西門子CT電源監(jiān)控繼電器故障分析與維修

張方林

0 引言

我院引進(jìn)的西門子SOMATOM Sensation 16 CT和SOMATOM Sensation 64 CT在使用中出現(xiàn)電流監(jiān)測(cè)繼電器K101燒壞，引起電源斷電故障。2種機(jī)型系統(tǒng)電源布局基本一致，部分元器件可以直接替換，參考對(duì)照可縮短維修時(shí)間?，F(xiàn)將64排CT出現(xiàn)的故障及修復(fù)方法介紹如下，供參考。

1 故障現(xiàn)象

設(shè)備在掃描中突然斷電，電源分配柜主開(kāi)關(guān)F99跳閘，且不能重新合閘，保險(xiǎn)完好，外電源輸入正常。

1.1 故障分析

電源主開(kāi)關(guān)跳閘，說(shuō)明系統(tǒng)電源有短路現(xiàn)象存在，要想查到故障部位，必須知道系統(tǒng)電源供電分配。根據(jù)實(shí)物測(cè)繪，系統(tǒng)電源分配柜（power distribution system，PDS）分配給直流電源（direct current circuit，DDC）和固定供電電源（power supply stationary，PSS），為控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、掃描系統(tǒng)和圖像系統(tǒng)供電，主要供電流程如下。

1.2 供電流程

PDS主要流程：來(lái)自醫(yī)院配電箱的三相五線電源（L1、L2、L3-380 V/50 Hz，N-零線，PE-地線）經(jīng) PDS主開(kāi)關(guān)F99分為2路[1]：一路經(jīng)保險(xiǎn)F100→變壓器T→DCC為滑環(huán)、高壓發(fā)生器和球管等供電；一路經(jīng)保險(xiǎn)F200→變壓器T1→開(kāi)關(guān)F1→開(kāi)關(guān)F8→機(jī)架PSS為機(jī)架傾斜、旋轉(zhuǎn)和冷卻等供電。

PDS有24組干線短路保護(hù)開(kāi)關(guān)控制相關(guān)的系統(tǒng)單元，其中 F1、F8、F14、F99 為三相開(kāi)關(guān)，分別控制自耦變壓器T1輸出、PSS電源、水冷機(jī)和380 V進(jìn)線電源。F4-F24為單向開(kāi)關(guān)，主要控制UPS、圖像系統(tǒng)計(jì)算機(jī)柜（IES、ICS、RS）和操控臺(tái)等電源。

1.3 電源監(jiān)測(cè)保護(hù)

PDS有三重保護(hù)電路：（1）F100和F200監(jiān)測(cè)整機(jī)保護(hù)。（2）傳感器T101互感線圈與泄漏繼電器F98和電流斷路器F99、C1、C2組成監(jiān)測(cè)電路，監(jiān)測(cè)380 V輸入電源的電壓對(duì)稱值和電流平衡值保護(hù)。（3）傳感器T100互感線圈與繼電器K100、K101和F99、C1、C2組成脫扣電路，監(jiān)測(cè)DCC電源保護(hù)。

1.4 故障檢查

根據(jù)以上電路分析，在F99跳閘時(shí)，檢查PDS電源系統(tǒng)，F(xiàn)1～F24短路保護(hù)開(kāi)關(guān)未見(jiàn)跳閘，F(xiàn)100、F200保險(xiǎn)完好，UPS支路電源工作正常，外電源輸入正常。此現(xiàn)象能說(shuō)明2點(diǎn)：（1）可排除計(jì)算機(jī)柜圖像系統(tǒng)支路電源故障，其余干線電源可能存在短路，但存在嚴(yán)重短路故障的可能性較小。（2）電源監(jiān)測(cè)保護(hù)電路在起作用。為了避免故障擴(kuò)大，采取先易后難的維修思路，利用保護(hù)開(kāi)關(guān)對(duì)干線電源進(jìn)行分段檢查并合閘F99。首先，斷開(kāi)保險(xiǎn)F100、F200和開(kāi)關(guān)F1～F24，切斷系統(tǒng)全部負(fù)載，確定F99自身正常。其次，逐一閉合開(kāi)關(guān)，依次驗(yàn)證DCC和PSS電源。當(dāng)閉合F9時(shí)，F(xiàn)99跳閘故障出現(xiàn)，說(shuō)明該支路存在短路。經(jīng)查，F(xiàn)9輸出2路：一路經(jīng)K9和K10繼電器觸點(diǎn)到探測(cè)器開(kāi)關(guān)電源；另一路到電源監(jiān)測(cè)電路，為F98和K100、K101供電。經(jīng)試驗(yàn)判斷，故障出在PDS監(jiān)測(cè)保護(hù)電路，故障時(shí)F9不跳閘，該支路存在短路的可能性小。利用替換法更換 F99、F98、K100、K101，確定脫扣電路K101過(guò)流監(jiān)測(cè)繼電器損壞，造成主開(kāi)關(guān)F99跳閘。

2 故障維修

2.1 繼電器K101剖析

K101（3UG3522-1AL20）是西門子公司生產(chǎn)的集成式互感器監(jiān)測(cè)保護(hù)繼電器，具有欠值帶事故記錄存儲(chǔ)自動(dòng)復(fù)位功能，有3個(gè)測(cè)量范圍0．1～10 A（即IN1/M：0．1～1 A、IN2/M：0．5～5 A、IN3/M：1～10 A），3個(gè)測(cè)量范圍可以精確整定脫扣閾值，并可在5%和50%之間的閾值上調(diào)節(jié)一個(gè)通斷滯后，也就是說(shuō)，當(dāng)電流在整定值上下波動(dòng)時(shí)，繼電器不會(huì)出現(xiàn)頻繁的斷開(kāi)和閉合。為了抑制干擾峰值，延遲時(shí)間可以在0．1 s和3 s之間調(diào)節(jié)。為了避開(kāi)設(shè)備開(kāi)機(jī)啟動(dòng)電流，可以在1 s和20 s之間設(shè)定第2個(gè)延遲時(shí)間[2]。

K101內(nèi)部電路由小型密封變壓器輸出18 V，經(jīng)集成控制電路和測(cè)量電路驅(qū)動(dòng)24 V繼電器（Y611024）工作。A1、A2輸入220 V為小變壓器供電，11C、12NC、14NO分別為小繼電器常閉觸點(diǎn)和常開(kāi)觸點(diǎn)。3 個(gè)測(cè)量點(diǎn) IN1、IN2、IN3 分別通過(guò) 2、0．02、0．01Ω測(cè)量電阻監(jiān)測(cè)電流值，觸發(fā)監(jiān)控電路驅(qū)動(dòng)24 V繼電器控制觸點(diǎn)11C和12NC的通斷，實(shí)現(xiàn)電流監(jiān)測(cè)保護(hù)。

2.2 脫扣電路原理

脫扣電路的作用是通過(guò)纏繞在自耦變壓器上的互感線圈T100，監(jiān)測(cè)三相電源的對(duì)稱值和負(fù)載短路過(guò)載。正常情況下，互感線圈電流值為0，當(dāng)互感線圈電流值升高超過(guò)脫扣閾值時(shí)，輸出報(bào)警信號(hào)切斷供電，保護(hù)系統(tǒng)安全。K101脫扣電路如圖1所示，T100傳感器與時(shí)間延遲繼電器K100、電流監(jiān)測(cè)繼電器K101和C1、C2、F99組成脫扣電路。設(shè)備正常工作時(shí)，K101工作，其常閉觸點(diǎn)11C、12NC斷開(kāi)，保證K100不工作。只有當(dāng)T100有電流通過(guò)，其電流值超過(guò)脫扣閾值時(shí)，K101內(nèi)部電路才被觸發(fā)，小繼電器斷電，常閉觸點(diǎn) 11C、12NC 復(fù)位，L2（220 V）經(jīng)F9 到 K100（A1），K100 得電工作，其常開(kāi)觸點(diǎn) 15、18閉合，220 V經(jīng)觸點(diǎn)15、18到C1，觸發(fā)脫扣電路使F99斷開(kāi)。

圖1 K101脫扣電路圖

該故障是K101燒壞，內(nèi)部控制電路斷電，繼電器常閉觸點(diǎn)11 C、12 NC不能斷開(kāi)，220 V直通K100使常開(kāi)觸點(diǎn)15、18閉合，導(dǎo)致電流斷路器F99跳閘引起的，其系統(tǒng)電源并不存在短路故障，原因是電源監(jiān)測(cè)電路自身器件損壞造成電路保護(hù)。

2.3 排除方法

通常是找廠家更換同規(guī)格的繼電器，但維修費(fèi)用高且“遠(yuǎn)水不解近渴”。繼電器屬于電氣標(biāo)準(zhǔn)器件，在網(wǎng)上很容易找到，但老型號(hào)停產(chǎn)難找，可以用新型號(hào)3UG4621-2AW30直接替代3UG3522-1AL20。更換新繼電器應(yīng)注意調(diào)整延遲時(shí)間和脫扣滯后閾值，64排CT只用了IN1監(jiān)測(cè)端，通斷滯后整定脫扣閾值為 25%，延遲時(shí)間 T1為 0.1 s，T2為 5 s，Ie為20%。通過(guò)2臺(tái)設(shè)備的維修實(shí)踐可知，繼電器集成控制電路不易損壞，燒壞的均為18 V密封小變壓器初級(jí)開(kāi)路，更換密封變壓器方可修復(fù)K101。密封變壓器參數(shù)：尺寸 30 mm×25 mm×20 mm，輸入 220 V、50 Hz，輸出 18 V、0.5 W。

2.4 小結(jié)

K101內(nèi)部密封變壓器初級(jí)開(kāi)路，是因串接在初級(jí)線圈的溫度熔斷器熔斷導(dǎo)致無(wú)18 V輸出引起的。設(shè)備開(kāi)機(jī)后，該繼電器一直處于工作狀態(tài)，K101和K100、F98緊貼在一起，產(chǎn)生的熱量不易散發(fā)，溫度保險(xiǎn)因高溫易開(kāi)路。更換密封變壓器修復(fù)K101，無(wú)需調(diào)整參數(shù)，節(jié)省時(shí)間且方便可靠。

3 維修體會(huì)

對(duì)于維修未開(kāi)放的西門子設(shè)備，受維修權(quán)限的限制，沒(méi)辦法獲取更多有用的故障信息，在無(wú)圖紙資料參考的情況下，通常采用模糊檢修方法，只對(duì)局部故障現(xiàn)象進(jìn)行分析處理，結(jié)合實(shí)物器件工作流程測(cè)繪出簡(jiǎn)約電路，往往會(huì)給維修帶來(lái)事半功倍的效果，不但節(jié)約了維修費(fèi)用，而且提高了維修技能[3]。

[1] 周克明.CT故障的原因分析和處理[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2011，32（6）：132.

[2] 楊幫文.新型繼電器使用手冊(cè)[M].北京：人民郵電出版社，2004.

[3] 許銀伍.東芝320排CT故障維修1例及體會(huì)[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2011，32（10）：148.