Hoe een UPS te dimensioneren voor een CT-scanner

Een CT-scanner is geen constante belasting en het typeplaatje alleen beschrijft niet volledig wat de voeding moet leveren. Tussen patiënten door trekt de machine housekeeping-stroom. Wanneer de buis vuurt, springt de vraag enkele seconden omhoog en daalt dan weer. Dimensionering van de UPS alleen op basis van het typeplaatje leidt tot een van de twee uitkomsten: deze schakelt uit tijdens de eerste drukke kliniek, of u betaalt voor capaciteit die de scanner nooit vraagt.

Wat de voeding werkelijk ziet

Drie dingen gebeuren op een CT-voedingslijn, en deze moeten gescheiden worden voordat enig capaciteitscijfer enige betekenis heeft.

Tussen scans door is de scanner stil: koeling, elektronica, tafel en beeldschermen. Deze continue vraag is nuttig, maar beschrijft niet de maximale elektrische behoefte van de scanner.

Tijdens het scannen kan de stroomvraag gedurende een korte periode scherp stijgen. Wat ertoe doet voor de dimensionering van de UPS is de maximale vraag, hoe lang deze aanhoudt en hoe vaak deze zich herhaalt.

Rondom de scanner bevindt zich al het andere in de ruimte: de contrastinjector, het werkstation van de operator, de reconstructie- en PACS-terminals, soms de leesruimte, de ruimteverlichting en de luchtbehandeling. Dat is een scope-beslissing in plaats van een elektrische, en het verplaatst het antwoord verder dan de eigen rating van de scanner.

Begin met drie getallen, niet alleen met het etiket

Dimensionering gebeurt op basis van drie getallen: reële vermogen in kW, schijnbaar vermogen in kVA en piek stroom. Ze beantwoorden verschillende vragen, en een typeplaatje kVA alleen is niet genoeg om de UPS te dimensioneren. Dezelfde UPS kan 120 kVA / 96 kW zijn, waarbij de twee cijfers respectievelijk de schijnbare en reële vermogenscapaciteit beschrijven. Beide kunnen te klein zijn voor een scanner waarvan het gemiddelde ver daaronder ligt.

Wat u wilt is die maximale vraag, hetzij gemeten of vermeld. Log het als de locatie al in gebruik is. Als het een nieuwe installatie is, geeft het installatieplan document van de scannerfabrikant de vereisten voor de voeding, inclusief de maximale momentane vraag en de toegestane spanningsdip — gebruik dat document in plaats van een verkoopblad.

Overbelastingscapaciteit bepaalt vóór capaciteit

Dit is het deel dat wordt overgeslagen. Twee offertes voor dezelfde kVA zijn geen hetzelfde product, omdat de overbelastingscapaciteit wordt vermeld als een percentage en een duur, en de combinatie is de volledige specificatie.

De overbelastingscurve van deze 120 kVA laagfrequente UPS. De maximale vraag van de scanner en de duur ervan moeten beide binnen het toepasselijke overbelastingsgebied blijven.

Lees de tabel met het scanpatroon ernaast. Een belichting is enkele seconden hoge vraag, herhaald met een pauze die lang genoeg is voor de batterij en omvormer om te herstellen. Een korte duur plaatst de vraag niet op zichzelf binnen de stap van één minuut — de hoogte van de vraag moet daar ook zitten. Beide getallen gaan tegen de tabel in: wat de scanner vraagt, en hoe lang de stap kan worden aangehouden. Een unit die alleen op zijn continue rating wordt verkocht, zegt niets over beide.

Twee vragen aan elke leverancier. Ten eerste, wordt de overbelastingsrating vermeld op de uitgangsklemmen met de batterij die de belasting draagt, of alleen terwijl het net aanwezig is? Ten tweede, wat gebeurt er aan het einde van de vermelde tijd — overschakelen naar bypass, of uitschakelen? Een overbelastingspercentage zonder de seconden ernaast is geen specificatie, en een rating die eindigt in een overschakeling is niet hetzelfde als een die eindigt in een schone rit-door.

Looptijd: wat moet worden voltooid voordat de batterijen leeg zijn

Looptijd is een duur die iemand moet rechtvaardigen, en de rechtvaardiging voor een CT-ruimte is meestal een van de drie dingen.

Voltooi de studie die momenteel loopt. Een scan die tijdens de acquisitie wordt onderbroken, moet mogelijk worden herhaald, wat resulteert in extra stralingsblootstelling en verstoring van de workflow. De looptijd die ertoe doet, is lang genoeg om een studie te voltooien en het systeem schoon af te sluiten.

Overdragen naar een generator. Waar het ziekenhuis stand-by generatoren heeft, dekt de batterij de tussenperiode totdat deze de belasting overneemt — generatorstart, overschakeling en stabilisatie. Vraag wat dat werkelijk kost op deze locatie in plaats van een getal aan te nemen.

De storing doorstaan. Waar korte onderbrekingen en spanningsdips vaker voorkomen dan langdurige uitval, kan batterijcycli net zo belangrijk zijn als nominale back-uptijd — de UPS brengt zijn leven door met in en uit de batterij gaan, en de bank is gedimensioneerd voor cyclische levensduur net zo goed als voor minuten.

In de installatie in Kameroen, de 32 × 12 V 100 Ah bank was ontworpen voor ongeveer tien minuten. Dat was het cijfer voor de scanner van dat ziekenhuis en de overdrachtsregeling van die locatie, geen regel. Uw getal volgt uit wat moet worden voltooid, en uit het DC-pad — batterijspanning, maximale ontlaadstroom en de enkele afstand tot de batterijkast veranderen allemaal wat de bank werkelijk levert.

Isolatie, aarding en lekkage

Beeldvormende apparatuur brengt zijn eigen beperkingen met zich mee: lekstroom, aarding en de isolatievereisten die door de fabrikant van de apparatuur of het ontwerp van de locatie worden gesteld. Waar die vereisten dit vragen, wordt een isolatietransformatator onderdeel van de UPS-specificatie in plaats van een accessoire, en de UPS en de transformator worden samen beschouwd in plaats van apart gekocht.

Die vereiste is ook het argument voor een transformator-gebaseerde laagfrequente topologie. De uitgangstransformator zorgt voor galvanische isolatie tussen de UPS en de scanner en kan helpen bepaalde common-mode storingen te verminderen, terwijl de omvormer, DC-trap, transformator en beveiligingssysteem samen de kortstondige overbelastingscapaciteit bepalen. Het is geen oplossing voor elk stroomkwaliteitsprobleem — het zal een zakkende voedingslijn niet ondersteunen of een slechte aarding repareren — en waar geen isolatie vereist is, is het gewicht en de vloeroppervlakte voor niets gedragen. De geldende limieten komen voort uit de classificatie van de ruimte en de code waaraan het ziekenhuis is gebouwd — een algemene röntgenruimte en een hartkatheterisatielaboratorium vallen niet onder dezelfde vereisten, en het installatiedocument van de scannerfabrikant vermeldt meestal wat het nodig heeft.

Transfergedrag is hier ook belangrijk. Een dubbel-conversie unit houdt de uitgang aan tijdens de overgang naar de batterij, dus de scanner ziet geen onderbreking wanneer de ingang uitvalt. Wat nog steeds gecontroleerd moet worden, is de overschakeling naar en van de statische bypass, wat een aparte gebeurtenis is met zijn eigen timing.

Heeft een CT een laagfrequente UPS nodig?

Niet automatisch.

CT-ruimtes worden vaak gekoppeld aan transformator-gebaseerde laagfrequente units omdat deze ontwerpen een sterke kortstondige overbelastingscapaciteit kunnen combineren met galvanische isolatie waar de installatie dit vereist.

Dat is een reden, geen regel. Een hoogfrequente unit waarvan de elektrische kenmerken voldoen aan de vereisten van de scannerfabrikant is een legitiem antwoord, en op een locatie zonder isolatievereiste en een bescheiden piek kan het de betere zijn — kleiner, lichter en veel gemakkelijker door de deur te krijgen.

Laat de cijfers beslissen in plaats van de topologie:

• maximale scanner vraag, en hoe lang deze aanhoudt
• de overbelastingscurve, als percentage met de duur ervan
• uitgangsspanningsstabiliteit onder een stapbelasting
• kortsluitstroom, en hoe de beveiliging deze opheft
• ingangs- en uitgangsconfiguratie — fasen, nul, aarde
• bypassgedrag, inclusief overschakeling naar en van
• of isolatie überhaupt vereist is
• de upstream voeding: transformator, generator, of beide
• de elektrische ontwerpregels waaraan de locatie is gebouwd

Waar de scanner een hoge kortstondige vraag heeft en het project ook galvanische isolatie vereist, is een transformator-gebaseerde laagfrequente UPS vaak een praktische optie. Waar geen van beide vereisten van toepassing is, kan een lichter hoogfrequent ontwerp een efficiënter gebruik van ruimte en installatiekosten bieden. De twee worden gedetailleerd vergeleken in onze gids voor laagfrequente en hoogfrequente UPS-ontwerpen.

Bepaal de scope voordat u dimensioneert

Elke ring verandert het antwoord. Dimensionering voor de scanner en vervolgens ontdekken dat de injector en de leesruimte op dezelfde UPS zitten, is de meest voorkomende manier waarop deze berekening misgaat.

Schrijf de lijst op voordat u om een prijs vraagt. Alleen de scanner is één berekening. Scanner plus injector, werkstation en beeldschermen is een andere. Voeg de leesruimte, PACS en de volgende modaliteit toe en de machinegrootte, de batterij en de distributie veranderen allemaal.

Twee antwoorden veranderen ook. Als de ruimte ook spanningsregeling nodig heeft omdat de voeding instabiel is, is een UPS geen vervanging voor een stabilisator op een slechte voedingslijn. Als de scanner deel uitmaakt van een afdeling die niet mag uitvallen, komt redundantie in beeld en wordt de keuze tussen N+1 en 2N bepaald door of de belasting één ingangskabel heeft of twee.

De ruimte accepteert de machine, of niet

Een 120 kVA laagfrequent kast is 635 × 975 × 1326 mm en ongeveer 650 kg. Dat is geen kwestie van elektrotechniek; het is een kwestie van of het door de deur past, of de vloer het draagt, en of er een route is van de laadruimte naar de technische ruimte.

Beslis dit vóór de bestelling, niet na levering. Een unit die met een kraan moet worden ingebracht, of een vloer die moet worden versterkt, kost meer dan het verschil tussen twee offertes. Laat de onderhoudsbypass toegankelijk, laat ruimte om een batterijkast te trekken, en controleer de warmte die de ruimte moet afvoeren. Projecten van deze omvang lopen vast op logistiek veel vaker dan op capaciteit. Een correct gedimensioneerde UPS die niet in de ruimte kan worden geplaatst, is nog steeds het verkeerde antwoord.

Parallel bedrijf is hier de moeite waard om te vermelden om dezelfde reden. TAFENG heeft enkele UPS-systemen geleverd voor meerdere CT-projecten, waaronder installaties van 120 kVA en 100 kVA, en TAFENG bouwt enkele laagfrequente units tot 800 kVA, dus locaties die machines parallel draaien, kopen meestal onderhoudscontinuïteit of redundantie in plaats van capaciteit die ze niet meer hadden.

Waar dit past

Dimensionering verloopt in één volgorde: de belasting, dan de topologie, dan de cijfers op het datasheet, dan de toepassing, dan redundantie, dan de batterij, dan de ruimte. Deze pagina behandelt één toepassing binnen die reeks. Voor de volledige volgorde, zie Hoe een industriële of medische UPS te dimensioneren en te selecteren.

FAQ

Welke maat UPS heeft een CT-scanner nodig? Er is geen standaardcijfer. De hier gepubliceerde CT-projecten werden geleverd op 100 kVA voor een Fujifilm Supria en op 120 kVA voor een Fujifilm CT in Guatemala en voor de bovenstaande installatie in Kameroen. Elk werd gedimensioneerd op basis van de piek van die scanner en de scope van die ruimte, dus een andere scanner met een andere piek komt ergens anders uit. Begin met het installatiedocument van de fabrikant in plaats van met een vaste CT-naar-kVA-regel.

Kan ik dimensioneren op basis van de typeplaatje rating van de scanner? Niet op zichzelf. Het typeplaatje geeft het schijnbare vermogen onder gespecificeerde omstandigheden. De vraag tijdens het scannen stijgt ver boven het cijfer tussen scans, dus de maximale vraag en hoe vaak deze zich herhaalt zijn belangrijker dan het constante cijfer, en de ruimteapparatuur op dezelfde UPS moet worden meegeteld.

Hoeveel overbelastingscapaciteit is genoeg voor een CT? Vergelijk de maximale vraag en duur van de scanner direct met de UPS overbelastingscurve. Een rating van 150% / 1 minuut is alleen voldoende als de werkelijke scanner vraag binnen 150% van de nominale UPS capaciteit voor die periode blijft. Een percentage zonder tijdsaanduiding zegt u niets.

Hoeveel looptijd heeft een CT-ruimte nodig? Genoeg om de studie die momenteel loopt te voltooien en schoon af te sluiten, of lang genoeg om over te dragen naar stand-by generatie. Tien minuten was juist voor de scanner en de overdrachtsregeling van een ziekenhuis. Uw cijfer volgt uit wat op uw locatie moet worden voltooid.

Heeft een CT UPS een isolatietransformator nodig? Waar de fabrikant van de apparatuur of het ontwerp van de locatie isolatie vereist, wordt dit onderdeel van de specificatie in plaats van een optie. Laagfrequente transformator-gebaseerde units hebben dit ingebouwd, wat handig is — maar de vereiste bepaalt de topologie, niet andersom.

Kan één UPS de scanner en de leesruimte dekken? Het kan, en het verandert de grootte, de batterij en de distributie. Schrijf de scope op voordat u om een prijs vraagt — de meest voorkomende dimensioneringsfout is offreren voor de scanner en vervolgens de rest van de ruimte op dezelfde voedingslijn vinden.

Wat te sturen naar een UPS-leverancier

Stuur de inputs in plaats van een kVA-figuur:

• CT merk en model
• de elektrische vereisten uit het site-planning document van de fabrikant
• ingangsspanning, fasen en aarding regeling
• maximale vraag, hoe lang deze aanhoudt, en hoe vaak deze zich herhaalt
• continue belasting tussen belichtingen
• alles anders dat op dezelfde UPS moet blijven
• vereiste back-uptijd, en wat daarin moet worden voltooid
• generator rating, starttijd en overdrachtsregeling
• of isolatie vereist is
• bypass vereisten, inclusief onderhoudsbypass
• locatie van de batterijkast en de afstand ertoe
• ruimte-indeling, toegangsweg en installatiebeperkingen

Met die lijst kan een leverancier de continue capaciteit, het overbelastingsbereik, de batterijbank en of de kast de technische ruimte bereikt, controleren. TAFENG ingenieurs werken vanuit deze inputs in plaats van vanuit een CT-naar-kVA-tabel — de belasting, de piek, de looptijd die moet worden gerechtvaardigd, en de route die de kast moet nemen. Begin met de belastingslijst.