張曉鋒，高振江，李 帥，楊建偉*

（1.鄭州大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院PET-CT中心，鄭州 450008；2.通用電氣醫(yī)療集團有限公司，鄭州 450008）

0 引言

PET-CT實現(xiàn)了PET的功能成像和CT的解剖結(jié)構(gòu)顯像的同機融合，能精確提供靶器官的功能和解剖雙重信息[1-2]，在腫瘤的良惡性鑒別[3]、心腦血管系統(tǒng)及神經(jīng)系統(tǒng)疾病診斷方面具有重要作用[4-5]。PETCT檢查所需正電子核素如18F、15O、13N、11C等均為短半衰期正電子核素，均需使用醫(yī)用回旋加速器制備[6]。PET-CT顯像技術(shù)自問世以來，裝機數(shù)量及受檢者人數(shù)大幅增加[7]，這就要求回旋加速器不僅能提供足量的正電子示蹤劑，還要具有良好的系統(tǒng)穩(wěn)定性。

我院于2007年10月引進(jìn)美國GE公司Discovery STE PET-CT及MINItrace醫(yī)用回旋加速器。本文主要介紹MINItrace醫(yī)用回旋加速器的原理和結(jié)構(gòu)以及該加速器使用中遇到的2例水冷系統(tǒng)CP泵（冷卻泵）故障分析與維修過程。

1 MINItrace醫(yī)用回旋加速器原理與結(jié)構(gòu)

1.1 原理

回旋加速器的原理:離子源氣體經(jīng)電弧放電電離產(chǎn)生粒子束流，粒子束流在射頻及交變電磁場的作用下獲得足夠動能，經(jīng)束流提取系統(tǒng)獲得高能量的質(zhì)子[8]，轟擊靶系統(tǒng)的原子核，利用質(zhì)子/中子（P/N）反應(yīng)形成半衰期很短的正電子核素。

1.2 結(jié)構(gòu)

不同型號的回旋加速器結(jié)構(gòu)有較大差異，但其基本組成單元[9]相差不大，主要包括靶系統(tǒng)、離子源系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、磁場系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、自屏蔽系統(tǒng)及診斷系統(tǒng)。MINItrace醫(yī)用回旋加速器為9.6 MeV能量的立式磁體結(jié)構(gòu)小型回旋加速器。

2 MINItrace回旋加速器冷卻系統(tǒng)CP泵常見故障

MINItrace醫(yī)用回旋加速器冷卻系統(tǒng)分為一級水冷系統(tǒng)和二級水冷系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)的主要作用是從各系統(tǒng)中將熱量帶出，在二級水冷系統(tǒng)中進(jìn)行熱交換，然后將熱量傳送到一級水冷系統(tǒng)[10]。CP泵承接二級水冷系統(tǒng)和回旋加速器各子系統(tǒng)水流循環(huán)，一旦發(fā)生故障會使加速器高溫報警，甚至出現(xiàn)二級水冷系統(tǒng)管路爆管現(xiàn)象。

2.1 故障一

2.1.1 故障現(xiàn)象

轟擊時發(fā)現(xiàn)加速器停機，真空丟失，二級水冷系統(tǒng)管道因高溫變形爆管。重建二級水冷系統(tǒng)管道，再次開啟CP泵瞬間聲音出現(xiàn)異常，2～3 s后CP泵再次停止運行，同時GCU（總控單元）上所有指示燈均一直閃動。

2.1.2 故障分析與診斷

查看回旋加速器水冷系統(tǒng)CP泵相關(guān)電路圖（如圖1所示），根據(jù)電路圖判斷存在4個可能故障點（圖1中的位置1～4），然后進(jìn)行逐項分析。測量圖1中4個位置CP泵的三相輸入電壓詳見表1。

圖1 CP泵的電路圖

表1 CP泵不同位置三相輸入電壓V

由表1可知，CP泵三相輸入電壓不正確，三相中有兩相電壓偏低從而導(dǎo)致三相不平衡，電動機過流，致使電動機噪聲很大。繼續(xù)測量圖1中位置1的上級電路，如圖2所示。測量圖2中位置1處CONTROL CABINET內(nèi)CB（斷路器）輸出電壓，UUV為119.29 V、UUW為419.02 V、UVW為111.12 V，表明輸出電壓UUV、UVW異常（正常相間電壓為420 V）。繼續(xù)測量位置2的MDP（電源分配單元）及位置3處RFPG（射頻發(fā)生器）輸入輸出電壓，測量結(jié)果為MDP及RFPG的輸入輸出電壓正常，判斷為圖2中位置1處即CCAB（控制柜）的CB故障。斷開CCAB的CB負(fù)載之后再次測量CB的輸出電壓值:UUV為119.29 V，UUW為 419.02 V，UVW為 111.12 V，UUV、UVW異常，因此可以判斷CCAB CB損壞。

2.1.3 故障排除

更換CCAB的CB，故障排除，回旋加速器恢復(fù)正常。

2.1.4 故障小結(jié)

此例故障是因三相電缺相引發(fā)二級水冷系統(tǒng)循環(huán)水泵CP不能工作引起的，在日常工作中如遇到類似故障，可以先判斷水泵是否缺相，如果水泵缺相，則要根據(jù)電路圖逐級排查引起缺相的原因，查找故障所在，爭取盡快排除故障。

2.2 故障二

2.2.1 故障現(xiàn)象

加速器在加載磁場電流時CP泵聲音出現(xiàn)異常，同時斷路器和繼電器回路發(fā)出“噼噼啪啪”的異常聲音，隨后斷路器（CB2）跳閘，CP泵停止工作。

2.2.2 故障分析與診斷

二級水冷系統(tǒng)主要作用是吸收加速器各個子系統(tǒng)中產(chǎn)生的熱量，磁場系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)并無其他直接聯(lián)系。出現(xiàn)上述故障的原因可能是在加載磁場電流過程中產(chǎn)生熱量未及時被二級水冷系統(tǒng)帶走，由此判斷二級水冷系統(tǒng)出現(xiàn)故障，即存在如圖1所示可能的4個故障點。測量位置4三相電供電電壓，輸入電壓UUV為415 V、UUW為 419 V、UVW為417 V，輸出電壓UUV為415 V、UUW為419 V、UVW為417 V，表明CP泵三相電輸入輸出電壓正常。進(jìn)一步測量CP泵各相不連接定子繞組電阻RUV、RUW、RVW，阻值分別為 10.6、8.4、8.4 Ω。繞阻電阻RUV比RUW、RVW大，表明繞組電阻不平衡，導(dǎo)致負(fù)載電流不平衡，保護(hù)器頻繁動作。更換新的CP泵，再次測量其各相不連接定子繞組電阻，阻值均為8.1 Ω。

2.2.3 故障排除

更換新的CP泵后沒有再出現(xiàn)停止現(xiàn)象，故障排除。重新加載磁場電流并進(jìn)行轟擊，未見異常，回旋加速器恢復(fù)運行。

2.2.4 故障小結(jié)

此例故障為二級水冷系統(tǒng)CP泵三相線圈中有一相電阻過大引發(fā)繼電器和接觸器跳閘。在故障排除時先檢查CP泵是否缺相，排除缺相原因后，對CP泵自身進(jìn)行檢查，測量其繞組電阻。本例故障就是因其中一相繞組過大而引發(fā)故障。在日常工作中應(yīng)定期檢測CP泵輸入輸出電壓及繞組電阻，確保正常運行，防止故障發(fā)生。

圖2 電源分配電路圖

3 結(jié)語

回旋加速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修人員只有熟悉其基本原理及電路圖才能快速排除故障，提高工作效率，更好地為臨床服務(wù)。MINItrace醫(yī)用回旋加速器CP泵因故障停止工作，短時間內(nèi)二級水冷系統(tǒng)溫度升高到25℃，致使加速真空系統(tǒng)報錯停機。CP泵如果長時間停止工作，加速器各系統(tǒng)熱量無法帶走，會導(dǎo)致二級水冷系統(tǒng)管道熱負(fù)荷增加，出現(xiàn)高溫變形甚至爆管，而重建二級水冷系統(tǒng)管道需要專業(yè)人員及大量時間。另外，CP泵故障導(dǎo)致加速器異常停機可能會引起其他系統(tǒng)故障，比如離子源系統(tǒng)故障[10]或射頻系統(tǒng)故障[11]等。因此，在日常工作中，回旋加速器待機時要加強對各系統(tǒng)的檢查，確保設(shè)備正常運行。

通過此次對水冷系統(tǒng)CP泵2例故障維修，總結(jié)以下2點:（1）CP泵三相電動機在相相電壓之間波動范圍為±5 V的情況下可以長期運行，但是相相之間最好不要相差太多，如果相差太多，長時間使用會使加速器電動機線包老化，甚至燒壞線包。（2）電動機定子繞組三相的電阻是否平衡以及絕緣是否正常是CP泵正常工作的一個關(guān)鍵因素。