Varian高能加速器高压过流联锁故障的检修分析
赵永军
昆明医科大学第三附属医院（云南省肿瘤医院）放疗中心，云南 昆明 650118
[摘 要]本文主要通过分析Varian高能加速器高压过流（HVOC）联锁故障，提出一种故障解决方法：分段切割假负载法与代换法联合应用。当Varian高能加速器出现HVOC故障时，故障可能出在调制器柜，由充电回路过流引起，也可能出现在负载上，主要是由放电回路正向不匹配引起的。本文对不同原因引起的故障均进行了分析，并提出相应的解决方案。当面对类似故障时，维修人员需要在熟悉电路图的基础上，判断故障原因与故障点，然后进行针对性的维修，才能快速解决相应故障。
[关键词]Varian高能加速器；高压电路；故障检修；HVOC联锁；分段切割假负载法；代换法
引言
Varian高能加速器可发射高能、低能两档X射线和5档电子线，开展各种肿瘤精确放疗。在工作中，高压电路工作不正常，发生过流时，该设备就发生高压过流（HVOC）联锁故障，故障可能在高压充电回路、高压放电回路、检测电路，其检修是放疗工程师们较为棘手的问题[1-3]。但面对相关故障，只要采取分段切割假负载法与代换法联合应用，设备的检修并不难[4-9]。
1 Varian高能加速器高压电路工作原理
三相交流电经高压变压器、高压整流器变为11 kV（A模式）或13 kV（B 模式）的高压直流电，此直流电经充电电感、充电二极管给高压脉冲形成网络PFN（特性阻抗Ro=12.5 Ω）充电，通过DeQ电路来控制PFN上的实际电压值22 kV（A模式）或26 kV（B模式），在此过程中主闸流管处于截止状态。当充电完毕后，主闸流管导通，储存在PFN中的电能经主闸流管、高压电缆、脉冲变压器初级放电，再经脉冲变压器升压后在次级产生121 kV（A模式）或143 kV（B模式）的高压脉冲，此高压脉冲加到速调管阴极，使速调管工作。此过程中要求负载阻抗RL等于PFN的特性阻抗Ro，即RL=Ro[10-12]。当高压电路工作不正常，发生正向不匹配RL＞Ro时，充电电流大于7 A，通过3000:1的分压器反馈到高压电流检测电阻R11（1.0 Ω、50 ω、2%），检测到的信号传送到控制电子柜的FAULT SIGNAL CONDITIONING板作比较放大，经INTERFACR#2接口板、DI/O电路板处理后送入控制计算机，再经控制计算机处理，HVOC联锁就激活，同时切断高压电路，高压电路得到保护[13-14]。Varian高能加速器高压电路简图，见图1。
2 故障检修实例
2.1 故障现象
在治疗病人的过程中，HVOC连锁激活，不能出束治疗病人。
图1 Varian高能加速器高压电路简图
2.2 故障检查分析与处理
在维修模式下用General clean选项清连锁，能清除但出束HVOC又激活，说明检测电路正常，可能是下列原因引起：① 充电回路过流，峰值大于7 A；② 放电回路正向不匹配（RL＞Ro，即负载阻抗大于PFN的特性阻抗）。
首先确定故障点是在调制器内还是负载上，利用调制器上高压电缆接头处的削峰电路一中的电阻R24、R25并联（阻抗为12.5 Ω，等于PFN的特性阻抗）作假负载，同时将高压电缆悬空，甩开负载。Beam on 出束，有两种情况出现：① HVOC仍激活，这说明故障出在调制器柜，主要是充电回路过流；② HVOC未激活，这说明故障出在负载，主要是放电回路正向不匹配（RL＞Ro）。
（1）确定故障是充电回路过流，故障点是在调制器内。根据高压充电回路的工作原理得知主闸流管在PFN充电过程中是处于截止状态，采取拔掉主闸流管阳极帽并悬空，Beam on出束，HVOC未激活，说明主闸流管及其触发电路有故障。采取恢复主闸管阳极帽并关闭主闸流管触发，出束，HVOC激活。更换一只主闸流管，HVOC未激活，将所做的改动恢复还原，出束，机器恢复正常。
若更换一只新主闸流管，故障依旧，检查主闸流管触发电路正常，故障可能是充电二极管击穿、PFN充电电容击穿等充电回路元件对地短路或击穿、deQ闸流管或其触发电路有故障，更换deQ闸流管，无效。检查deQ闸流管触发电路，正常。对充电二极管、PFN充电电容这两组元件进行仔细检查，未发现任何损坏迹象。使用代换法，代换PFN充电电容并试机，HVOC未激活，将所做的改动恢复还原，出束，机器一切正常。
（2）确定故障点是在负载上，放电回路正向不匹配（RL＞Ro，即负载阻抗大于PFN的特性阻抗）。根据高压放电回路的工作原理，故障由高压电缆、脉冲变压器、速调管等部分的故障引起，采用脉冲变压器油箱内的削峰电路中的电阻R1、R2并联（其阻抗正好为12.5 Ω，等于PFN的特性阻抗）作假负载，同时将脉冲变压器甩开，前面的设置不变，Beam on出束，HVOC连锁仍激活，这说明高压电缆没问题，问题在脉冲变压器、速调管等部分。关掉电子枪以防被照射，短路相应连锁，打开高压脉冲变压器油箱盖，将治疗室内的照明灯关掉，一人在控制室按Beam on出束键出束，同时，另一人在治疗室观察油箱内，未发现打火迹象，这说明油质无问题，脉冲变压器及其周边元件出故障的可能性较小。停机进行高压放电后抽出变压器油，用万用表测量脉冲变压器及其周边元件的阻值，未发现异常情况。检查速调管灯丝及电路、速调管真空情况，未发现异常。采用代换法将可能性最大的速调管更换，恢复所有的改动，进行试机，结果HVOC连锁消除，机器正常出束工作。
3 结论
当Varian高能加速器遇HVOC联锁时，可采用分段切割假负载法与代换法联合应用法进行检修。检修流程图，见图2。
图2 HVOC连锁检修流程图
分段切割假负载法能将检修故障范围缩小，但要确定故障元件，还需要与代换法相结合，才能彻底解决问题。检修Varian高能加速器HVOC连锁故障时，分段切割假负载法与代换法联合应用是非常有效的方法[15-16]。具体操作为：① 采用高压电缆末端即脉冲变压器油箱内的削峰电路中的两个电阻并联（其阻抗正好为12.5 Ω，等于PFN的特性阻抗）作假负载，同时将脉冲变压器甩开；② 采用高压电缆首端即调制器上高压电缆接头处的削峰电路两个电阻并联作假负载，同时把高压电缆甩开；③ 两种假负载联合应用，在高压电路中作分段切割假负载高压试验，严格遵守高压操作规程，并在短时间内（0.2 s）完成；④ 在确定故障范围到较小的范围时，将故障可能性较大的元件，用好的元件代换，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
Abstract: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.
Key words:Varian high accelerator; hith voltage circuit; corrective maintenance; HVOC interlock; section cut and dummy load service method; replacement method
[中图分类号]R812；TH774
[文献标识码]B
doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2017.11.026
[文章编号]1674-1633(2017)011-0107-03
收稿日期：2017-03-03
修回日期：2017-04-20
作者邮箱：zhyj6978@126.com
本文编辑 刘峰