián)鎖故障，故障可能在高壓充電回路、高壓放電回路、檢測(cè)電路，其檢修是放療工程師們較為棘手的問(wèn)題[1-3]。但面對(duì)相關(guān)故障，只要采取分段切割假負(fù)載法與代換法聯(lián)合應(yīng)用，設(shè)備的檢修并不難[4-9]。

1 Varian高能加速器高壓電路工作原理

三相交流電經(jīng)高壓變壓器、高壓整流器變?yōu)?1 kV（A模式）或13 kV（B 模式）的高壓直流電，此直流電經(jīng)充電電感、充電二極管給高壓脈沖形成網(wǎng)絡(luò)PFN（特性阻抗Ro=12.5 Ω）充電，通過(guò)DeQ電路來(lái)控制PFN上的實(shí)際電壓值22 kV（A模式）或26 kV（B模式），在此過(guò)程中主閘流管處于截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)充電完畢后，主閘流管導(dǎo)通，儲(chǔ)存在PFN中的電能經(jīng)主閘流管、高壓電纜、脈沖變壓器初級(jí)放電，再經(jīng)脈沖變壓器升壓后在次級(jí)產(chǎn)生121 kV（A模式）或143 kV（B模式）的高壓脈沖，此高壓脈沖加到速調(diào)管陰極，使速調(diào)管工作。此過(guò)程中要求負(fù)載阻抗RL等于PFN的特性阻抗Ro，即RL=Ro[10-12]。當(dāng)高壓電路工作不正常，發(fā)生正向不匹配RL＞Ro時(shí)，充電電流大于7 A，通過(guò)3000:1的分壓器反饋到高壓電流檢測(cè)電阻R11（1.0 Ω、50 ω、2%），檢測(cè)到的信號(hào)傳送到控制電子柜的FAULT SIGNAL CONDITIONING板作比較放大，經(jīng)INTERFACR#2接口板、DI/O電路板處理后送入控制計(jì)算機(jī)，再經(jīng)控制計(jì)算機(jī)處理，HVOC聯(lián)鎖就激活，同時(shí)切斷高壓電路，高壓電路得到保護(hù)[13-14]。Varian高能加速器高壓電路簡(jiǎn)圖，見圖1。

2 故障檢修實(shí)例

2.1 故障現(xiàn)象

在治療病人的過(guò)程中，HVOC連鎖激活，不能出束治療病人。

圖1 Varian高能加速器高壓電路簡(jiǎn)圖

2.2 故障檢查分析與處理

在維修模式下用General clean選項(xiàng)清連鎖，能清除但出束HVOC又激活，說(shuō)明檢測(cè)電路正常，可能是下列原因引起：① 充電回路過(guò)流，峰值大于7 A；② 放電回路正向不匹配（RL＞Ro，即負(fù)載阻抗大于PFN的特性阻抗）。

首先確定故障點(diǎn)是在調(diào)制器內(nèi)還是負(fù)載上，利用調(diào)制器上高壓電纜接頭處的削峰電路一中的電阻R24、R25并聯(lián)（阻抗為12.5 Ω，等于PFN的特性阻抗）作假負(fù)載，同時(shí)將高壓電纜懸空，甩開負(fù)載。Beam on 出束，有兩種情況出現(xiàn)：① HVOC仍激活，這說(shuō)明故障出在調(diào)制器柜，主要是充電回路過(guò)流；② HVOC未激活，這說(shuō)明故障出在負(fù)載，主要是放電回路正向不匹配（RL＞Ro）。

（1）確定故障是充電回路過(guò)流，故障點(diǎn)是在調(diào)制器內(nèi)。根據(jù)高壓充電回路的工作原理得知主閘流管在PFN充電過(guò)程中是處于截止?fàn)顟B(tài)，采取拔掉主閘流管陽(yáng)極帽并懸空，Beam on出束，HVOC未激活，說(shuō)明主閘流管及其觸發(fā)電路有故障。采取恢復(fù)主閘管陽(yáng)極帽并關(guān)閉主閘流管觸發(fā)，出束，HVOC激活。更換一只主閘流管，HVOC未激活，將所做的改動(dòng)恢復(fù)還原，出束，機(jī)器恢復(fù)正常。

若更換一只新主閘流管，故障依舊，檢查主閘流管觸發(fā)電路正常，故障可能是充電二極管擊穿、PFN充電電容擊穿等充電回路元件對(duì)地短路或擊穿、deQ閘流管或其觸發(fā)電路有故障，更換deQ閘流管，無(wú)效。檢查deQ閘流管觸發(fā)電路，正常。對(duì)充電二極管、PFN充電電容這兩組元件進(jìn)行仔細(xì)檢查，未發(fā)現(xiàn)任何損壞跡象。使用代換法，代換PFN充電電容并試機(jī)，HVOC未激活，將所做的改動(dòng)恢復(fù)還原，出束，機(jī)器一切正常。

（2）確定故障點(diǎn)是在負(fù)載上，放電回路正向不匹配（RL＞Ro，即負(fù)載阻抗大于PFN的特性阻抗）。根據(jù)高壓放電回路的工作原理，故障由高壓電纜、脈沖變壓器、速調(diào)管等部分的故障引起，采用脈沖變壓器油箱內(nèi)的削峰電路中的電阻R1、R2并聯(lián)（其阻抗正好為12.5 Ω，等于PFN的特性阻抗）作假負(fù)載，同時(shí)將脈沖變壓器甩開，前面的設(shè)置不變，Beam on出束，HVOC連鎖仍激活，這說(shuō)明高壓電纜沒(méi)問(wèn)題，問(wèn)題在脈沖變壓器、速調(diào)管等部分。關(guān)掉電子槍以防被照射，短路相應(yīng)連鎖，打開高壓脈沖變壓器油箱蓋，將治療室內(nèi)的照明燈關(guān)掉，一人在控制室按Beam on出束鍵出束，同時(shí)，另一人在治療室觀察油箱內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)打火跡象，這說(shuō)明油質(zhì)無(wú)問(wèn)題，脈沖變壓器及其周邊元件出故障的可能性較小。停機(jī)進(jìn)行高壓放電后抽出變壓器油，用萬(wàn)用表測(cè)量脈沖變壓器及其周邊元件的阻值，未發(fā)現(xiàn)異常情況。檢查速調(diào)管燈絲及電路、速調(diào)管真空情況，未發(fā)現(xiàn)異常。采用代換法將可能性最大的速調(diào)管更換，恢復(fù)所有的改動(dòng)，進(jìn)行試機(jī)，結(jié)果HVOC連鎖消除，機(jī)器正常出束工作。

3 結(jié)論

當(dāng)Varian高能加速器遇HVOC聯(lián)鎖時(shí)，可采用分段切割假負(fù)載法與代換法聯(lián)合應(yīng)用法進(jìn)行檢修。檢修流程圖，見圖2。

圖2 HVOC連鎖檢修流程圖

分段切割假負(fù)載法能將檢修故障范圍縮小，但要確定故障元件，還需要與代換法相結(jié)合，才能徹底解決問(wèn)題。檢修Varian高能加速器HVOC連鎖故障時(shí)，分段切割假負(fù)載法與代換法聯(lián)合應(yīng)用是非常有效的方法[15-16]。具體操作為：① 采用高壓電纜末端即脈沖變壓器油箱內(nèi)的削峰電路中的兩個(gè)電阻并聯(lián)（其阻抗正好為12.5 Ω，等于PFN的特性阻抗）作假負(fù)載，同時(shí)將脈沖變壓器甩開；② 采用高壓電纜首端即調(diào)制器上高壓電纜接頭處的削峰電路兩個(gè)電阻并聯(lián)作假負(fù)載，同時(shí)把高壓電纜甩開；③ 兩種假負(fù)載聯(lián)合應(yīng)用，在高壓電路中作分段切割假負(fù)載高壓試驗(yàn)，嚴(yán)格遵守高壓操作規(guī)程，并在短時(shí)間內(nèi)（0.2 s）完成；④ 在確定故障范圍到較小的范圍時(shí)，將故障可能性較大的元件，用好的元件代換，可收到意想不到的效果。

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Maintenance Analysis of Varian High Accelerator HVOC Interlock Fault

ZHAO Yongjun
Radiotherapy Center, The Third Affiliated Hospital of Kunming Medical University,Yunnan Tumor Hospital, Kunming Yunnan 650118, China

This paper proposed an effective method for the maintenance through analysis of Varian high energy accelerator HVOC interlock failure: section cut and dummy load service method combined with replacement method. There were two possible reasons to cause Varian high energy accelerator HVOC interlock failure, one was charging circuit overcurrent in modulator cabinet, the other was the mismatching of discharge circuit in load. This paper analyzed different failure reasons and proposed corresponding solutions.In order to solve the problem quickly, when similar failures happens, maintenance person should judge failure cause and find failure location on the basis of being familiar with circuit diagram and do targeted maintenance.

Varian high accelerator; hith voltage circuit; corrective maintenance; HVOC interlock; section cut and dummy load service method; replacement method

R812；TH774

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.11.026

1674-1633(2017)011-0107-03

2017-03-03

2017-04-20

作者郵箱：zhyj6978@126.com

本文編輯 劉峰