瓦里安23EX加速器内循环水系统及其常见故障的分析

査玉华 李 巍 荆 斌

1 引言

医用直线加速器的加速管通常是由无氧铜制成，无氧铜的膨胀系数较大，温度的变化将引起加速管发生膨胀或收缩，从而导致行波加速管工作频率或驻波加速管谐振频率的变动，影响加速管的工作。但是，加速器的RF驱动器、脉冲变压器、速调管或磁控管、加速管、聚焦线圈和偏转线圈等许多部件在工作时会产生大量的热量，为了保证加速器工作的稳定性，必须使系统保持相对恒温的状态，目前应用的医用直线加速器通常采用水循环系统进行自动温度控制。温控系统是整个加速器系统的一个重要组成部分，虽然在加速器系统中所占的比重并不大，但却起着重要作用。

2 内循环水系统

2.1 恒温水循环系统

恒温水循环系统一般分为两种：一种是一次恒温水循环系统；另一种是二次恒温水循环系统。前者是由温控机组输出的恒温水进入到加速器内部各部件系统中直接对其进行冷却，然后回到温控机组的储水箱中。后者是由温控机组输出的恒温水通过连接管路进入到加速器内部一个专用的热交换器中，与二次水循环系统进行热交换，然后回到温控机组的储水箱中，此系统为外循环系统。同时由二次水循环系统对整个加速器内部各部件系统进行冷却，二次水循环系统在加速器内部也是一套完整的水循环系统，即称为内循环水系统。

2.1.1 一次恒温水循环系

一次恒温水循环系统虽然成本低、设计方便、结构简单，但在常规制冷方式下控温精度不高(≥±1℃)，同时水质较差、易对加速器部件污染或损坏。因此，越来越多的医用加速器采用二次恒温水循环系统。瓦里安公司的23EX医用电子直线加速器也是采用二次恒温水循环系统。

2.1.2 二次恒温水循环系统

二次恒温水循环系统的内循环系统水温精度可以设定比较高(≤±0.5 ℃)，而且因其内循环系统相对独立，水质得以保证，减少了对加速器部件的污染及故障，对外循环系统的制冷要求较低，尽管增加了加速器的设计制造成本，但优势仍很明显。

2.2 23EX的内循环水系统

23EX的内循环水系统大致可以分成三部分：①由内循环水箱、水泵组件、热交换器、全路水质过滤器等部件组成，主要负责储水、水循环、与外循环系统进行热交换及保证水质等功能；②由三大回路组成，即速调管冷却回路，速调管线圈、环流器、RF负载冷却回路，支路水质过滤器、RF驱动器回路以及相应的流量传感器和连锁开关等，主要对相关部件进行冷却；③由两个旋转接头和四大回路组成，即波导、偏转磁铁线圈冷却回路，加速管线圈、能量开关、流量表冷却回路，KV热交换器、漂移管线圈、狭缝线圈及波纹延伸管的冷却回路，X线靶冷却回路，以及相应的流量传感器和连锁开关等。作用也是对相关部件进行冷却并显示内循环水的流量，并且在相关回路循环水流量不足时及时给出联锁并报警。

3 内循环水系统常见故障

3.1 故障现象之一

开机晨检，电子线各档出束正常，检至15X线档时，出现“PUMP”、“FLOW”和“MFIL”等联锁，机器不能工作。

检查分析：检查加速器内循环水温度显示为47℃(正常应为40 ℃±3 ℃)、压力显示为0 psi(正常应为78 psi—磅/平方英寸)，外循环水温度显示为17 ℃(正常)、压力显示为25 psi(正常)，外循环水温控阀处于关闭状态。分析认为由于温控阀关闭，使得外循环水不能与内循环水进行热量交换，致使内循环水温度升高，从而引起水泵停止工作。检查温控阀工作电源(24 VAC、10 VA)缺失，从热交换示意图(说明书图号：100015185)上，温控阀的工作电源来自于T1变压器，检查T1初级的保险管(0.1 A)开路。该保险管设计值偏小，更换为0.5 A的保险管后，温控阀恢复正常，待内循环水温度降到40 ℃后重新开机晨检，加速器工作正常。

3.2 故障现象之二

加速器正常工作过程中出现“PUMP”、“FLOW”和“MFIL”等联锁，停止工作。

检查分析：内循环水控制箱上的指示灯不亮。分析热交换示意图(同上例)，在T2变压器上端标示“LAMP/RELAY SUPPLY 12 VDC±2 VDC”的字样，表明T2变压器向指示灯和继电器供电，测量其提供的12 VDC无电压，检查发现T2初级的F3保险管(0.1 A)开路，怀疑与上例一样，额定电流过小，更换为0.5 A的保险管后，再开机联锁消失，加速器恢复正常。

3.3 故障现象之三

加速器正常工作过程中，转动机架时偶尔会出现“FLOW”、“MFIL”等联锁，停止工作。

检查分析：检查加速器内、外循环水温度和压力均显示正常值，结合故障联锁出现在机架转动时这一现象分析，判断故障出在机架部分的内循环水回路上，当故障再次出现时，逐个测量机架上的内循环水回路上的4个水流量压力开关(说明书图号：856186)，如果内循环水总压力指示正常而某一开关开路，则表明这个流量开关损坏。关闭水泵，卸下流量开关，一般情况下会发现，开关里的弹簧或压力传感器表面有水锈，用细砂纸清洁后可使其恢复正常。

同样的流量开关在机座上速调管边上也有4个(只是压力值不同。说明书图号:100016559)，这些开关的损坏也会引起相同的故障联锁，必要时也要仔细检查。

3.4 故障现象之四

加速器正常工作过程中，出现“FLOW”、“MFIL”等联锁，停止工作。

检查分析：检查加速器内、外循环水温度和压力均显示正常值，测量上例中提到的8个流量开关均为正常，此时基本可以排除内循环水回路的压力故障，检查脉冲变压器和速调管油箱内高压绝缘油的油量。首先，通过观察窗查看油位是否到达设定位置，为准确起见，可以测量油位开关(说明书图号：1100345)J7插座的C、D脚，如果开路，则表明油量不够，需补充绝缘油至油位开关刚刚闭合为止。另外，如果遇到油位开关本身开路损坏的情况，此时如手边若没有备用的油位开关可替换，可以在保证油位合适的前提下将J7插头的C、D脚短路以应急，待有备件时应尽快更换。

3.5 故障现象之五

使用2年以上的机器，频繁出现“FLOW”、“MFIL”等联锁，但可以用开机钥匙重新开机清除，有时一天要多次出现，影响工作。

检查分析：检查水流量开关、油位开关等均正常、内循环水的压力显示为正常的78 psi，排除水路和油位的故障后，将该压力调为80 psi，机器工作正常。分析认为，由于内循环水泵工作时间过久，导致其压力减小，而压力表也因年久指示值不准，实际压力却在降低，使得8个流量开关中的某个处于临界状态，测量时很难测到其开路状态，但实际上只要出现一个开路脉冲时就会引起“FLOW”联锁。此时适当增加内循环水压力，则可以排除这种故障。

4 结语

内水循环恒温系统是加速器的重要组成部分，为了保证医用直线加速器工作性能的稳定，对于加速器的维护人员来说，应该熟知内循环水系统的原理和结构，准确、快速判断并修复系统经常出现的故障，对提高加速器的开机率、延长其使用寿命具有一定的重要意义。

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