Stan Benoit hat häufig mit Politik zu tun, obwohl seine Kompetenz in Elektronik und medizinischer Bildgebung liegt. Als zertifizierter Experte für Radiologiegeräte (CRES) und Leiter der Wartungsabteilung für Radiologie/Onkologiegeräte bei Geisinger Health System hat Benoit dafür zu sorgen, dass Dutzende komplexer Bildgebungssysteme für 5 Krankenhäuser und 31 Satelliteneinrichtungen ihre optimale Leistung erbringen. Bei vermuteten PQ-Problemen muss er möglicherweise zwischen Geräteherstellern und hauseigenen Elektrikern vermitteln.
Ausfallzeiten sind in doppelter Hinsicht teuer – sowohl im Hinblick auf das Wohl der Patienten als auch im Hinblick auf die Kosten. Röntgen-, Mammografie- und andere Systeme kosten Millionen und ihr Ausfall kann Techniker und Chirurgen zur Untätigkeit verdammen. Die meisten Einrichtungen sind mit Motoren/Generatoren ausgestattet und können den Betrieb unabhängig vom Energieversorger aufrecht erhalten, wodurch das Energieversorgungssystem robust, aber auch komplex gestaltet wird. Darüber hinaus werden die Einrichtungen kontinuierlich verbessert, um die beste auf dem Markt erhältliche Medizintechnik einsetzen zu können. Ingenieure und Elektriker müssen mit sich ständig verändernden Energieversorgungssystemen arbeiten. Für Benoit und seine Kollegen sind Gespräche über die Netzqualität an der Tagesordnung.
Wenn bei komplexen CAT-Scanner-, MRT-, und Herzkathetersystemen Probleme auftreten, lautet die erste Frage: „Liegt es an der Elektronik oder am Netz?“ Zur Beantwortung dieser Frage und zur ultimativen Behebung des Problems muss Benoit mit verschiedenen Organisationen zusammenarbeiten. Die Gerätehersteller bieten im vertraglichen Rahmen Support für die bildgebende Elektronik. Eine interne technische Abteilung wartet die elektrischen Systeme und wird dabei häufig von externen Elektroinstallateuren unterstützt. Diese Situation ändert naturgemäß die Frage „Ist es die Elektronik oder das Netz?“ zu „Wessen Problem ist das?“
Benoit ist ein 23-jähriger Medizintechnikelektroniker mit langjähriger Erfahrung, jedoch kein Experte in Netzqualität. Und ohne harte Fakten fällt ihm die Koordination von Elektrikern und Elektronikern schwer. Letztes Jahr kaufte er einen Netz- und Stromversorgungsanalysator vom Typ Fluke 434 und erweiterte seine Kenntnisse über Netzqualität.
Aufladen der Lernkurve
Benoit wollte in der Lage sein, grundlegende Drehstromprüfungen durchzuführen, um vor einem Gespräch mit Herstellern oder Elektrikern die Fakten zu klären. Außerdem wollte er im Zuge seiner Weiterbildung im Bereich Netzqualität ein Werkzeug haben, das ihm mehr Details liefert. Eine seiner wichtigsten Anforderungen war die Möglichkeit, Daten zwischen den verschiedenen Parteien auszutauschen – manchmal in Form eines detaillierten Berichts, manchmal auch, indem er an einer Schalttafel steht und eine Echtzeitanzeige beobachtet. Er brauchte ein Werkzeug, dem seine internen und externen Kollegen vertrauen würden. Das Fluke 434 war eine gute Wahl dafür.
Manchmal kann die Fehlersuche in einem elektrischen System eine Herausforderung darstellen. Er achtet sorgfältig darauf, dass professionelle Elektriker die Anschlüsse herstellen und die Stromkreise identifizieren. Benoit hat sich die Handbücher des Fluke 434 und einige Anwendungshinweise durchgelesen und in einer Reihe von Büchern gestöbert, aber das meiste hat er durch die Beobachtung von Messungen am 434 und in der Zusammenarbeit mit Geräteverkäufern, Elektrikern und PQ-Experten gelernt.
So nutzt Stan Benoit das Fluke 434
Seit dem Kauf des 434 im letzten Jahr, hat er das Gerät nahezu ständig in Gebrauch. Er verwendet es für Röntgen-, CAT, MRT-Geräte und für Linearbeschleuniger. Zusätzlich zur Fehlersuche verwendet er das 434 zur Prüfung der Netzqualität vor der Installation neuer bildgebender Systeme. In vielen Fällen verwendet er es auch, um zu zeigen, dass die Netzqualität wahrscheinlich nicht die Ursache des Ausfalls ist.
Das grafische Farbdisplay gefällt ihm sehr, besonders die Anschlussbildschirme, die im bei der Einrichtung von Geräten behilflich sind. Das Display ermöglicht ihm, Signalformen und Trends in Echtzeit zu teilen und zu besprechen (diskutieren). Anschließend lädt er die Daten über die PC-Schnittstelle auf seinen Computer herunter und erstellt einen vollständigen Bericht. Er passt seine Berichte an seine Zielgruppe an: „Ich muss darüber mit Ärzten und Administratoren sprechen. Ich muss das klarstellen.“
Bei der Fehlersuche wendet sich Benoit zunächst dem Display des Drehstrom-Oszilloskops am 434 zu, um die Spannungssignalform zu prüfen. Das Zeigerdisplay hilft ihm bei der Überprüfung der Anschlüsse und verschafft ihm einen kurzen Eindruck von der Systemsymmetrie.
Zur Nachverfolgung von intermittierenden Problemen verwendet er häufig den Modus Spannungseinbrüche und -überhöhungen. In diesem Modus die Autotrend-Funktion des 434 analysiert sofort, ohne jede Einstellung Spannung und Strom und erkennt selbst Änderungen von der Dauer einer halbe Netzperiode. Während er sich im Modus „Spannungseinbrüche und -überhöhungen“ befindet, kann er das bildgebende System ausgiebig testen, angrenzende Geräte ein- und ausschalten oder an Reserve-Stromversorgungssysteme übergeben und die Auswirkungen auf das 434 beobachten. Auf dem Instrumentbildschirm kann Benoit sich die Ereignisse mithilfe von Cursors und Zoomwerkzeugen anzeigen lassen, während die Aufzeichnung im Hintergrund weiterläuft.
Wenn er im Modus „Spannungseinbrüche und -überhöhungen“ keinen Fehler findet, prüft er das System mit dem 434 im Transient-Modus. Im Transient-Modus kann das 434 noch kürzere Ereignisse (bis zu 5 us) erfassen und anzeigen.
Vor Kurzem kam Benoit im Modus „Spannungseinbrüche und -überhöhungen“ einem Problem mit einem mobilen Bildgebungssystem auf die Spur. Das System schaltete sich intermittierend ab und schien bei heißem Wetter die meisten Probleme zu haben. Stan berichtet: „Die Aufzeichnung lief, und es bot sich ein vertrautes Bild wie bei einem Linienschreiber auf Papier. Als wir hörten, wie sich die Kühler einschalteten, sahen wir, wie alle drei Phasen abfielen.“ Diese Fahrzeugsysteme sind mit eigenen Kühlsystemen ausgestattet und beim Einschalten der Ventilatoren kam es durch einen Spannungseinbruch zu einem hohen Einschaltstrom. Während der Sommermonate ist der Energiebedarf hoch und die Spannungspegel können etwas niedrig sein, besonders in ländlichen Gebieten, die von einem mobilen Bildgebungslabor versorgt werden. Bei mildem Wetter führten also Spannungseinbrüche mit einer höheren Wahrscheinlichkeit zu einem Ausfall des Bildgebungssystems.“
Um die Netzqualität für eine neue Installation beurteilen oder Störungen in der Energieversorgung als Ursache für Geräteprobleme ausschließen zu können, verwendet er die Systemmonitor-Funktion des 434. Dies ist die Funktion, die er am häufigsten verwendet. Mit einer einzigen Taste kann er eine umfassende Untersuchung der Spannungsqualität einleiten.
Die Systemmonitor-Funktion
Die meisten Netzqualitätsprobleme können durch detaillierte Spannungsmessungen und Nachverfolgung der zeitlichen Veränderung erkannt werden. Ein Energieversorgungssystem, das permanent eine hohe und stabile Spannung liefert, ist ein gesundes System. Die Systemmonitor-Funktion des Fluke 434 analysiert Dutzende von Spannungskennwerten anhand von voreingestellten Grenzen bis zu einer Woche und präsentiert diesen Datenreichtum in einem einzigen „Bestanden/Nicht bestanden“-Display. Um zu sehen, wie Benoit diese Funktion verwendet, werden wir uns eine Beurteilung der Energieversorgung eines MRT-Systems von ihm ansehen.
Der Systemmonitor prüft anhand der Grenzen aus der Netzqualitätsnorm EN50160, ob die Spannungskennwerte in einem akzeptablen Maß innerhalb der Fehlergrenzen liegen. Folgende Kennwerte werden untersucht:
- Messung der durchschnittlichen Effektivleistung in Watt
- Oberschwingungen
- Flicker
- Spannungsereignisse (Einbrüche, Überhöhungen, schnelle Änderungen oder Unterbrechungen)
- Symmetrie
- Frequenz
Der Systemmonitor zeichnet all diese Kennwerte bis zu eine Woche lang auf. Außerdem zeichnet er die Stromwerte auf, um die Ermittlung der Ursachen von Spannungsänderungen zu erleichtern.
Sie können die EN50160-Grenzen verwenden, bei denen es sich um Standardwerte handelt, oder an Ihre Bedürfnisse anpassen. In diesem Fall hat sich Benoit die Herstellerangaben angesehen und entschieden, die Spannungsgrenzen etwas enger auf 92 % statt auf 90 % zu ziehen.
Die Hintergründe des Bestehens oder Nichtbestehens
Jeder Spannungskennwert auf dem Hauptsystemmonitor wird als „Bestanden/Nicht bestanden“-Leiste angezeigt. Hinter dieser einfachen Anzeige stecken jedoch zahlreiche Details.
In den Spannungsdaten von Benoit sehen Sie den für Krankenhäuser vorgeschriebenen wöchentlichen Generatortest. Die Übergabe an die Reserve-Stromversorgung ist als Spannungseinbruch über etwa zwei Perioden zu erkennen. Sie sehen den Arbeitsrhythmus des Gebäudes – niedrige Ströme nachts und an den Wochenenden, hohe Ströme während der Arbeitszeiten.
Stan Benoit hat im vergangenen Jahr viel über Netzqualität gelernt. Bis zu einem gewissen Grad wird er zum Opfer seines eigenen Erfolgs. Er arbeitet mit anderen Medizintechnik-Ingenieuren an einem Problem mit einem Herzcomputersystem. Er wurde gerufen, um die Energieversorgung eines HLK-Kühlers zu prüfen. „Seit ich das 434 habe, tue ich Menschen einen Gefallen, die ich vorher gar nicht kannte!“. Er hofft auf zwei Dinge, die ihn weniger „beliebt“ machen sollen: 1. Er kann das Gelernte an einige Kollegen weitergeben und 2. die anderen Abteilungen besorgen sich einen eigenen Netz- und Stromversorgungsanalysator.
Prüfen Sie die Anschlüsse eines Drehstromsystems
Einer der häufigsten Fehler, den Menschen bei der Prüfung von Drehstromsystemen machen, ist der, dass sie das Instrument nicht richtig anschließen. Für die Messung eines Sternschaltungssystems sind bis zu neun Anschlüsse erforderlich, sodass es leicht vorkommen kann, dass Leitungen vertauscht werden oder ein Anschluss vergessen wird. Die Leitungen und das Display des 434 sind mit Farbcodes markiert. Das hilft zwar, jedoch empfiehlt es sich, die Anschlüsse auf dem Zeigerdisplay zu prüfen.