outlook 0.23 t磁共振梯度子系统典型故障分析与维修2例(1)

OUTLOOKOUTLOOK 0.230.23 T T 磁共振梯度子系统典型磁共振梯度子系统典型 故障分析与维修故障分析与维修 2 2 例例(1)(1) 摘要本文针对飞利浦公司的低场强常导开放式磁共振 梯度子系统的典型故障，做了比较详细的故障分析和故障 判断思路以及维修检查方法，并对维修中的经验教训进行 了讨论。 关键词磁共振；梯度；故障；维修 OUTLOOKT 是飞利浦公司的低场强常导开放式磁共 振，它的梯度子系统是 MRI 系统的重点部位,由于它长期工 作在高电压大电流条件下,受电流、电压波动及环境温度、 湿度变化的影响较大,所以它是整台设备的“高危地带” ， 极易发生故障，因此，研究如何分析排除这方面的故障， 有着很大的现实意义。为此，本文对 OUTLOOKT 磁共振梯度 子系统典型故障的分析和检修作一个简要的介绍，供参考。 1 故障检修 1 故障现象磁共振系统在扫描过程中梯度放大柜突 然一声爆响并散发一股较浓的焦臭味，计算机屏幕提示 Gradient/mpsAmplifierFault:active，同时梯度柜 97VAC 电源空气开关跳闸。通过检查发现梯度柜 X 组 5 块功 率放大(GradientPowerAmplifier 简称 AMP）电路板全部烧 坏。在检查了梯度柜内与之相关的电路无问题后，更换了 X 组 5 块 AMP 板和一块梯度信号控制（APS）板，开机运行 几分钟后又发生同样故障，Y 组 AMP 板全部烧坏。 故障分析梯度放大器主要是把来自于梯度控制器 送来的电压控制信号进行电流放大后送入梯度线圈，产生 梯度磁场。MRI 要得到一副完整的重建图像，必须要 3 个相 互正交的梯度磁场（X、Y、Z） ，作为定位依据。所以梯度 子系统共有 3 组功率放大器（X、Y、Z） ，为了满足梯度磁 场的要求，增大梯度放大器的输出功率，每一组放大器都 用了 5 块相同的 AMP 板并联使用。为了给梯度放大器提供 足够大的电源能量，梯度子系统的电源供应单元（DCU）也 非常重要，DCU 除了输出足够大的电流以外，还要求稳定性 能好。梯度放大器 AMP 的 400V 直流工作电压是通过 380V/297V 隔离变压器将电网 380V 交流电压降压后经过三 相整流、滤波后得到的。从此故障的现象分析来看，故障 原因可能有 3 点：AMP 本身；APS；电源供应单元（DCU） 。 AMP 板本身的故障可能性比较小，因为每次烧坏的 AMP 板都 不只 1 块，一般是一组（5 块） ，而且每次都不确定在哪一 组，第一次是在 X 组，第二次是在 Y 组。APS 板故障也不太 可能，在更换 AMP 板的同时 APS 板也更换过，那么最大可 能就是电源部分 DCU 了。 故障检查为了缩小故障检查范围，将 DCU 的 400V 整流之前分为一段，即交流电部分，400V 整流、滤波、稳 压部分为另一段，即直流电部分。首先检查交流部分，用 电压表测量 297V 交流电压，发现有瞬间跳变现象，改用指 针式万用表观察，结果发现指针有明显摆动现象，最后用 电力分析仪动态观察，进一步确认 380V/297V 隔离变压器 工作异常，输出的 297VAC 电源存在干扰和跳变现象。 故障维修考虑到如果更换一台原装变压器不仅费 用较高而且定货周期长，笔者找当地变压器厂加工了一个 相同参数的变压器，换上后输出电压稳定，故障排除，此 后再也没有发生类似故障。 经验讨论一开始把故障范围局限在那些容易出现 问题的部件上了，如梯度功率放大器 AMP 板和梯度信号控 制器 APS 板，而忽视了那些不容易出现问题地方，如变压 器等部件。结果造成了维修思路上的“误诊” 。此次故障可 能是由于变压器本身绝缘性能不好，产生一些杂波干扰或 者跳火现象，使电源隔离效果变差，输出的 297V 交流电压 有跳变脉冲干扰，导至 DCU 工作异常，而使 400V 直流电压 输出不稳定，引起梯度功率放大器上的电子元件击穿打火， 而烧坏 AMP 板。由于 AMP 板工作在高电压大电流条件下， 加之梯度柜空间较小，而且每块 AMP 板都相隔很近，只要 其中有一块击穿打火就会殃及相邻电路板，将使全组（5 块） 电路板烧坏，所以两次故障就烧坏了两组（10 块）AMP 板， 造成了较大的经济损失。 2 故障检修 2 故障现象磁共振在扫描过程中屏幕提示 Gradient/mpsAmplifierFault:active，扫描终止，梯度 柜中 Z 组梯度放大器故障指示灯亮。 故障分析根据屏幕提示信息来看，此故障为梯度 信号控制电路 APS 板和梯度功率放大器 AMP 板有问题，从 梯度柜故障指示灯来看问题出在 Z 组。由于 X、Y、Z 组中 的 APS 板和 AMP 板都是相同的，只要将 Z 组中的 APS 板和 AMP 板与 Y 组或 X 组互相交换就可以判断哪一块电路板有问 题了。 故障检查首先判断是 APS 板还是 AMP 板的问题。 将 Z 组的 APS 板与 X 组的 APS 板互换故障依旧，说明问题 在 AMP 板。虽然用同样的互换法也可以找出有问题的 AMP 板，但是这种方法比较费时，并且在试验过程中要频繁开 关机，对电子元件冲击较大，容易损坏电路部件。笔者用 万用表测试法可以很快的找出故障 AMP 板。即用万用表电 阻档测量该组功率放大器的输出端 A 点或 B 点对 400VRET 之间的电阻值（正常值约为 25K 左右，故障时则为 2 左右） ，然后逐一拔出 AMP 板并同时观察万用表上的阻值变 化情况，若拔出哪一块电路板后阻值变为正常值说明是该 块电路板有问题，这是笔者经过多次维修此类故障得出的 经验。 故障维修在确定某块故障电路板后，进行元件的 检测，一般情况下问题都发生在 IGBT 管上，用数字万用表 二板管测量档测量其栅漏和栅源之间的电压值就可判 断其好坏，若正常即为 V 左右，若击穿则为 0V。判断准确 后更换 IGBT 管，IGBT 管的型号是 IRG4PC50UD，若找不到 同型号的管子，也可用 SGH80N60UFD 代换，最好是配对更 换，一般情况下只要换上好管就可解决问题。 3 讨论 梯度子系统最容易发生故障的部位是梯度功率放 大器中的 AMP 板，而 AMP 板最容易出现问题的是 IGBT 管和 DC/DC 逆变器。如果更换 IGBT 管后依然击穿，那就是 IGBT 输入级的工作电压有问题。OUTLOOKT 第一代机器用的是自 举升压电路，第二代机器采用的是 DC/DC 逆变器，相对第 一代来说第二代要稳定得多，但还是经常发生 DC/DC 逆变 器工作不良的情况，笔者也经历过多次此类情况