1_5T超导磁共振制冷系统的工作原理及日常维护.docx

超导磁共振制冷系统的工作原理及日常维护侯刚1.5T(广东韶关粤北人民医院，广东韶关512026)〔文章编号〕1002－2376(2012)02－0056－03〔中图分类号〕TH774〔文献标识码〕B〔摘要〕:介绍SIEMENS1.5T超导磁共振制冷系统的组成和工作原理，探讨日常维护的要点及其必要性。〔关键词〕超导磁共振;制冷系统;日常维护。1医用磁共振技术是现代医学影像诊断技术的一个里程碑医用磁共振设备主要由磁体、梯度系统、射频系统、计算机系统等硬件组成。这些硬件的不断改进和变革是各种成像技术得以发展的物质基础。其中磁体的发展是从低场到高场，从永磁型磁体到超导型磁体。可以说超导型高场磁共振机是现今医学影像诊断中的主力，它是现代电子计算机技术、光学传导技术、低温制冷技术、精密仪器制造技术、医学物理和化学技术共同作用的结晶。超导是指某些金属导体在温度降到接近绝对零才可以使医院获得更高的效益，因此制冷系统的维护保养是医院设备工程师的重要工作之一。磁共振制冷系统的组成及关系组成:磁共振制冷系统由水冷机组、氦制冷22.1机、冷头三部分组成。关系2.2度(－273℃)时，阻值接近于零。电子流在这种金属导体(即线圈)内高速运动从而产生高磁场。超导磁共振必须使用液氦作为制冷介质，氦是已知所有物质中沸点最低的，沸点是4．2K，而且只有氦在非常接近绝对零度时不会凝成固体，利用液氦可获得接近绝对零度的低温为超导线圈建立和保持超导环境(4．2K，－269℃)。磁体采用多层真空绝热结构，但由于结构支撑等多种因素，不可能完全阻止热传导，所以液氦会以蒸发的形式带出导入的热量，以维持4．2K的低温。为减少液氦的蒸发，超导磁共振上一般都配有制冷系统，提供冷量减少液氦蒸发。我们可以称低温致冷剂(液氦)的挥发为“自冷”而为磁体提供冷量的制冷系统可称为“制冷”，正是自冷和制冷两种机制的共同作用，才有效地维持着磁体的低温环境，并反过来减少致冷剂的损耗，制冷系统直接关系到MR致冷剂(液氦)的损耗，只有保证制冷系统的正常工作图1如图1所示，实际上氦制冷机可看作水冷机组的部分负载(水冷机组还为CCA控制柜、GPA梯度放大器等提供冷量)而冷头又是氦制冷机的负载，由此可见，整个磁体正冷系统是由三级联冷来实现的，即水冷机提供一定温度的冷水(10℃左右)使氦制冷机的高压氦气得以冷却;氦制冷机又作为冷源，通过冷头活塞膨胀氦气使冷头温度骤降;冷头的低温在两个冷屏上的传播最后使磁体得到预期的冷却。上述三级中任何一环节故障都会使整个磁体冷却系统瘫痪，从而使致冷剂的挥发成倍增长。制冷系统的工作原理33.1水冷机组工作原理水冷机组工作原理与空调类似，在此不再赘述。MedicalEquipmentVol.25，No.02收稿日期:2011－11－04563.2氦制冷机工作原理氦制冷机的功能是在压缩机内压缩氦气，然后在冷头处膨胀以使冷头处于低温环境。我院西门子SYMPHONY1.5T超导型磁共振是较为常见的机型，下面着重介绍该机配备的LEYBOLDRW6000型氦制冷机。图3缩和膨胀气体，形成高压气体腔和低压气体腔的交替循环，完成吸入高压低温氦气(22Bar，8℃)的过程，同时排出低压高温氦气(7Bar，30℃)将冷头中的热量带到氦制冷机中。4制冷系统的维护保养前已言之，磁体制冷系统是采用三级联冷来实现的，因此，制冷系统三个主要部分在日常工作中都是保养维护的范围，下面将分开叙述三部分的维保工作。4.1水冷机组的维护保养由于水冷机组主机置于室外，针对其的维保要求严格，具体内容如下:(1)2008年前，我院采用开启式水循环系统，该系统需定期观察设备上的压力表，如果数值低于要求值，需通过补水箱添加蒸馏水。2008年后，我院针对水循环系统进行改装，改装为封闭式系统，通过压力感应阀控制循环系统水量，因此，改装后的循环系统不存在水量不足问题。图2RW6000型氦制冷机工作原理图为说明问题，先从经冷头返回的低压氦气(约7bar)输入端看起，该低压氦气进入后被直接送往氦压缩机。压缩后的氦气压力升至22bar左右，同时温度也变得非常高，紧接着该高温高压氦气流被驱往热交换器变为高压低温氦气，该高压低温氦气通过长达数米的密封保温软管直达位于磁体上的冷头，并在那里节流，使氦气迅速膨胀而发生焦耳－汤姆孙效应，其结果使氦气温度进一步下降并向周围吸热从而使冷头产生所需要的冷量，膨胀后的低压氦气又被送回制冷循环输入端开始下一流程。值得注意的是，RW6000型氦气制冷机内部除了氦气循环外还牵涉到油循环，氦气压缩机采用油介质来密封、润滑以及冷却的，由上图可看出，油介质在热交换装置中与水发生热交换，然后通过油气分离装置(油阱)和油吸附器与氦气分离。(2)定期检查室外机组冷凝器及风扇上有无杂物，如果有的话应及时清理，建议一个月进行一次清