費森尤斯4008系列血透機血泵故障維修實例

韓葉鋒

慈溪市人民醫院 設備科，浙江 慈溪 315300

引言

血液透析療法是目前治療慢性腎功能衰竭疾病的重要方法之一[1]，其主要依靠血透機來完成。費森尤斯、百特金寶、貝朗、日機裝等是國際知名的血透機品牌，也是國內臨床廣泛應用的血透機品牌[2]。

費森尤斯4008系列血液透析機性能優良，安全可靠，操作便捷，是國內各大醫院和血液凈化中心所使用的主流機型，深受廣大醫護人員的歡迎[3]。我院共有4008系列血透機近40臺，每年將近百條的各類故障維修記錄中，血泵故障記錄就有十多條，因此總結血泵的典型故障維修方法有助于提升日常工作中血泵故障的維修效率，節省維修開支。

1 基本結構和原理

血泵作為血透機的關鍵部件，是建立血液體外循環的動力來源[4]。如圖1所示，其主要由框架、泵門、門傳感器、血泵轉子、速度傳感器、電機、變速器、主控板等零部件組成，與動脈壓檢測系統共同集成在血泵模組中。血泵運行時，主板CPU根據設定速度調節步進電機驅動電路驅動電機運轉，電機通過變速器內的齒輪耦合器、齒輪、皮帶驅動血泵轉子按指定速度運轉。血泵轉子上裝有永磁鐵，當轉子旋轉時，磁鐵會掃過安裝在血泵框架上的霍爾傳感器，使其產生速度脈沖信號。上述脈沖信號通過一系列信號處理后，送往CPU使得其能監控血泵的實際運轉速度。

圖1 血泵的基本結構示意圖

2 故障一

2.1 故障現象

血透機在治療時經常會出現停泵現象，停泵時伴隨故障代碼為“E.12”的報錯信息，復位后又可以繼續運行，但運行一段時間后此故障現象又會出現。

2.2 故障分析

血泵運行時，主板CPU會不斷的采集血泵框架上霍爾傳感器的脈沖信號，從而實時的獲取血泵轉子的實際運轉速度值，并將這個速度值與用戶設定速度值相比較。當這兩個速度值的偏差超過允許的誤差范圍時，血泵主板CPU就會發出速度異常報警，在血泵模組的速度顯示窗口顯示“E.12”的錯誤代碼，并強制讓血泵停止運轉。發生此故障的原因可以總結為以下幾點：① 泵頭與血泵框架有較大摩擦甚至直接卡死，導致血泵實際速度偏低；② 轉子背部的磁鐵脫落或者消磁，使框架上的霍爾元件無法采集到轉子的旋轉信息；③ 框架上的霍爾傳感器本身發生故障，導致采集的速度信息異常；④ 變速器機構內部的皮帶嚴重磨損、斷裂，齒輪耦合器磨損、打滑，導致傳動速度不匹配；⑤步進電機失步、軸承磨損、卡死等[5-6]。

2.3 故障排除

根據上述分析，按照由易到難的維修原則，首先檢查血泵轉子上的磁鐵，磁鐵位置正常，磁性也正常。裝回轉子并用手轉動，發現轉動時比其他正常的血泵要重一點，于是檢查血泵框架，但沒有發現轉子與框架的摩擦痕跡。最后拆出步進電機，直接扭轉電機轉子，發現電機轉動不暢，確定電機卡澀。仔細觀察電機軸承發現有較多銹跡，噴除銹劑后有黃色液體流出，多次噴除銹劑處理后轉動仍然不暢，需要更換軸承。查看軸承型號為608Z，該軸承是市面上常見的標準件，于是購買軸承并更換。更換后電機轉動順暢，裝回試機正常，故障排除。

3 故障二

3.1 故障現象

開機自檢到血泵自檢的步驟時，血泵沒有運轉，直接報錯，故障代碼為“E.13”。

3.2 故障分析

血泵的驅動電路簡圖，見圖2。

圖2 血泵的驅動電路簡圖

為了降低血泵運行時的震動和噪音，采用了基于L6506/L6203芯片的細分步進電機驅動系統設計，每個步距角被細分為60微步。其中L6203的第十腳（SENSE）為接收步進電機繞組反饋電流的引腳，繞組電流經過檢測電阻R58、R59轉換為電壓后送入L6506的VSENSE引腳與REF電壓進行比較，控制內部觸發器工作，從而實現細分步距角的功能[7-9]。另外，R58、R59上的采樣電壓信號還會經過各種轉換處理后送往CPU，以實現對步進電機內部繞組電流情況的監控。發生此故障的原因可以總結為以下幾點：① 步進電機繞組斷路或者短路；② 電機與主板的接口接觸不良；③ 主板驅動電路故障；④ 主板主控電路故障[10-11]。

3.3 故障排除

將血泵主板與旁邊同型號機器對換，試機發現兩臺設備都出現上述的故障現象，再對換回來后，又只有原來的故障機出現該故障現象，因此懷疑主板與電機都有問題。首先排查主板上的故障，仔細檢查步進電機接口插座，外觀完好，用萬用表測量后也沒有發現短路或者斷路[12]。繼續檢查驅動部分的電路以及元器件，最終發現IC1（L6203）有燒焦痕跡，于是購買L6203進行更換，再次與同型號機器對換后發現主板恢復正常，故障排除。用萬用表對步進電機的各繞組進行測量，發現7、8繞組斷路，因為維修繞組的難度高且成功率低，于是決定更換電機。從廠家訂購血泵電機時發現目前廠家提供的是新版的二相四線電機，而原來在用的電機（其模型圖如圖3所示）為四相八線電機，新版電機無法直接進行替換使用。咨詢廠家得知老版電機已經停產并且斷貨，建議將主板一起更換或者直接更換整個模組。因我院血透室新老版本的血泵模組都有，于是將新老版本的主板電路以及電機進行了仔細的研究對比，得出以下兩個結論：① 老主板驅動電路（圖2）的8針電機插座中2/3，6/7兩對針腳是直接短接的，對應到四相八線電機（圖3）上也就是對其中兩對繞組采用了串聯接法，使其從外部上看等同于二相四線電機；② 新老主板的驅動電路圖以及所用的元器件完全相同，只是電機接口的插座針腳不同，老主板為8針，而新主板取消了2、3、6、7針腳改為4針。

圖3 血泵電機模型圖

綜上，將新版電機的四根引線黑、橙、紅、黃分別與老主板電機插座的1、4、5、8四個針腳相連，開機自檢運行正常。最后進入維修模式，校準血泵泵速，再分別檢測血泵的多檔流速，檢測結果均在誤差范圍之內[13]。

4 討論

血透機血泵停泵的故障一般可分為兩類：一類是由于發生了其他血液方面的報警，血透機為了保護患者，命令血泵停止工作，以停止血液體外循環，并發出聲光報警提醒醫務人員盡快處理這些報警。此類故障只要消除引起血報警的因素，例如不合理的報警限值，血泵就可以恢復正常；另一類就是血泵模組本身發生故障，此類故障發生后，必須讓病人下機后進行維修。本文分析的兩個血透機血泵的維修案例屬于第二類故障，文中針對故障現象，結合血泵的結構和原理，詳細分析了引起故障的所有可能原因，并按由簡到難的順序進行逐一排查，最后實踐了元件級別的故障維修方法。所以，充分了解血泵模組的原理和結構，進行元件級別的維修，即可以提高工程師自身的技術水平，也可以為醫院節省大量維修支出，在實際工作中具有重要意義。