Synergy直线加速器水冷系统故障维修二例
引言
放射治疗是目前肿瘤治疗的三大主要方法之一，主要采用直线加速器作为外照射治疗的放射源[1-2]。水冷系统作为医用直线加速器的重要组成部分[3-4]，其作用是给加速器的磁控管、偏转磁铁、靶、微波负载、聚焦线圈、磁控管磁铁等产热部件降温，使加速器内部保持恒定的工作温度[5-6]。加速器水冷系统故障时，可能会影响到加速器的性能参数[7-8]，控制系统也会报故障联锁阻止设备正常运行[9-10]。本文通过对Synergy型直线加速器水冷系统2例故障的维修总结，探讨加速器水冷系统维修和保养的方法，为该类设备的故障维修和保养提供参考。包括内循环和外循环两个子系统[11]。其工作原理，见图1。外循环用于制冷产生18℃～22℃的外循环水；内循环系统将内循环水通过水管输送到需要制冷的部件，制冷后内循环水带回的热量在热交换器上传递给外循环水后再循环使用[12]，达到持续制冷的目的。内循环水系统的主要部件，见图2。直线加速器运行过程中，控制系统会自动监测内循环水的水温、水压和水流量。当水温偏离设定值时，控制电路驱动连续水流量调节阀调节进入热交换器中的外循环水流量，保证从热交换器输送到各个部件的水流温度稳定在28℃[13]。水温、水压和水流量值超出设定的阈值时，会产生相应的故障联锁阻止加速器正常运行，只有将故障联锁消除后才能恢复正常运行。
1 Synergy型直线加速器水冷系统原理
Synergy型直线加速器采用的是二次恒温水冷系统，
2 故障实例
2.1 故障一
2.1.1 故障现象
加速器开机启动过程中内循环水压力低至约3.1 psi，加速器控制系统报错“Low water pressure”（水压低），需要对加速器复位才能消除故障。
图1 Synergy直线加速器水冷系统原理图
图2 Synergy直线加速器内循环水系统主要部件示意图
注：1.内循环水泵；2.水流控制阀；3.热交换器；4.内循环水压力表；5.水温控制器；6.SW41-3；7.压力调节气囊；8.水温传感器。
2.1.2 故障分析
故障代码“Low water pressure”指示的是加速器控制系统监测到内循环水回路上的水流压力开关SW41-3（Item 196）断开。水流压力开关SW41-3的作用是监测内循环水压力的下限（7.3 psi），呈常关闭状态。SW41-3开关断开的原因可能是：① 开关本身故障；② 内循环系统水量少，压力低于阈值7.3 psi（正常值应该是10～12.5 psi）[14]；③ 压力调节气囊的压力不在正常范围内，水压波动时起不到调节作用。
2.1.3 故障检修
此故障是在加速器开机启动过程中出现的，复位后故障可以消除，加速器能正常使用，可以判断开关SW41-3和内循环水的压力均应正常。启动加速器，观察启动过程中内循环水压力表指针的变化情况。一开始水压值为正常的11 psi，水泵启动瞬间压力突然降低至3.1 psi左右，随后又恢复到11 psi，控制系统显示“Low water pressure”故障代码。由此可以判断故障原因是加速器启动过程中内循环水压力波动引起的。进一步检查，排空内循环系统中的水，用气压表测量气囊的压力，测量值为3.2 psi（正常值为7.5 psi）。至此，可以确定此故障的原因是压力调节气囊的压力值低，不能有效及时调节内循环水泵启动时产生的水压波动。维修更换气囊，加水测试，故障排除。在现场没有备件的情况下，也可以用加气泵将气囊的压力加至7.5 psi，继续使用，后续有需要再更换。
2.2 故障二
2.2.1 故障现象
加速器报“Item223-Water temp”（水温）故障，状态降至“system on”，控制系统阻止加速器进入Preparatory（准备）状态，如图3所示。
图3 水温故障现象
2.2.2 故障分析
故障代码“Water temp”是指安装在供水分水器上的水温传感器检测到内循环水的温度高于35℃或者低于10℃。故障的原因可能有：① 水温传感器故障；② 温度值校准错误；③ 水温控制器故障；④ 水流量控制阀故障；⑤ 外循环系统制冷故障。
2.2.3 故障检修
加速器出现水温故障时，登录到加速器控制系统的维修模式将加速器状态设置为“closed”（关闭），查看Item223 Part4显示的实际水流温度值，并与内循环水温控制器上显示的温度值比较，结果显示两个值均接近35℃，且温度值和随时间的变化幅度也一致，说明水温传感器和温度值的校准均应正常。下一步查看水温控制器是否显示故障代码，结果水温控制器显示也正常，说明水温控制器应该工作正常。再查看外循环水系统制冷机上显示的温度值，温度为19℃，属于正常值范围内（正常值范围18℃～22℃），水冷机工作正常。最后，查看水流量控制阀的工作状态，待内循环水温升至30℃以上时，水流控制阀的阀门应该要跟随打开以增加水流量，实际结果是水温控制阀始终处于关闭位置，水温控制阀的工作异常。进一步检查水温控制阀，待水温升至30℃以上时，用万用表直流电压档测量TS13A的8脚和10脚，正常情况下应该有+26 V电压，如果电压异常则表明控制电路有问题，正常则说明水流控制阀故障。实测电压为+26.2 V，至此，可以判断是水流控制阀故障。
故障维修主要是更换电动水流控制阀，更换时的难点在于换水管。在确认水管状态良好的情况下，可以保留旧接头，只更换阀体。维修后故障排除，加速器恢复正常运行。
3 总结
Synergy型直线加速器水冷系统的故障联锁数量不多，主要是水温、水压和水流联锁，但出现每一种故障联锁的原因都是多样的。在开展维修工作前应充分理解水冷系统的工作原理，仔细观察故障现象，全面分析可能的故障原因，建立清晰的维修思路，然后再动手逐一排查故障点，做到先动脑再动手、先易后难、边维修边思考。日常维护应该注重保养和预防性维修，定期检查内循环水压力和压力调节气囊的压力、外循环系统制冷机的工作状态、水管接头是否漏水、水流量调节阀的工作状态以及测试各联锁电路是否工作正常[15-16]，发现故障隐患及时安排预防性维修，避免在治疗过程中出现故障，影响设备正常使用。
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Two Cases of Troubleshooting for Water Cooling System of Synergy Linear Accelerator