西門子PRIMUS 直線加速器機架旋轉(zhuǎn)機構(gòu)故障解決實例

張忻宇

惠州市中心人民醫(yī)院 （廣東惠州 516001）

機械運動控制系統(tǒng)是醫(yī)用直線加速器的重要組成部分，主要包括機架、輻射頭、鎢門（光闌）和治療床等，其作用是實現(xiàn)特定形狀的輻射束從靶區(qū)表面的多個方向攝入，滿足調(diào)強放射治療臨床靶區(qū)的劑量要求[1]。其中，機架是整個機械運動控制系統(tǒng)中的重要組成部件，承載了直線加速器的加速管、準(zhǔn)直器、電離室等核心組件，其旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性直接影響直線加速器的臨床使用[2-3]。控制機架旋轉(zhuǎn)運動并提供旋轉(zhuǎn)動力的部分為旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，其主要由傳動裝置、驅(qū)動電機、減速裝置、控制監(jiān)測部分組成[4]。現(xiàn)將我院使用的西門子PRIMUS 直線加速器近期出現(xiàn)的兩例機架旋轉(zhuǎn)機構(gòu)故障報道如下，以供臨床工程師參考。

1 故障一

1.1 故障現(xiàn)象

西門子PRIMUS 直線加速器在治療過程中機架停止旋轉(zhuǎn)，設(shè)備出現(xiàn)Interlock63#連鎖，導(dǎo)致無法治療。

1.2 故障分析和處理

首先，進入設(shè)備維修模式，可見設(shè)備連鎖類型為Interlock63#下的Error53 （gantry positioning error），提示設(shè)備出現(xiàn)機架旋轉(zhuǎn)故障；其次，檢查機架驅(qū)動控制部分，測量機架旋轉(zhuǎn)驅(qū)動控制電路G31模塊的輸入電壓，顯示DC12 V、DC5 V、DC±15 V 均正常；隨后，檢查機架傳動模塊，機架傳動鏈條連接正常、松緊度正常，與傳動齒輪咬合正常，但由于設(shè)備使用年限過長及設(shè)備日常保養(yǎng)工作欠缺，導(dǎo)致傳動齒輪咬合部分存在雜質(zhì)碎屑，遂使用機油清洗、潤滑，之后，使用機架后側(cè)的旋轉(zhuǎn)直控驅(qū)動模塊旋轉(zhuǎn)機架，機架可緩慢旋轉(zhuǎn)但運動過程存在卡頓；進一步，檢查機架驅(qū)動電機，發(fā)現(xiàn)驅(qū)動電機供電電壓正常，然后將電機脫線，引出兩端供電電線，測量發(fā)現(xiàn)阻值偏小，判斷驅(qū)動電機可能存在故障；機架在使用后側(cè)驅(qū)動模塊測試運動過程中，未聽到剎車通電后松開馬達的聲音，判斷亦存在剎車控制部分故障；經(jīng)上述分析，初步判斷為驅(qū)動電機及剎車組件故障，采取整體更換驅(qū)動電機模塊的方式；更換后再次檢查機架傳動模塊及承重平衡情況無誤后，測試設(shè)備機架旋轉(zhuǎn)，連鎖消除，設(shè)備恢復(fù)正常。此類驅(qū)動電機模塊故障在機架旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的故障現(xiàn)象中較為頻發(fā)，多呈現(xiàn)驅(qū)動電機、剎車組件、控制電位器等元器件故障，通過整體更換驅(qū)動組件的方式可高效解決故障問題。

2 故障二

2.1 故障現(xiàn)象

直線加速器在機架旋轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)Interlock63#連鎖，通過復(fù)位設(shè)備狀態(tài)操作可有效清除，但后續(xù)旋轉(zhuǎn)治療過程中仍會出現(xiàn)故障連鎖，故障偶發(fā)，影響治療效率。

2.2 故障分析和處理

首先確定故障類型，為Interlock63#下的Error59（gantry over current），提示設(shè)備出現(xiàn)機架旋轉(zhuǎn)控制故障；檢查機架驅(qū)動控制電路供電電壓及機架傳動模塊，可發(fā)現(xiàn)故障一排查的問題在此故障現(xiàn)象中測試正常；進一步檢查發(fā)現(xiàn)，機架傳動模塊中的機架轉(zhuǎn)動軸承是靈活的，但機架轉(zhuǎn)動限位開關(guān)未發(fā)生作用，可鎖定故障區(qū)域為S32模塊，該模塊主要用于控制機架的旋轉(zhuǎn)觸發(fā)；使用手控盒手動轉(zhuǎn)動機架，觀察S32模塊的工作情況，發(fā)現(xiàn)在觸發(fā)轉(zhuǎn)動過程中未聽到繼電器S32[K1]吸合的聲音，而正常工作狀態(tài)下，在機架側(cè)旁應(yīng)可聽到清晰的繼電器吸合聲；強制手動吸合K1繼電器，控制機架旋轉(zhuǎn)，機架轉(zhuǎn)動正常未出現(xiàn)連鎖；使用手控盒發(fā)送機架轉(zhuǎn)動命令，同時測量發(fā)現(xiàn)K1繼電器的A1、A2輸入控制端未測得控制電壓，隨即檢查繼電器控制電路（見圖1），發(fā)現(xiàn)手動調(diào)整S32 PCB1電路板上的J5端子接插角度，連鎖偶發(fā)；拆開端子，繼續(xù)按照控制電路測量，發(fā)現(xiàn)S32 J5-24、S32 J5-25兩引腳接觸不良；最后，取下S32PCB1 J5端子，焊接上1個全新的37腳J5端子，機架轉(zhuǎn)動正常，連鎖消除。此類驅(qū)動控制模塊故障在機架旋轉(zhuǎn)機構(gòu)故障中亦較為常見，由于設(shè)備工作時間長，受工作環(huán)境溫度、濕度變化影響較大，多呈現(xiàn)控制電路模塊元器件故障，通過準(zhǔn)確排查找出故障原因可高效解決故障問題。

圖1 S32 PCB1 機架旋轉(zhuǎn)機構(gòu)旋轉(zhuǎn)運動控制電路

3 小結(jié)

機架旋轉(zhuǎn)機構(gòu)在直線加速器旋轉(zhuǎn)過程中起了強有力的驅(qū)動及控制作用，通過總結(jié)我院發(fā)生的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)故障可發(fā)現(xiàn)，該類故障大多出現(xiàn)在驅(qū)動電機和控制監(jiān)測部分。因此，對于臨床維修工程師而言，熟悉設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理，能快速、準(zhǔn)確地解決故障問題，提高臨床設(shè)備維修的工作效率。設(shè)備長期高強度工作，工作環(huán)境溫度、濕度控制欠佳均會對旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中的傳動及驅(qū)動裝置產(chǎn)生較大影響，鏈條、輪盤、軸承等傳動系統(tǒng)上的潤滑油易沾染灰塵、干燥固化，定期保養(yǎng)清潔、加注潤滑油可以保障其穩(wěn)定運行。定期對設(shè)備進行日常保養(yǎng)能夠有效降低故障率，提高設(shè)備開機率，保障直線加速器的臨床治療精度。