醫(yī)院大型設(shè)備安裝中的UPS選擇與使用分析

摘要：醫(yī)院是救死扶傷的重要場所，供電的重要性不言而喻。一旦停電，醫(yī)院各個業(yè)務(wù)科室都會受到影響。本文以醫(yī)院大型設(shè)備UPS電源選擇為例，介紹了UPS電源的特性，分別簡要闡述了CT、MRI、DR、生化分析儀等儀器UPS選擇上的注意事項，UPS是這些重要醫(yī)療設(shè)備不間斷供電的重要保障。

關(guān)鍵詞：UPS;大型設(shè)備;醫(yī)院;選型

醫(yī)院各大高精尖醫(yī)療設(shè)備對電源供電質(zhì)量提出了高要求，比如CT、MRI等影像設(shè)備大多是進口設(shè)備，對于供電穩(wěn)定性要求比較高，一旦瞬間停電對于醫(yī)療設(shè)備有損耗[1-2]。因此，電源質(zhì)量直接影響到設(shè)備壽命。基于醫(yī)院不同場景對于供電要求的特殊性提出電力保障解決方案，在醫(yī)院突發(fā)中斷供電后，UPS可以自動恢復(fù)供電，保障醫(yī)院核心業(yè)務(wù)的連續(xù)性，有效幫助醫(yī)院克服用電安全方面的困擾。醫(yī)院的大型醫(yī)療設(shè)備根據(jù)設(shè)備的不同，選取的UPS電源類型也存在差異。

1醫(yī)療場所UPS類型分析

1.1被動后備式UPS電源

此種UPS電源，在市電正常時，負載完全而且是直接地市電供電，逆變器不做任何電能變換，蓄電池由獨立的充電器供電;當市電不正常時，負載完全由逆變器提供電能。被動后備式UPS具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉等優(yōu)點，但繼電器將逆變器切換至負載，切換時間較長，一般需幾個毫秒的間斷。

1.2在線互動式UPS電源

此種UPS電源，在市電正常時，負載由經(jīng)改良后的市電供電，同時逆變器作為充電器給蓄電池充電，此時逆變器起AC/DC變換器的作用;而當市電故障時，負載完全由逆變器供電，此時，逆變器起DC/AC變換器的作用。在線互動式UPS具有結(jié)構(gòu)較簡單、實施方便、且易于并聯(lián)、便于維護和維修。但是電源缺點是穩(wěn)壓性能不高電路會產(chǎn)生諧波干擾和調(diào)制干擾。

1.3雙變換式UPS電源

此種UPS電源其供電方式如下：市電正常時，市電經(jīng)過整流器、逆變器向負載供電;市電不正常時，由蓄電器經(jīng)逆變器向負載供電。

雙變換式UPS具有性能好、電壓穩(wěn)定度與頻率穩(wěn)定度高、功能強、具有熱備份連接和并聯(lián)冗余連接的功能等優(yōu)點，其不足之處是當容量少于10kVA以下，其整機效率不高。

2醫(yī)院UPS電源需求分析

根據(jù)電氣安全防護要求，1類醫(yī)療場所：醫(yī)療電氣設(shè)備接觸部件需要與患者體表、體內(nèi)（除2類醫(yī)療場所所述部位外）接觸的醫(yī)療場所，如血液病房的凈化室、產(chǎn)房、燒傷病房;血液透析室;術(shù)前準備室、術(shù)后復(fù)蘇室、麻醉室;急診搶救室;2類醫(yī)療場所：醫(yī)療電氣設(shè)備接觸部件需要與患者體內(nèi)接觸、手術(shù)室以及電源中斷或故障后將危及患者生命的醫(yī)療場所，如重癥監(jiān)護室;早產(chǎn)兒室;手術(shù)室;心血管造影檢查室，都需要采用UPS不間斷電源設(shè)備供電，且自動恢復(fù)供電時間要求為t ≤ 0.5 s。

目前醫(yī)院大部分關(guān)鍵重要設(shè)備都為一些比較精密高端的設(shè)備配備了UPS電源。因此，配備UPS電源的醫(yī)療設(shè)備是工作中最重要的保護裝置。醫(yī)院擁有大量數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備，如CT、MRI、DR、生化分析儀、監(jiān)護設(shè)備等。其中一些設(shè)備甚至是信息系統(tǒng)，這是醫(yī)療信息的重要來源。因此，有必要確保每周7天、每天24小時的可用性，而不需要任何停機時間。此外，這些設(shè)備大多對不間斷電源的質(zhì)量要求很高。因此，高端彩色多普勒超聲需要具有穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、濾波、抗電磁和射頻干擾、防止電壓突然中斷等功能的UPS供電系統(tǒng)。

醫(yī)用彩超UPS電源能有效去除超聲偽影，是普通UPS電源無法替代的。醫(yī)院的醫(yī)用彩色多普勒超聲機是按照國際標準電網(wǎng)環(huán)境指數(shù)設(shè)計的。這些設(shè)備可以在標準電網(wǎng)內(nèi)正常工作，故障少，使用壽命長。但在國內(nèi)電網(wǎng)條件下，會導(dǎo)致運行不穩(wěn)定，故障率高，使用壽命縮短。主要原因是我國目前的公共電力系統(tǒng)存在諸多不穩(wěn)定因素。例如，有時電網(wǎng)電壓偏高、偏低、浪涌、沖擊、突然中斷，嚴重影響醫(yī)療設(shè)備的安全運行，甚至損壞設(shè)備，造成嚴重的經(jīng)濟損失[3]。

高端彩超一般采用在線UPS電源作為電源。當有市電時，在線不間斷電源通過內(nèi)置逆變器提供穩(wěn)定的正弦波電源輸出。當市電出現(xiàn)故障或完全中斷時，UPS內(nèi)部或外部的電池組將繼續(xù)為逆變器提供DC電源，從而保證UPS的逆變器不間斷地輸出正弦波。

3醫(yī)療設(shè)備UPS電源特性

（1）在線工頻、智能數(shù)字化、高品質(zhì)UPS電源、低內(nèi)阻、高精度、抗干擾能力強，適用于大型醫(yī)療設(shè)備的UPS。

（2）DSP數(shù)字控制技術(shù)。核心系統(tǒng)采用國際上最先進的DSP數(shù)字控制技術(shù)，可有效保證UPS核心系統(tǒng)的準確快速運行。UPS產(chǎn)品具有更穩(wěn)定的性能和先進的IGBT逆變器技術(shù)。先進的IGBT逆變技術(shù)結(jié)合高頻脈寬調(diào)制技術(shù)PWM可以降低系統(tǒng)噪聲和功率損耗，保證用戶在各種負載條件下都能獲得優(yōu)質(zhì)的電源和最高的效益，使輸入效率超過95%。先進的相位平衡技術(shù)。目前采用了先進的相位平衡技術(shù)，穩(wěn)定性好，即使缺相的情況下也能正常工作，特別適用于很多電力環(huán)境比較惡劣的地方[4-6]。

（3）內(nèi)置隔離變壓器避免了外部設(shè)備的干擾輸入，使UPS電源具有更強的短路保護能力和更強的過載能力，也大大提高了負載的安全性和穩(wěn)定性。

4大型設(shè)備UPS的選型

4.1選型原則

（1）寬廣的輸入電壓范圍：UPS的輸入電壓范圍代表了UPS適應(yīng)電網(wǎng)的能力，同時電壓范圍寬廣也有著降低用戶投資成本，節(jié)能環(huán)保的作用，用戶在對UPS供電系統(tǒng)的投資中，蓄電池往往占有很大的比例，例如該項目電源系統(tǒng)要求后備延時時間在15分鐘和8個小時，這樣在系統(tǒng)中就需要投入大量的蓄電池，UPS寬廣的輸入電壓范圍可以有效的減少電池的充放電次數(shù)，延長電池使用壽命，達到節(jié)能環(huán)保，節(jié)省投資的效果。特別是在電網(wǎng)波動較大的環(huán)境下，該功能發(fā)揮的作用越大[7-8]。

（2）高整機效率：IT機房的用電量非常大，每年花在電上的費用是非常巨大的，另外，耗電量大也不能符合國家對企業(yè)節(jié)能減排的要求，所以在選用用電設(shè)備時，效率尤為重要，效率的高低是決定設(shè)備每年的耗電量有多少的最主要的一項參數(shù)，各UPS廠家也在苦心研究如何更高的提升UPS的整機效率以達到節(jié)能的效果。所以在外資銀行IT機房電源系統(tǒng)在選用UPS時，效率是非常重要的一項參數(shù)。

（3）風(fēng)扇的智能管理功能：UPS的散熱基本是靠風(fēng)扇來完成，如果風(fēng)扇出現(xiàn)故障或者轉(zhuǎn)速不夠，UPS的運行就會出現(xiàn)問題，而大多廠商的UPS對風(fēng)扇都沒有預(yù)告警的功能，都是來監(jiān)測散熱片的溫度，當溫度過高發(fā)出溫度告警，所以此次項目，針對風(fēng)扇提出了轉(zhuǎn)速在線檢測的功能，從而能有效的延長風(fēng)扇使用壽命。

（4）體積小、重量輕：此次IT的電源系統(tǒng)機房在11層，因此這就要求UPS具有體積小，重量輕的要求，從而能達到機房承重的要求，同時，動力機房空間也非常有限，要更合理的來利用，所以在選用設(shè)備時在保證設(shè)備質(zhì)量的基礎(chǔ)上最好能選擇何積小、重量輕的設(shè)備，以便節(jié)省機房使用空間。

4.2主要大型設(shè)備的UPS選擇

（1）DR設(shè)備，又稱數(shù)字X線攝影，是根據(jù)人體不同組織或器官的密度而發(fā)展起來的一種檢查方法。它通過探測器將穿透人體的x線信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再通過計算機進行圖像重建和一些后處理，得到滿足臨床診斷的圖像。與cr相比，DR更像數(shù)碼相機，不需要傳統(tǒng)膠片作為介質(zhì)[9-11]。

目前基本上所有的縣級醫(yī)院都有UPS電源，甚至鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院的B超機都配備了UPS電源，這是因為UPS電源可以保障b超機的穩(wěn)定運行，在突然斷電的情況下可以保護數(shù)據(jù)存儲。一般B超機的功率在3000瓦左右，可以用6KVAUPS就醫(yī)。

（2）彩超、生化分析儀、血細胞分析儀、血漿采集器、電解質(zhì)分析儀、化學(xué)發(fā)光免疫分析儀、CT和核磁共振工作站等?；旧?000VAUPS不間斷電源對于單臺儀器來說已經(jīng)足夠了，對于一些功率較高的機型來說6000VA就足夠了。

（3）CT、核磁共振機需要帶三相四線隔離變壓器的大功率工頻機不間斷電源，功率基本在80千伏安到160千伏安之間，其中CT機用120千伏安，核磁共振機用100千伏安和160千伏安。

5結(jié)語

一般來說，最好現(xiàn)在就引進專業(yè)人員，因為最好是當場了解情況。不間斷電源設(shè)備的選擇。應(yīng)根據(jù)負荷大小、允許供電中斷時間、運行方式、電壓頻率波動范圍、諧波含量等各項性能指標確定，并滿足UPS不間斷電源裝置適用于毫秒級切換時間的實時計算機等容性負載，其額定輸出容量應(yīng)滿足向電子計算機供電時，其額定輸出功率應(yīng)大于每臺計算機設(shè)備額定功率之和的1.5倍，向其他電氣設(shè)備供電時，應(yīng)為最大計算負荷的1.3倍。負載的最大沖擊電流不得大于不間斷電源額定電流的150%。

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作者簡介：王深（1992-6）男，漢族，天津人，本科，助理工程師，研究方向：醫(yī)院大型用電設(shè)備電力系統(tǒng)改造