联影16排CT高压故障解析陈卫东;李仁阳;张博【摘要】目的通过分析联影16排CT的高压故障，探讨维修方法,积累维修经验，能 够更加准确的进行维修定位方法研究联影16排CT的高压球管的工作原理和相互 关系，分析KV上电对阴极和栅极的影响,从而对故障现象定位结果通过本次维修， 解决了设备故障,同时也对高压设备有了更加深入仔细的了解,对以后的维修有很大 帮助结论本篇文章着重讲解了高压和球管之间的关系,它们相互影响在判断故障 上，我们要理清思路根据其原理逐步排查、谨慎求证,最终确定故障点完成维修.期刊名称】 中国医疗设备年(卷),期】 2019(034)004【总页数】5页(P180-184)【关键词】 球管;高压;高压倍增器;栅极控制错误;阴极过流【作 者】 陈卫东;李仁阳;张博【作者单位】 上海联影医疗科技有限公司客户服务部,上海 201800;上海联影医疗 科技有限公司客户服务部,上海 201800;上海联影医疗科技有限公司客户服务部,上海 201800【正文语种】 中 文【中分类】R197.391联影16排CT简介1.1 产品功能16排CT产品可以扫描全身部位，可以用于增强扫描，包括心脏的扫查，是现在 医疗机构常用的一款CT扫描设备1-3。以上海联影16排uCT 510为例，外观 如图1所示。图1联影16排uCT 510外观图1.2 产品特点联影的16排CT，对“图像质量”“辐射剂量”“扫描速度”这些需求进行了系 统的优化，扫描速度快，流程简洁，是联影CT的重要特点。联影CT图像后处理功能具备二维、三维临床应用功能：“多平面重建（MPR）” “最大密度投影（MIP）” “最小密度投影（MinIP）” “曲面重建（CPR ） ”“容积三维重建（VR）” “区域生长容积分析”等，这对于临床诊断 有很大帮助4-5。1.3 设备维修背景联影CT设备投入市场已经4年时间，随着安装设备量的增加，联影的服务也显得 重要起来。对于系统报错，有一个简易办法：一般可以通过下电重启来解决一些软 件问题，但对于硬件有问题，就需要定位故障点。由于球管是CT产品的消耗品，每一家CT用户都会面临球管失效的情况，现在把 联影的高压和球管工作原理以及维修知识进行分析，以期提高广大工程师对于联影 高压、球管设备的维修技能6-7。2高压球管基本信息2.1 球管uCT 510采用了美国当力公司CTR2150球管。球管是X射线发生器，原理是由 阴极灯丝发射出自由电子，经过高压电场加速，高速打到阳极靶面，运动受阻，发 生X射线。对于初学者，容易混淆灯丝电流和管电流，如图2所示，灯丝电流是 流过阴极灯丝的交流电强度，一般26 A之间；管电流是球管阴阳极之间的电流 强度，一般在10 800 mA之间8。球管相关参数9，焦点尺寸：0.5x1.0,1.0x1.0 （mm）,单灯丝（钨）；最大 放线功率：小焦点 36 kW ,120 kVx300 mA,140 kVx260 mA;大焦点 50 kW ;120 kVx420 mA,140 kVx360 mA;栅极电压：0 3000 DV （相对阴极）； 两个栅极板：GV1, GV2，栅极板在灯丝两侧；飞焦点：由GV1、GV2控制，在 X方向上，变成2个焦点，交替作用；灯丝电压：0 15 V AC；灯丝电流： Standby : 2.2 A;最大工作电流：5.2 A。2.2 高压图2管电流及灯丝电流产生示意图2.2.1 高压的作用高压的主要功效为以下几点10:加热球管灯丝，产生足够多的自由电子； 提供阴阳极电压,为电子提供足够大的加速电场,高速电子打到球管阳极靶从而产 生所需要的X射线；驱动球管阳极高速旋转；通过控制球管栅极电压，实现 大小焦点；并且控制焦点可移动，即飞焦点；高压还提供接口，接收系统命令 并反馈各部件状态信息和各部件参数；高压对各部件监测，设定安全范围，提 供报错功能。高压系统流程图,见图3。图3 高压系统流程图2.2.2 高压工作原理三相输入电压400 V AC,经过滤波器，高压系统控制板给出REALY_ ON信号， K2首先吸合，经过预充电电路，母线电压缓慢升高（预充电线路是大功率整流电 路必须使用的一种保护电路），2 s后，高压系统板给出CONTRACTOR_ON信 号，K1吸合，三相电通过桥式整流电路，将400 V交流电转变为直流电，大约 560 V DC ,此电压称为母线电压11。母线电压经过电感线圈滤波，由高压系统板发出脉宽调制信号控制IGBT模块，控 制IGBT模块的导通和关闭，母线电压经过IGBT，电流方向发生逆变，变成交流 电，再经过升压变压器，变成XFMR电压，输出给高压倍增器，高压倍增器的电 容是串联的，当每一个电容充满电，倍增电路就一级一级倍压，最后阴阳极分别获 得70 kV高压。高压系统板给出的脉宽调制信号，控制IGBT的导通和关闭时间，来控制XFMR 电压，从而控制倍增后的KV电压。其中逆变器还有一路辅助电源230 V AC,供给24 V开关电源，输出的24 V电压 给 K1、K2 继电器线圈供电；再经过 JB1 给高压系统版提供+24 V，15 V 电压。3 高压故障解析3.1 故障一3.1.1 故障现象设备使用过程中报：C070212，随后设备报错C070218，设备宕机12。经过查 看手册，C070212是阴极过流，C070218是栅极控制错误。3.1.2 故障分析C070212阴极过流，是一种阴极电流过大的报错，故障说明：阴极电流大于阳极 电流超过466 mA。600减90大于466 mA，属于这种情况报错，如图4所示。根据经验分析报错原因：球管灯丝老化、球管阴极部分老化、高压倍增器里面灯丝 变压器次级故障、高压线缆接触不良等。图4 阴极过流报错示意图C070218是栅极控制出错。球管栅极技术即在灯丝位置左右两侧多了 GV1、GV2 两块栅极板，电极板电压范围：相对阴极-3000 0 V,通过变化GV1和GV2栅 极电压，可以控制电子流向的偏离和聚束能力，从而控制大小焦点和飞焦点的实现， 如图5所示。C070218栅极控制出错，说明栅极电压没有有效的控制，设定和反 馈不一致导致。图5 球管栅极技术示意图3.1.3 故障维修3.1.3.1 故障检查首先查看错误日志，发现一直报错C070218栅极控制出错，而C070212在报一 次后，不在重复出现报错。关机下电，等一分钟左右开机，启动完毕CT机报错：C070218栅极控制出错， 高压已经不能正常准备好，往下的扫描放线操作就不能执行，首先考虑更换（控制 高压栅极）高压倍增器13。3.1.3.2 更换备件高压倍增器更换完毕，开机联机正常，没有报错，开始低kV、低mA放线扫描， 放线不足1 s，设备报错C070212阴极过流，2 min后，设备报错C070218栅极 控制出错，和刚刚开始的故障现象一致14。现在的故障C070218说明高压倍增器再一次失效，还是需要更换高压倍增器，如 果更换，还是会发生一样的故障，高压倍增器一样会失效，维修陷入僵局。3.1.3.3 数据测量 考虑问题复杂，需要测量一些数据：测量母线电压是否正常，母线电压在560 V DC左右。先下电，拔掉母线电压的输 出插头后，上电，测量红白之间直流电压560 V DC ,如图6所示。图6直流电压测试图 确定母线电压正常，说明高压整流部分正常，需要测量阴极灯丝情况：下电，等待15 min （待高压缓慢降到安全范围），拔出阴极电缆头15-17，如图7所示。 图7阴极高压电缆头 因为拔出的是高压端电缆头，高压电缆线和球管连接在一起，所以测量结果是球管 内部情况，经测量，灯丝为0.1 Q,正常；栅极对地测量都为无穷大，正常；其中 个栅极对阴极测量为20 MQ,这里是有问题的，不正常。根据原理图，栅极是 两个悬空的电极板，对地对阴极都相互不能导通，如果有电阻值，在高压环境下， 就是短路，见图8。图8 球管栅极原理图得到这样的测量结果，我们的维修下豁然开朗：高压栅极对阴极短路，在仅仅开 机上电的情况下，阴极和栅极都没有电压，这时设备显示正常，旦放线，阴极和 栅极同时上了高压电，会短路烧坏高压倍增器里的栅极控制短路，从而高压失效 18-19。失效后的高压会一直报C070218栅极控制出错。测量新发来的球管， 发现栅极、阴极和球管外壳相互电阻都是无穷大20。3.1.3.4 分析结果本次故障是由于球管损坏，里面栅极对阴极短路，当球管上高压时，会把高压栅极 控制电路烧坏，就是说：球管高压需要同时更换，只换高压，一定会再次烧坏。将 设备下电，同时更换高压和球管，再次上电测试，低kV,低mA放线，正常。然 后按照更换球管的指导书训管、校正等，最后一切正常，维修结束。3.2 故障二3.2.1 故障现象设备使用过程中报C070200，球管过温故障。3.2.2 故障分析情况一：球管温度过高，报过温。这是球管温度超出阈值（80。0,温控开关打开，系统报错，这种情况下，等待球管降温（68工以下，温度开关闭合），然后 可以在服务界面下清除过温标记，系统即可恢复正常。情况二：球管温度不高，报过温。清除过温标记后，还是没有用的话，可以判断是 连接或硬件问题，需要深入检查故障点21。3.2.3 故障检修3.2.3.1 软件清除过温标记等待球管降温，注意不能关闭机架电源，大约20 min，可以尝试用手触摸球管外壳温度，不烫手即可，此时清除过温标记，实际结果是故障依旧，系统仍然报错C070200。3.2.3.2 测量球管的温控开关该步骤主要查的是HV3这根连接线，这是从球管温控开关出来的到DCB （数据采 集板）的球管温度开关的线缆，中间有一个连接插头HV3，它的位置在球管左侧， 线缆有标记，如图9所示。图9 HV3线缆下电，拔开HV3连接头，测量连接球管的部分。万用表拨到欧姆档，测量这个插头两条线之间的电阻（此时温度已经很低，接近室温）。如果是电阻很大或者说是 开路，说明是温度检测开关出现故障，那就可以判断是球管问题。为此，我们需要 更换球管，实际测出电阻为0，说明温控开关正常，球管没有问题。3.233测量球管到DCB的线缆这部分的线缆其实还是原来的那根HV3线，不过我们这次测试的是连接DCB的 那段。检测这部分需要拔出DCB-J19脚，如图10所示。图10 DCB-J19板路图根据手册线缆标号，见表1 ，检测对应的线与引脚是否是导通的。若不导通，则判 断线缆有问题，需更换线缆。实际测量电阻为0，线缆正常22。表1 HV3线缆标号表DCB延长部J19引脚HV3红线8黑线53.234测量DCB板此时是带电测量，需要佩戴静电手环，防止静电，同时也需注意安全。如果排除了球管和线缆，那基本可以判断是DCB问题。为了确认，需要测量DCB板。检查 时要将万用表拨到直流电压档位，表笔放于DCB板的电阻R336 端。使用万用 表测量电阻R336 端对地电压，测量得到电压为4.9 V,判断DCB板供电正常， 如图11所示。图11 DCB板电路图若电源正常，则需要再次进行测量。测量U86-5处的电压（低电平有效），测量 该电压为4.6 V,说明芯片U86故障23。根据图11的原理图，可以准确判断出U86芯片故障，需要更换DCB板。全部下电后，拆下DCB板，更换新的DCB板，上电,联机,清除球管过温标记（此步骤仍需佩戴静电手环）。测试扫描,系统正 常,维修完毕。4 总结 故障的维修,过程较为复杂,期间烧坏了个正常的高压设备,增加了维修成