大型医疗设备电气深化设计浅谈

2010-01-09 14:27:03来源: 中国中元国际工程公司

      摘  要:本文以解放军总医院项目为实例,介绍了对大型医疗设备电气深化设计方面的一些经验总结,指出设计的关键在于和设备厂家专业工程师的沟通与交流,对英文资料的正确理解,真正掌握设备的安装流程与工作原理。

      中国人民解放军总医院肿瘤中心大楼历经2年的时间终于落成使用了,它是目前国内乃至亚洲最先进的肿瘤治疗中心,地下二层地上15层建筑面积3.5万平米的单体内,拥有26套大型医疗设备(回旋加速器、断层加速器、DSA、PET/CT、DR、高频热疗机、模拟定位机、后装等等),其中有10台设备是国内第一次引进,作为该工程电气专业的主设计,每台设备都伴随着与众多国际设备厂家的配合、交流、设计、确认、再设计、出图施工、配合、调试的步骤,过程虽然艰辛,但收获颇丰,看到一台接一台的设备顺利投入使用,接待病人服务于社会的场景,那种感觉无法言表。只是想把自己在配合深化设计中的一些技术收获做些总结,以供同行参考。

      大型医疗设备的电气设计要求,会因生产厂家的不同而有差异,设计的关键还在于和设备厂家专业工程师的沟通交流,英文资料的正确理解,真正的了解设备的安装流程与工作原理。下面就设计中的技术重点与难点做如下论述。

一、现场配电箱

      设备主机必须配有专用现场配电箱,该配电箱以及与其相连的通断开关(EAT)和应急开关(AT)必须在装机前安装到位。辅助设备以及其它用电设施(如照明、空调等)的电源应由医院的公共电网提供,它们的控制开关和保护电路可安装在现场配电箱内,但绝对不允许现场配电箱给其供电。

      下面是肿瘤中心DSA设备配电箱内主机供电回路的电路原理

  系统电源符合国家规范,电压380V,最大偏差不得超过10%。频率50Hz,最大偏差不得超过0.5Hz 。相间电压间的最大偏差不得超过最小相电压的2%。设备最大功率为171KVA,连续功率20KVA,功率因数0.9;设备最大瞬间峰值电流为289A,连续电流为31A,可以采用断路器额定电流为160A的空开进行保护。设备要求专线供电。三相线标明相序后与PE线一并引入配电柜。进线电缆必须采用多股铜芯线,接入柜内额定电流为160A的断路器,且电缆颜色和断路器规格必须符合标准电气安装手册之规定。配电柜必须具备防开盖锁定功能,以确保电气安全作业之需。配电柜紧急断电按钮需安装在操作间中操作台旁的墙上,便于操作人员在发生紧急情况时切断系统电源。

二、系统供电电缆

  从变压器到现场配电箱最好配置专用电力电缆,且必须为铜芯电缆。在此电力电缆上不准接入大功率电感性负载,如空调,电梯,冷冻机等,以避免设备起停时引起的干扰。为了保证电源线内阻值符合上表中的要求,必须根据电缆的实际铺设长度、变压器输出端的内阻值以及现场配电箱的自身内阻值,计算出所铺电缆的最小截面积,铺设长度越长、变压器输出端和现场配电箱的内阻值越高,电缆截面积就要求越大。电缆截面积选择可按下面经验公式计算:

  电缆截面积A=(2×铺设长度)/(56×电缆自身阻值)。

  举例:实测到:电缆实际铺设长度为 100m,变压器输出端的内阻值为0.060 千欧姆,现场配电箱自身的内阻值为0.030 千欧姆。

  那么:电缆自身最大允许阻值=0.11-0.06-0.03=0.02。电缆截面积A=(2×100)/(56×0.02)=178.5,故电缆截面积应至少为185mm2。

三、照明要求

  最好是由恒定的荧光灯照明和可调的白炽灯照明相结合的系统形式,以满足病人的舒适感和方便工作人员的操作。下面还是以肿瘤中心DSA为例,建议采用以下照明方案:

四、采用共用接地系统和等电位连接

  在设计前期,设备厂家均会要求单独接地,我们应该理解为该设备至接地钢板的接地线上不该再接其它设备,以免干扰。而不是单独打接地极。当我们遇到有的厂家固执的要求单独打接地极,不采纳我们共用接地时,我应从以下几方面进行分析解释。

  1. 国际标准 IEC61312—1. 美国电气法规(NEC). 我国防雷规范(第6.3.3条和6.3.4条)均规定采用共用接地系统和等电位连接。

  2. 在采用共用接地系统的建筑物内的电子设备, 要设置单独接地是困难的。因为设备外壳,整个建筑物的金属构件, 钢筋、电气保护接地系统都接入共用接地系统。 要想从电子设备单独引出(功能)接地线到室外单独接地极, 且要与上述共用接地系统完全隔离以避免反击过电压是困难的。

  3. 单独的专用接地线在高频(信息设备的工作频率)情况下, 阻抗很大, 故要求电阻小是无意义的。 因为在自谐振条件下专用接地线阻抗无穷大, 相当于断开, 成为一根天线, 反使设备接受干扰信号。

  4. 单独接地不利于过电压保护。

  5. 在TN—S系统情况下不必担心工频电流噪音干扰电子设备(PE和N是分开的, PE平时不带电流)。在电子设备较多之处, 应采用钢管和封闭钢线槽敷线, 以避免单相接地短路电流较多地流过共用接地系统, 引起对电子设备的干扰。

  所以在工程设计中,对一些国外和国内制造商沿用老标准要求单独接地的做法要加以纠正。以上是关于大型医疗设备机房的电气深化设计方面的经验交流,若有不够完善之处,敬请提出指正!

参考文献

  1. <<民用建筑电气设计规范>>JGJ/T16-92

  2. 美国GE公司医疗设备事业部所提供的设备资料

  3.IEC60364-7-710  INTERNATIONAL STANDARD

 

关键字:大型医疗设备  现场配电箱  系统供电电缆  照明要求

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2010/0109/article_947.html
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