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超导核磁共振水冷系统工作原理及常见故障分析

水冷系统是核磁共振系统关键的外围设备之一,其能否正常运行直接关系到核磁共振能否正常工作。水冷系统在核磁共振系统中有两个作用:一是对梯度线圈进行冷却;二是对液氦压缩机进行冷却。对氦压缩机的冷却要求水冷系统24h连续运行,这就对水冷系统的稳定性、可靠性提出了更高的要求。为了达到上述目的,对水冷系统的保养与维护工作就显得尤其重要。本文在近几年的工作中对该设备的维护积累了一定的经验,现就我院PHILIPS1.5T核磁共振配备的两台水冷系统(型号为:EMICON,TRANE)的原理和维护进行描述。

1水冷系统的工作原理

1.1制冷系统

主要设备:压缩机、冷凝器、蒸发器、节流阀;压缩机:压缩和输送制冷剂蒸汽;冷凝器:输出热量;蒸发器:吸收热量(输出冷量)从而制冷;节流阀:节流降压,并调节进入蒸发器的制冷剂流量。

1.2辅助设备

油分离器、贮液器、干燥过滤器、回热器。

1.3工作流程

压缩机将氟利昂蒸气进行压缩,高压气体经油分离器将所携带的润滑油进行分离,然后进入冷凝器被冷凝成液体。液体氟利昂由冷凝器下部出液管经干燥过滤器,然后流经回热器,被来自蒸发器的低温蒸汽进一步冷却后,进入节流阀节流降压,然后送入蒸发器吸热汽化。此时氟利昂汽化吸热用于给水降温,从而达到制冷的目的。汽化后的低温蒸气,经过回热器提高过热度后,被压缩机吸入重新压缩。水冷系统理论循环工作,见图1。

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图1水冷系统理论循环工作示意图

2水循环冷却系统

水箱:储存冷却用水,为防止结水垢,要定期更换水,缺水要及时补水。水泵:给冷却水加压,以保证水在密闭的管路里正常循环。冷却管:带走氦压缩机产生的热量。压力表:测定冷却水出水口压力。温度表:显示出水和回水的温度。过滤装置:过滤冷却水中的杂质。

3氦压缩机冷却的工作流程

氦压缩机冷却的目的是为了对磁体的冷头进行冷却,从而保证冷头的正常工作,减少液氦的挥发。此过程分为3个封闭的循环系统,三者之间通过换热器联系在一起,见图2。

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图2氦压缩机冷却的工作流程

氦压缩机24h连续运转,带走磁体冷头产生的热量。换热器2,由水循环冷却系统带走氦压机的热量,从而达到对氦压机的冷却。换热器1,由氟利昂制冷系统带走冷却水的热量,达到对水循环体统的冷却。氟利昂系统带走的热量由冷凝器散发到室外。

4梯度线圈冷却的工作流程

梯度线圈的冷却过程也分为3个封闭的循环系统,三者之间也通过换热器联系在一起,见图3。

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图3梯度线圈冷却的工作流程

梯度线圈工作时产生的热量,由蒸馏水循环系统带走。在换热器2通过水循环冷却系统完成和蒸馏水系统的热量交换。水循环冷却系统带走的热量在换热器1被氟利昂制冷系统带走,通过冷凝器交换到室外。

5常见故障与维修

5.1故障一

依米康水冷系统报错为:“AFADEFROSTALARM”,即解冻报警。

检修:解冻错误产生的原因是因为整个水冷系统系统制出的水温度过低,显示为8℃左右。蒸发器冷水出水口的温度传感器检测到此温度。出现这种故障的原因可能是水的流量过低或是回热器对氟利昂的加热不够造成的。回热器的三通调节阀一般不主张调节,因为一旦调节的不合适就会对蒸发器造成“致命伤害”。所以应先检测整个水循环冷却体统。关机后,排干冷却水,拧开过滤装置后发现过滤网已经被杂质堵塞。清洗过滤网后,重新补水开机,故障解决。

5.2故障二

依米康水冷系统报错为:“LPALOWPRESSURE”,即压力过低。

检修:用压力表检测氟利昂的管路后发现,整个管路的压力过低,怀疑存在漏氟的问题。沿着氟利昂回路用肥皂水检测后发现,在回热器附近的位置,原来的焊点出现轻微的漏氟。重新焊接,补充一定的氟利昂后,故障排除。

5.3故障三

特灵水冷系统报错为:“E4”,机器不能启动。

检修:查阅相关资料后,报此错误的原因是室外机氟利昂液管上的传感器检测到氟利昂的温度低于-3℃。产生此错误的原因可能是,水循环系统的水量不足,不能带走氟利昂的冷量。因此,换了一个大的水箱。可是补水开机几分钟后,故障依旧存在。排除因水量不足报错的原因后,怀疑传感器是否存在问题。拔下传感器的接头,发现传感器的外表出现裂痕。重新包裹安装上以后,故障排除。

5.4故障四

彻底排净特灵水冷系统水循环系统的冷却水,清洗过滤网,重新补水开机工作2min,机器报警。报错为“水流量过低”。

检修:产生此错误的原因可能是水循环回路堵塞;出水和回水之间的三通阀开启不够;封闭水回路中进了空气。过滤装置刚清洗过,排除水循环回路堵塞的可能。调节出水和回水之间的三通阀后,故障依旧。重新开机启动后,拧开加压水泵的排气装置,排出许多空气,等到有水排出的时候,重新拧紧。关机补水,重启机器后,故障解决。

6维护与保养

由于北方水质硬,所以水冷系统的冷却水要定期更换,以免蒸发器里水垢过多或是堵塞水路中过滤装置影响制冷效果。为防止因短时间停电而造成水冷系统无法自行启动,最好装一个断电报警装置,一旦停电及时通知维护人员。经常观察记录水冷系统操作面板以及各压力表上的数据,知道正常工作状态下的各个数值,保证出现故障现象时有参考。定期对室外机进行检查,保证室外机周围以及上面无杂草杂物。定期冲洗室外机散热片,尤其是到了夏天,保证水冷系统的正常散热。

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