當(dāng)前位置：優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)室供氣系統(tǒng)是實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備正常工作的基礎(chǔ)，分析和優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)室集中供氣的好處。室內(nèi)燃?xì)夤┙o體系的設(shè)計(jì)要考慮多方面的因素，如氣瓶室、管道敷設(shè)、選材、管道連接、安全技術(shù)要求等，要有針對(duì)性，安全要放在首位，要根據(jù)室內(nèi)燃?xì)夤┙o的不憐憫況進(jìn)行綜合規(guī)劃。討論了實(shí)驗(yàn)室集中供氣體系的設(shè)計(jì)，為實(shí)驗(yàn)室的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供參考。
一、集中供氣體系的構(gòu)成。
試驗(yàn)室集中供氣體系以其操作簡(jiǎn)單、氣流穩(wěn)固、使用安全、運(yùn)行費(fèi)用低等好處，成為目前使用較多的當(dāng)代供氣體例。它重要由氣源轉(zhuǎn)換、供氣管道、壓力調(diào)節(jié)、用氣點(diǎn)、監(jiān)測(cè)報(bào)警等部分組成。
試驗(yàn)室集中供氣體系涉及到管道布置、材料質(zhì)量和規(guī)格的選擇、各階段的安裝步驟和要求、工程驗(yàn)收等方面，優(yōu)秀的試驗(yàn)室集中供氣體系的設(shè)計(jì)應(yīng)同一考慮使用氣體的安全性、便利性、以及管理和維護(hù)等題目，并考慮試驗(yàn)室將來(lái)的發(fā)展需求，對(duì)于特別氣體還應(yīng)考慮特別的技術(shù)解決方案。實(shí)驗(yàn)室供氣體系設(shè)計(jì)必要綜合規(guī)劃，并結(jié)合用戶的現(xiàn)實(shí)情況，按照相干標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。
二、實(shí)驗(yàn)室集中供氣的上風(fēng)。
在實(shí)驗(yàn)室中，某些儀器或設(shè)備的工作必要各種不同的氣體供給，通常使用的氣體包括高純氧型、氮型、氬型、氫型、氦型、甲烷型、乙炔型、二氧化碳型、混合型等等，甚至有些設(shè)備也會(huì)使用有毒有害氣體。一些氣體被用來(lái)作為儀器的驅(qū)動(dòng)控制，例如壓縮空氣。
實(shí)驗(yàn)用氣體例有兩種，一種是傳統(tǒng)的分散式氣瓶供氣，這種氣瓶供氣體例是將氣瓶分別配置在各儀器設(shè)備上，以知足各儀器設(shè)備的不同必要。
另一種是以儲(chǔ)氣罐、杜瓦瓶、氣體發(fā)生器等為氣源，配置氣體發(fā)生體系或主動(dòng)開(kāi)關(guān)或手動(dòng)開(kāi)關(guān)等體系，實(shí)現(xiàn)氣體的延續(xù)供給，通過(guò)不銹鋼耐壓管道將氣體輸送至用氣方，各端口的壓力和流量可按儀器要求分別控制，知足各種儀器的使用要求。實(shí)驗(yàn)用氣集中供給體系的重要上風(fēng)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
1.穩(wěn)固壓力的作用優(yōu)秀。
通過(guò)二級(jí)減壓或多級(jí)減壓，可以實(shí)現(xiàn)集中供氣，取得較好的穩(wěn)壓結(jié)果。比如，體系二級(jí)減壓后，加上儀表內(nèi)部的調(diào)壓裝配，可以說(shuō)是三級(jí)穩(wěn)壓，氣源在儀表一級(jí)減壓后，管路上保持較高的壓力，便于長(zhǎng)距離管道輸送，在儀表前端采用二級(jí)低壓減壓閥，將壓力調(diào)節(jié)到儀表工作范圍內(nèi)，再將壓力調(diào)節(jié)到儀表內(nèi)部，進(jìn)入儀表的氣體就能確保達(dá)到儀表使用要求。
2.保證氣體的純凈。
載氣通過(guò)大型儲(chǔ)罐(液壓)和輸送管道輸送到儀器上，單向閥安裝在儲(chǔ)罐出口，避免了儲(chǔ)罐替換時(shí)空氣或水的混入，此外，在高壓段后安裝壓力釋攤開(kāi)關(guān)球閥，以排出過(guò)多的空氣或水，從而確保氣體純度。
3.增強(qiáng)安全。
通俗瓶裝氣體充氣壓力為14MPa/cm2或更大，集中供氣可按需降低體系壓力，且闊別試驗(yàn)區(qū)，增長(zhǎng)了使用安全。此外，集中供氣可以把空氣壓縮機(jī)安置在供氣室，削減了壓縮機(jī)產(chǎn)生電火花的安全隱患，也避免了室內(nèi)噪音的干擾。
4.工作環(huán)境的改善。
取消實(shí)驗(yàn)室氣源，如氣缸、空氣壓縮機(jī)等，削減了實(shí)驗(yàn)室的占地面積，方便了實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的配置，避免了實(shí)驗(yàn)室操作者在一處造成的紊亂和未便。
5.削減運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。
采用集中供氣體例，可采用儲(chǔ)氣容量大的液體儲(chǔ)罐供氣，大大降低了采購(gòu)成本，削減了替換氣瓶和儲(chǔ)罐的頻繁次數(shù)，節(jié)省了勞動(dòng)成本，減輕了維修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，便于管理、維修和保養(yǎng)。
6.賡續(xù)及時(shí)。
集氣體系采用手動(dòng)、半主動(dòng)或全主動(dòng)切換體系，平時(shí)各集氣源為一開(kāi)一備狀況，可根據(jù)儀表工作條件，調(diào)整局部或團(tuán)體氣壓、氣量，保證儀表用氣的流量和壓力的穩(wěn)固性、持續(xù)性，同時(shí)保證量值傳遞不變。
7.擴(kuò)大精神生活的范圍。
在集中供氣管道上可預(yù)留接氣點(diǎn)和擴(kuò)張點(diǎn)，并設(shè)置控制開(kāi)關(guān)或封頭，方便擴(kuò)張點(diǎn)。悉數(shù)儀表前端氣源均為控制閥。如許，就可以擴(kuò)展新的用氣端點(diǎn)，而不會(huì)影響其它設(shè)備的正常工作。
三、集中供氣體系的設(shè)計(jì)。
1.設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。
集氣體系的設(shè)計(jì)應(yīng)吻合《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50316-2000，《工業(yè)金屬管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50235-2010，《現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50236-2010，《氧氣站設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50030-2013，《氫氣站設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50177-2005，《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范(附條則)》GB50028-2006，《工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》GB6222-2005等標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程的要求。
2.氣瓶庫(kù)。
中間燃?xì)怏w系必要規(guī)劃設(shè)計(jì)一個(gè)自力的氣瓶室，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的布局和用氣情況，在實(shí)驗(yàn)室的每層或幾層上設(shè)計(jì)一個(gè)氣瓶室，也可以在實(shí)驗(yàn)室的外部設(shè)計(jì)一個(gè)供整個(gè)實(shí)驗(yàn)室供氣的氣瓶室，并在鋼瓶?jī)?chǔ)存區(qū)合理布置，保持易燃容器與助燃容器之間的安全距離。空氣瓶室內(nèi)墻宜采用實(shí)心結(jié)構(gòu)，門(mén)應(yīng)設(shè)計(jì)為防爆門(mén)，安裝防爆燈和風(fēng)扇，以防事故發(fā)生，削減室內(nèi)破壞。儲(chǔ)罐屋內(nèi)不宜吊頂。
在氣瓶室中還應(yīng)設(shè)置漏氣、低壓換氣報(bào)警設(shè)施和排風(fēng)裝配，同時(shí)設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮防雷、防靜電和空調(diào)設(shè)備等。為確保氣體純度和壓力的穩(wěn)固，需采用多段減壓體例供氣，宜設(shè)置氣路吹掃、排空、雜質(zhì)過(guò)濾、水汽凈化等裝配，有條件時(shí)可采用雙源主動(dòng)切換體例供氣。
3.管道設(shè)計(jì)。
(1)通用實(shí)驗(yàn)室按標(biāo)準(zhǔn)單元組合設(shè)計(jì)，各種煤氣管道也應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)單元組合設(shè)計(jì)。
(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室用氣情況，計(jì)算供氣壓力、流量和管路內(nèi)徑，所有氣體的管路原則上應(yīng)控制在9.52mm以下(in，儀表空氣管直徑為12.7mm)。管材端部尺寸原則上不得小于6.35mm(in，也可根據(jù)現(xiàn)實(shí)使用情況確定)。
(3)如氫、氧和乙炔甲烷等管道以及引入實(shí)驗(yàn)室的各種氣體管道支管的敷設(shè)。如管道井、管道技術(shù)層內(nèi)鋪設(shè)的管道，如氫、氧和乙炔甲烷等可然氣體管道，應(yīng)設(shè)置透風(fēng)裝配，確保每小時(shí)(1~3)換氣次數(shù)為150次。
(4)需穿過(guò)實(shí)驗(yàn)室墻壁或樓板之處，應(yīng)設(shè)預(yù)埋套管，套管通過(guò)時(shí)，套管內(nèi)之管段不得焊接。管子和套管之間要用不燃燒的材料封緊。
(5)氫、氧管道的末端及處應(yīng)設(shè)放空管。放空管應(yīng)位于層頂以上2m處，并設(shè)于防雷珍愛(ài)區(qū)域內(nèi)。氫管線上還應(yīng)設(shè)置采樣口和吹掃口。放空管、采樣口和吹掃口位置應(yīng)能知足管道中氣體吹掃置換的要求。
(6)氫、氧管道應(yīng)具有靜電導(dǎo)引接地裝配。其他必要接地的管道，其接地體例和跨接體例應(yīng)吻合現(xiàn)行有用的標(biāo)準(zhǔn)。
(7)管道的鋪設(shè)應(yīng)考慮到以下幾個(gè)方面：
①干氣管道宜水平布置，如氣體中含水率較高時(shí)，其管道應(yīng)設(shè)置為≤0.3%坡度，坡度朝向冷凝液收集器方向；
②其他氣體管道需與氧氣管道同架安裝時(shí)，管子之間的間距≤0.25m。除氫氣管道外，氧氣管道應(yīng)高于其他管道。
③氫氣管道與易燃?xì)怏w管道平行安裝時(shí)，管道間的間距不能小于0.50m，管道交叉時(shí)不能小于0.25m，分層鋪設(shè)時(shí)，氫氣管道應(yīng)位于上方。
④在氣體管道中，每隔1.5米左右必要安裝一個(gè)支架。此外，還可以根據(jù)氣體管道的彎頭直徑，設(shè)置適當(dāng)?shù)闹С治恢谩?/p>
⑤內(nèi)部敷設(shè)氫氣管道時(shí)，不可直接埋于地下，也不可布置在地溝內(nèi)，避免直接通過(guò)不使用氫氣的房間。
⑥氣瓶與調(diào)整器之間應(yīng)安裝有耐高壓金屬軟管，管路與閥件的連接應(yīng)安裝有高壓雙卡套接頭，以方便零件的補(bǔ)綴和替換。
4.選材。
進(jìn)氣體系中選材的基本原則是：
一是不應(yīng)選用非金屬材料，
二是不吸附氣體，不產(chǎn)氣憤體，
三是不產(chǎn)生顆粒。
當(dāng)輸送氣體的純度達(dá)到99.99%時(shí)，一樣平常氣體管道應(yīng)采用不銹鋼管、銅管或無(wú)縫鋼管；管道和設(shè)備的連接部位應(yīng)采用金屬管道，如選用非金屬軟管，宜采用聚四氟乙烯管、聚氯乙烯管等工程塑料管，而不應(yīng)采用乳膠管；氫氣和氧氣管道所用的部件、儀表應(yīng)為該介質(zhì)的專(zhuān)用產(chǎn)品，不應(yīng)使用其他替換材料。其他元件也應(yīng)提供設(shè)計(jì)建議，如輸送閥與氧接觸部應(yīng)采用不燃燒材料，密封圈應(yīng)采用有色金屬、不銹鋼、鎳基合金等材料；管道接口法蘭墊片應(yīng)根據(jù)管道中輸送的氣體而定；管道固定件(管夾)應(yīng)采用耐高溫金屬材料，且結(jié)實(shí)、輕便、耐用。
5.管道連接。
燃?xì)怏w系的連接應(yīng)吻合GB50236-2011《現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及工業(yè)管道焊接工程施工規(guī)范》中的有關(guān)規(guī)定。在連接管路時(shí)，應(yīng)采用法蘭連接或焊縫連接；在氫氣管路上不應(yīng)采用絲扣連接；高純氣體管路應(yīng)采用承插焊；氣體管路與設(shè)備的連接，閥門(mén)與管路或管件的連接應(yīng)采用絲扣連接或法蘭連接；在絲扣連接處應(yīng)采用聚四氟乙烯薄膜、一氧化鉛、甘油調(diào)和填料；高純氣體管路與閥件的連接應(yīng)采用高壓雙卡套接頭連接。
6.安全技術(shù)條件。
煤氣管路設(shè)計(jì)的安全技術(shù)應(yīng)吻合有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和下列要求：
(1)在統(tǒng)一槽架內(nèi)不得同時(shí)敷設(shè)煤氣管道、傳導(dǎo)線和電纜。
(2)所有減壓閥必須設(shè)置排氣管，使其通向氣體儲(chǔ)存區(qū)以外。可燃性氣體、氧化性氣體排出管道不能并排。
(3)管道體系應(yīng)具有壓力調(diào)節(jié)裝配，其構(gòu)成包括各種閥門(mén)(調(diào)節(jié)閥、截止閥、球閥等)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體的開(kāi)啟、關(guān)閉、調(diào)節(jié)等功能。設(shè)置自力的閥門(mén)(球閥或針閥)，以控制工作臺(tái)的氣體出口。
(4)各種煤氣管道應(yīng)有顯明的標(biāo)志。安全閥的標(biāo)志上應(yīng)注明壓力釋放等級(jí)。
(5)使用氫氣和易燃?xì)怏w的實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)設(shè)置報(bào)警裝配，在放空管路上安裝防氣體回火裝配。
(6)儲(chǔ)存氫鋼瓶的區(qū)域應(yīng)采取每小時(shí)不少于三次換氣的措施。
瓶閥、接管螺絲及減壓閥等附件無(wú)走漏、滑絲、松動(dòng)等傷害情況，各種氣壓表一樣平常不能混用。
四、用氣安全保障。
實(shí)驗(yàn)用集中供氣體系比單一氣瓶供氣體例有更多的好處，越來(lái)越多的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)者、工作人員、管理人員對(duì)實(shí)驗(yàn)室集中供氣體系的使用達(dá)成了共識(shí)，將其作為實(shí)驗(yàn)室用氣體例的主流設(shè)計(jì)方案已得到廣泛認(rèn)可。室內(nèi)集中供氣的設(shè)計(jì)應(yīng)吻合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求，確保室內(nèi)集中供氣的穩(wěn)固、持續(xù)、安全。
因?yàn)樾畔⒓夹g(shù)的飛速發(fā)展，信息化已廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)中間的安全環(huán)保領(lǐng)域。購(gòu)買(mǎi)智能門(mén)禁體系和中間集成式監(jiān)控體系，對(duì)實(shí)驗(yàn)中間的安全與環(huán)保進(jìn)行全過(guò)程監(jiān)控管理；以生物假造仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中間為依托，大力增強(qiáng)假造仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)，用假造實(shí)驗(yàn)來(lái)代替涉及高風(fēng)險(xiǎn)或極端環(huán)境、高成本、高消費(fèi)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，既表現(xiàn)安全與環(huán)保的綠色理念，又提拔安全與環(huán)保的信息化水平。
