交直流高压发生器的故障与检查

ＯＰＥＲＡＴＩＯＮ＆ＭＡＩＮＴＥＮＡＮＣＥ　Ｉ使用维修　ＡＳＲ一８００螺旋ＣＴ高压发生器故障原因分析及对策　王振伟　，李修往　，卢广文　（１．南方医科大学生物医学工程学院，广州　５１０５１５；２．深圳安科高技术股份有限公司，广东深圳　５１８０６７）　［中图分类号］ＴＨ７７４　［３Ｚ献标志码］Ｃ　［文章编号］１００３－８８６８（２００８）１０—０１２１—０２　ＡＳＲ一８００螺旋ＣＴ是一种质量轻、　多功能、可移动的计算机断层扫描系　统，它不仅能提供高品质的全身扫描图　像，还具有强大的数据处理能力。高压　发生器是其中对图像质量影响大、易发　故障的部件之一。据统计，因高压发生　器故障造成的停机占整机故障的６Ｏ％　以上。现对高压发生器的工作环境、工　作原理、产生故障原因分析及改进方法　进行阐述。　１　高压发生器的工作环境　ＡＳＲ一８００高压发生器电压为１３０　ｋＶ．电流为５０　ｍＡ．所用绝缘介质分为　液体和固体２种。固体介质的击穿电压　较高．电压作用时间、温度、电压频率、　受潮和机械力等均能使绝缘电压降低；　而液体的绝缘强度除某些方面与固体　绝缘介质相同外．还有着自己的特点，　即化学成份、含水量、含纤维量、含碳量　和含气量等在温度、压力等外界条件变　化时，溶解在油中的气体可能析出．使　油逐渐氧化．酸价增大，导致局部放电．　加速油的老化…　电流所产生的热量也　较难散出，更加剧了高压发生器工作环　境的恶化，因此其故障率在整机中的概　率较大。延长高压发生器的工作寿命是　我们的工作重点之一。　２　ＡＳＲ一８００高压发生器的工作原理　ＡＳＲ－８００高压发生器由灯丝饭、电源　板、高压驱动板、接口板及高压包体组成，　主要作用是将电池提供的直流（＿＋１００Ｖ）　电压逆变为２０ｋＨｚ交流电输入高频变压　器，再经高频整流为正负直流高压（阳极　和阴极），提供给球管的高压电场＿ｌｊ。其结构　关系如图１所示　电源板向高压驱动板、接口板、灯　丝板提供稳定的直流能量．使ｉ板正常　工作。接口板主要是将计算机下达的指　令和电源板、灯丝板及高压发生器的工　作状态反馈到计算机，再将计算机处理　后的信息输送到执行机构，分别控制电　源板、灯丝板、驱动板等部件．进行相直　图１　高压发生器结构关系图　的调整。高压驱动板是向高压发生器的　功放电路提供受控的推动信号。灯丝板　的作用是提供给球管直流能量，并接收　计算机由接口板向灯丝板提供的电流　设置参数及反馈信息。包体主要由高频　变压器和高频倍压整流板组成．高频的　低压信号经过高频变压器和高频倍压　整流板后变成１３０　ｋＶ稳定直流电压．提　供给球管　３故障产生的原因　我们在生产中对出故障的高压发　生器进行了大量的测试．以求发现故障　的原因。共３１个高压发生器，其中ＩＧＢＴ　模块烧毁者占８个，包体打火占１９个．　其他原因包括电路板元器件损坏占４　个。ＩＧＢＴ烧毁主要原因是由于包体短　路、击穿、绝缘漏电等造成ＩＧＢＴ功率过　大进而烧坏，部分是由于高压泄漏使　ＩＧＢＴ击穿，造成永久性损坏。包体打火　的发生器，其中二极管击穿占３个．整　流二极管击穿占６个，其余都是高压线　包被击穿．造成短路。　４提高高压发生器稳定性、可靠性的　方法　４．１　固体介质目　我们在试验中发现固体介质的击　穿电压时间短，而且与温度高低有显著　的关系，击穿电压随温度升高而迅速下　降。击穿电压与其厚度接近成正比例．　但在长时间高电压作用下击穿电压与　其后对不成比例，并具有饱和特性。在　高电压下固体击穿电压多发生在电极　中心附近。而不是在场强的边缘。诸多　因素中影响固体介质击穿电压的主要　因素是：电压作用时间、温度、电场均匀　度及介质厚度、受潮和累积效应。　４．２液体介质［３１　液体介质是不纯净的。因为注入高　压壳体内是在非真空下进行的．容易混　入杂质。包体运行期间，其密封性能逐　渐下降．真空度降低．大气进入壳体，油　逐渐氧化。氧化过程中常有各种纤维、　碎屑从固体物上脱落到液体中。长期在　高温高压下工作，液体介质本身也会老　化，分解气体、水分和聚合物，必会造成　局部强电场。由于电场力的作用使局部　温度增高，使液体击穿。试验中发现油　由于电场力的作用而从壳体内溅出便　是很好的例证。　首先，液体本身的品质对耐电强度　的影响：化学成份、含水量、含纤维量、　含碳量和含气量。其次，电压作用时间、　电场、温度及压强也能使击穿电压显著　地降低。　４．３提高包体寿命的措施［４１　（１）同体和液体介质的击穿电压均　随电压作用时间而降低。通过技术手段　使高压工作时间尽可能缩短。　（２）加强散热。使发热体尽量增大　与大气接触面积，必要时实行强迫散　热。　（３）加强固体介质新材料的研究和　在现有材料的基础上改善固体混合比　例、改变分子结构。　（４）对液体介质改善操作工艺。尽　可能地去除杂质，提高真空度，进一步　加强密封性能，减少工作期间与大气接　触的机会。　（５）改善高压线包绕制、浸渍工艺　（６）完善保护措施，使阴、阳两极高　压严格平衡在要求范围内。　５小结　高压发生器是ＣＴ高压系统中最复　杂最重要的部件之一，也是球管产生高　医疗卫生装备・２００８年１０月第２９卷第１０期１，）１　ＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃａＩ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ＪｏｕｍａＩ・Ｖｏｌ＿２９Ｎｏ１０Ｏｅｔｏｂｅｒ２００８　Ｉ‘－Ｉ

X线机高频高压发生器故障分析与维修

余晓松

【摘 要】本文阐述了X线机高频高压发生器在日常维修中遇到的故障，并对其进行分析和排除。

【期刊名称】《中国医疗设备》

【年(卷),期】2015(000)009

【总页数】2页(P170-170,87)

【关键词】X线机;高频高压发生器;医疗设备维修

【作 者】余晓松

【作者单位】南平市第一医院设备科，福建 南平353000

【正文语种】中 文

【中图分类】R197.39

设备使用几个月后，在曝光时发生器主机报错误13（曝光电流过大），并伴有输入电源的三相电保险烧断、一根阴极或阳极的高压电缆击穿。

本机是一台交流3相380 V供电的50 kW高频X线机，根据产生高压X线的原理，交流380 V经整流滤波后输出560 V左右的直流电压，作为X线机可控硅逆变器的输入端电压。曝光前先对主直流电源中的大容量电容器（0.34F）充电，曝光时该电容向主逆变器放电。其工作频率根据电压范围、功率大小以及X线机的功能决定[1-2]。次级端感应的高压采用桥式整流电路，再经C3、C4滤过后形成平滑直流高压供X线管使用。 根据发生器曝光电流过大的报错信息，首先更换了新的60 A保险，用示波器对设备的采样板MA端采样，发现MA高出正常值。由于国产可控硅的质量无法保证，所以先对4个可控硅进行了更换，曝光后故障依旧。然后更换高压电缆，进行曝光没有再报错误，并且MA的采样值是正确的。为防止再有电缆被击穿，决定彻底找到问题原因。经分析发生器中涉及高压的原件还有球管和油箱。由于球管结构比较简单不涉及到引起击穿电缆的问题。所以猜测由高压油箱引起故障的可能性比较大。对高压油箱产生的高压进行有效的采样分析，结果显示高压值高于设定值20％以上。

造成高压电缆击穿的主要原因是加载在高压电缆两端的高压超出了高压电缆的额定耐压值，而这个高压是由高压发生器变压产生的。在设计高压变压器初级时LC（由T初级和C1组成）振荡电路有一个固有频率，工作在固有频率时变压器输出功率最大，而我们设计的逆变器的逆变频率是低于LC振荡固有频率。电感原件L1、L2、L3、L4和电容C1、C2参数选配不合适造成的LC谐振频率变低，这样就会造成在高压变压器T输出的功率增大时，在电流不变的情况下，进而次级输出端输出电压幅值同等增大，这样会造成高压变压器输出端输出的高压超过高压电缆的额定耐压值，使高压电缆击穿[3-4]。也就是说因高压发生器外的电感（L1~L4）和油箱内的电容（C1、C2）不相匹配，从而改变振荡电路中的固有频率，使高压变压器输出功率升高，工作电压也随之升高，在选用最高工作电压（如125 kV）时，高压超过高压电缆的最高耐压值，而造成高压电缆被击穿[5]。

高压直流发生器原理

高压直流发生器原理是通过一个直流发电机将机械能转换为电能，然后经过整流与滤波等过程得到稳定的直流电压输出。

高压直流发生器由发电机、整流器、滤波器和稳压器等组成。发电机是高压直流发生器的核心部分，它将机械能转化为电能。发电机的转子能产生旋转运动，通过磁场的相互作用和导体的电磁感应原理，将机械能转化为交流电能。

接下来的整流器将交流电转换为直流电。整流器由一系列的二极管组成，这些二极管能够将交流电的正半周或负半周割除，只让其中一半周期的电流通过，从而形成一个单向流动的电流。

滤波器用于平滑直流电压波动。常见的滤波器是电容滤波器，它能将电流的脉动变成连续性的直流电。电容滤波器通过将电流波动的脉动放到电容器中进行储存和释放，从而使得输出电压变得更加平稳。

最后的稳压器能够确保输出电压的稳定性。稳压器通常采用反馈控制的方式，通过感知输出电压的变化，自动调整输入信号，使得输出电压维持在指定的范围内。

综上所述，高压直流发生器原理是通过机械能转换为电能，经过整流、滤波和稳压等过程，得到稳定的直流电压输出。这种发生器广泛应用于电力系统、工业生产和实验室等领域。

ＯＧＰ　１２Ｖ　

图１　ＪＥＤＩ可视电源分配图　对导致ＪＥＤＩ高压发生器故障的常见因素分析如下。　（１）环境因素：扫描室内的湿度、温度变化及未有效通　风，均会造成ｘ线管在扫描中产生高热量无法疏散，导　致热容不断上升，当其热容＞７５％时，会出现高压故障　】。　（２）高压控制系统因素：该系统为灯丝控制电路与高压发　生器组成，若灯丝控制板受损或高压发生器出现漏油时，　会出现频繁掉高压故障，且机架断电及上安全环打开。一　般系统会出现ｎｏ　ｆｉｌａｍｅｎｔ　ｖｏｌｔａｇｅ的故障错误信息提示　】。　（３）ｘ线管因素：ｘ线管在多次曝光后，其灯丝易受损，　从而使得管内真空度降低，寿命受到影响【５］。故ｘ线管　老化也会造成掉高压，其故障错误信息提示为ｔｕｂｅ　ａｎｏｄｅ　ｏｖｅｒｃｕｒｒｅｎｔ。故发生此现象时，需予以及时更换。（４）滑　环接触因素：螺旋ＣＴ是根据ｘ线管３６０。旋转机滑环的　变化信号来采集模拟图像信息。长时间使用后，滑环逐渐　磨损。当滑环接触不良时，会出现打火与电平的跳变，使　得图像信号采集受到严重影响，从而造成掉高压的发生　】。　一般系统会出现ｒｅｃｏｎ　ｂｏａｒｄ：ｂａｄ　ｖｉｅｗ　ｄａｔａ的故障错误信　息提示。故出现此现象时，维修方式是打磨电刷、调整间　隙、把滑环用无水乙醇进行彻底清洗　］。（５）旋转阳极因　素：旋转阳极转速是否稳定会直接影响ｘ线管的工作连　续时间　］。一般旋转阳极出现故障是因供电电源出现问题　★氖泡灯　◇ＬＥＤ灯　

引起，其故障错误信息提示为ｎｏ　５５０ｖｄｃ。　总之，螺旋ＣＴ高压故障是多因素引起的，日常工作　中要针对上述原因加强维护、针对性查找原因维修，提高　设备使用率。　参考文献　［１］王小伟，王文．关于ＧＥ　ＣＴ　Ｐｒｏｓｐｅｅｄ　ＳＸ　Ａｄｖａｎｔａｇｅ　ＣＴＶＲＣ　故障的分析与解决［Ｊ】．医疗装备，２０１１，（１２）：６０—６１．　［２］葛建新．Ｊｅｄｉ高压发生器的原理介绍［Ｊ］．医疗卫生装备，　２００６．２７（１０）：７８—８０．　［３］石海兵．ＣＴ碳刷与滑环接触不良故障检修…．放射学实践，　２０１０，２５（８）：９２２．　［４］罗可欣，李德勇，刘明，等．ＧＥ　ＬｉｇｈｔＳｐｅｅｄ　ＣＴ故障维修５例　［Ｊ］．医学影像学杂志，２０１０，２０（７）：１０７５—１０７６．　［５］马少华，马池进．ＣＴ球管的常见故障判断及维修［Ｊ】．中国医　疗设备，２０１１，２６（１０）：１４８—１５０．　［６】李一鸣．ＣＴ机常见故障的查找与排除［Ｊ］ｌ中国医疗设备，　２０１０，２５（１２）：１１５－１１６，１３４．　［７］王恒桓，李秀红，于良军，等．ＰｒｏＳｐｅｅｄＥ　１Ｉ螺旋ＣＴ故障统　计分析及ＪＥＤＩ维修实例…．医疗卫生装备，２０１２，３３（１）：１３８．　１３９．　［８】王俊才．ＧＥ　ＣＴ高压发生器典型故障分析［Ｊ］．医疗卫生装备，　２０１０．３１（２１：１３２—１３２．