瓦里安加速器“K FIL”联锁电路原理及其故障分析

査玉华 李 巍 陈文霞

瓦里安加速器“K FIL”联锁电路原理及其故障分析

査玉华①李 巍①陈文霞①

査玉华,男,(1965- ),本科学历，高级工程师。解放军第307医院医学工程科，从事医用加速器等医疗设备的管理和维修工作。

速调管是利用电子渡越时间效应，对电子注进行速度调制，进而获得密度调制的一种微波功率放大管，将电子注直流能量转换为微波能量[1]。医用电子直线加速器多采用速调管作为微波功率(放大)源，其价格昂贵，是加速器的核心部件之一。瓦里安公司生产的高能医用电子直线加速器设置了“VAC2”(速调管真空状态)、“K FIL”(速调管灯丝)等联锁电路作为监测手段对速调管的工作状态和工作条件进行测试和监控，以保障速调管以正常工作状态运行[2]。其中“K FIL”是加速器的主联锁之一，瓦里安医用加速器以该联锁指示灯作为操作界面上开机状态的指示(预备状态时点亮、开机时灯灭)[3-4]。

瓦里安加速器对“K FIL”联锁的描述是：速调管灯丝电流等于或低于标称值的一半，开机后5 s速调管灯丝被禁止使用。日常工作中可能引起“K FIL”联锁的主要原因有：速调管故障(灯丝开路)、速调管灯丝变压器故障及灯丝电流太低[5]。

1 “KFIL”联锁电路工作原理

1.1 速调管灯丝供电电路

在加速器调制柜的主电源分配电路中取A、C两相电(均为208 Vac)供给辅助电源分配电路，通过T3变压器后输出236 Vac到由T6、T7等组成的速调管灯丝升压稳压电路，在电路输出端串联连接一功率电阻(7.5 Ω、25 W)，电阻两端再并联连接一继电器K13(额定工作电压6 Vac)，此电路(电缆标号W18)经机座母版连接到脉冲变压器油箱上，经防爆接头连接至油箱内的速调管灯丝变压器的初级，再通过灯丝变压器次级给速调管灯丝提供7.5 Vac的电压[6-7]。

1.2 速调管灯丝监测电路工作原理

加速器通电后，由“STANDBY”(预备)至“ON”(开机)状态时，如果速调管灯丝状态正常(没有开路)，则功率电阻通电并在其两端产生大约6 Vac的电压差，使继电器K13通电触发，其触点3和5闭合将故障联锁电路与-12 Vdc导通，“K FIL”联锁电路失能从而无“K FIL”联锁故障，使得加速器在无其他联锁的情况下能够正常工作[8]。反之，当灯丝开路时，灯丝变压器次级负载阻抗无穷大，则初级电流减小，继电器K13线包上的电压下降，不能正常触发，则会引发联锁电路工作，同时点亮“K FIL”联锁信号以报警[9-10]。

1.3 速调管灯丝变压器监测电路工作原理

速调管灯丝的供电电路在速调管灯丝变压器正常时，从脉冲变压器油箱接头端子处可测量到大约236 Vac、1.1 A的电压、电流，这就提供了继电器K13的正常触发条件，使得“K FIL”联锁不会出现，加速器得以正常工作。如果供电电路或速调管灯丝变压器异常(如阻抗变大、短路或局部短路等)，使得电路上的电压电流改变，也会导致继电器不能正常触发，从而引起“K FIL”联锁并报警[11]。

2 “K FIL”联锁报警故障实例

2.1 速调管灯丝开路

机型：瓦里安CL1800医用加速器，使用10年。

(1)故障现象。加速器通电后，将钥匙开关由“STANDBY”位置转到“ON”位置，“K FIL”联锁灯灭，同时开机预热10 min计时开始，数秒钟后“K FIL”联锁灯再次出现，加速器回到“STANDBY”状态。

(2)故障维修。测量速调管灯丝变压器初级电压为240 Vac，但电流几乎为0，判断变压器次级或灯丝开路。排掉油箱内的绝缘油，测量到灯丝开路，更换速调管后调试相关参数，设备恢复正常。

2.2 联锁电路上继电器损坏

机型：瓦里安CL23EX医用加速器，使用4年。

(1)故障现象。一段时间多次出现“K FIL”联锁，有时是在刚开机预热计时期间(0～12 min内任意时间)，有时是在正常工作出束状态，出现联锁时，一般将钥匙开关转回预备状态并再次开机即可清除联锁。

(2)故障维修。检查速调管灯丝变压器初级电压、电流均正常，在开机时测量K13继电器线包电压为8.2 Vac，取下该继电器检查发现其线包外的绝缘纸发黄，分析认为与继电器线包并联的功率电阻压降过大，继电器线包长期超额度电压工作，使得其触发动作有时失灵。通过计算认为功率电阻阻值过大，将功率电阻更换为6 Ω(25 W)，再测量其压降为6.5 Vac，更换新的K13继电器后开机正常[12-13]。

3 小结

速调管灯丝供电及其联锁报警电路原理清晰，结构简单，监测报警及联锁保护作用灵敏可靠，只要掌握其工作原理，就能很快对电路产生的故障进行检查判断并加以解决，提高工作效率。

[1]顾本广.医用加速器[M].北京：科学出版社，2003.

[2]杨绍洲，陈龙华，张树军.医用电子直线加速器[M].北京：人民军医出版社，2004.

[3]丁耀根.大功率速调管的设计制造和应用[M].北京：国防工业出版社，2010.

[4]江缉光.电路原理[M].北京：清华大学出版社，1989.

[5]王鸿明.电工与电子技术[M].北京：高等教育出版社，2005.

[6]清华大学电子教研组编，童诗白主编.模拟电子技术基础[M].2版.北京：高等教育出版社，1988.

[7]清华大学电子教研组编，杨素行主编.模拟电子技术基础简明教程[M].2版.北京：高等教育出版社，1998.

[8]韩广兴.电子元器件与实用电路基础(修订版)[M].北京：电子工业出版社，2005.

[9]査玉华，李巍，荆斌.瓦里安医用加速器机械运动部件异常情况的处理[J].中国医学装备，2012，9(2)：75-77.

[10]王明槐，唐志全.VarianCL2300CD加速器MOD连锁原理与速调管更换维修[J].生物医学工程进展，2010，31(4)：242-244.

[11]王恒，姜澎.瓦里安21EX直线加速器GFIL联锁故障检修一例[J].中华放射肿瘤学杂志，2012，21(5)：411.

[12]黄金汉，吴琼，谭爱民，等.瓦里安2300C/D型直线加速器低剂量率故障应急检修一例[J].中国医学装备，2010，7(8)：47-48.

[13]蒋晓伟，吴玲，马琰.瓦里安加速器常见故障及其分析[J].中外医疗，2007，26(20)：45.

1672-8270(2014)09-0120-02

R197.39

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10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.09.043

2014-04-20

①解放军第307医院医学工程科 北京 100071