實(shí)驗(yàn)室供氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與維護(hù)一站式指南

在現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室中，供氣系統(tǒng)如同人體的血脈，為各類實(shí)驗(yàn)設(shè)備輸送著關(guān)鍵的氣體，確保實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。從化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)室所需的高純氮?dú)?、氫氣，到生物?shí)驗(yàn)室常用的二氧化碳，再到物理實(shí)驗(yàn)室可能用到的氦氣等，穩(wěn)定、可靠的供氣系統(tǒng)是實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性與實(shí)驗(yàn)安全性的重要保障。然而，設(shè)計(jì)一套科學(xué)合理的供氣系統(tǒng)并非易事，后續(xù)的維護(hù)工作同樣不容忽視。

2025-04-14 14:12:16深圳市科曼實(shí)驗(yàn)室工程有限公司260

一、設(shè)計(jì)前期規(guī)劃

（一）氣體需求調(diào)研

首先，需要對實(shí)驗(yàn)室的氣體使用情況進(jìn)行全方面調(diào)研。詳細(xì)了解每種實(shí)驗(yàn)所需的氣體種類、流量、壓力要求以及使用頻率。例如，在氣相色譜 - 質(zhì)譜聯(lián)用儀的運(yùn)行中，對載氣（如氦氣）的純度和流量穩(wěn)定性要求極高；而在細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，二氧化碳的濃度需精確控制在一定范圍內(nèi)。通過與實(shí)驗(yàn)人員深入溝通，收集這些關(guān)鍵信息，為后續(xù)的供氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確依據(jù)。

（二）預(yù)算評估

根據(jù)氣體需求以及實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)規(guī)模，進(jìn)行合理的預(yù)算評估。供氣系統(tǒng)的成本涵蓋設(shè)備采購（如氣瓶、氣體發(fā)生器、減壓閥等）、管道鋪設(shè)材料費(fèi)用、安裝調(diào)試費(fèi)用以及未來可能的維護(hù)成本。不同類型的氣體供應(yīng)方式（集中供氣或分散供氣）在初期投資和長期運(yùn)營成本上存在差異，需綜合考慮實(shí)驗(yàn)室的使用需求、空間布局以及未來發(fā)展規(guī)劃，選擇比較具性價(jià)比的方案。

二、設(shè)計(jì)關(guān)鍵要素

（一）氣體特性考量

不同氣體具有各自獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，這在供氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要。例如，氫氣屬于易燃易爆氣體，在儲存和輸送過程中必須嚴(yán)格遵循相關(guān)安全規(guī)范，采用特殊的防火、防爆設(shè)備和管道材料；腐蝕性氣體（如氯氣）則要求管道和連接件具備良好的耐腐蝕性能，可選用不銹鋼或經(jīng)過特殊防腐處理的材質(zhì)。同時，對于一些對雜質(zhì)極為敏感的氣體，如用于半導(dǎo)體制造實(shí)驗(yàn)的高純氣體，整個供氣系統(tǒng)需具備高度的清潔度和極低的顆粒泄漏率。

（二）管道布局規(guī)劃

走向設(shè)計(jì)：合理規(guī)劃氣體管道的走向，盡量縮短管道長度，減少不必要的彎曲和接頭，以降低氣體輸送過程中的壓力損失和泄漏風(fēng)險(xiǎn)。同時，要避免管道穿越高溫、潮濕或有強(qiáng)電磁干擾的區(qū)域。例如，在多層實(shí)驗(yàn)室建筑中，可設(shè)置專門的氣體管道豎井，將不同樓層的供氣管道集中布置，便于維護(hù)和管理。

坡度設(shè)置：對于部分易產(chǎn)生冷凝水或雜質(zhì)沉淀的氣體管道，如含有一定水分的壓縮空氣管道，需設(shè)置適當(dāng)?shù)钠露龋ㄒ话銥?0.3% - 0.5%），并在管道比較低點(diǎn)安裝排水裝置，確保冷凝水能夠及時排出，防止其對氣體質(zhì)量和管道造成損害。

（三）供氣方式選擇

集中供氣：適用于大型實(shí)驗(yàn)室或?qū)Χ喾N氣體需求量較大的場所。通過將各類氣體鋼瓶集中放置在一個安全的氣瓶間，經(jīng)減壓、凈化等處理后，通過管道輸送至各個實(shí)驗(yàn)室用氣點(diǎn)。集中供氣系統(tǒng)具有便于管理、氣體純度高、壓力穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，同時可減少氣瓶在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的存放量，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

分散供氣：對于一些氣體使用量較小且較為分散的實(shí)驗(yàn)室，分散供氣更為靈活經(jīng)濟(jì)。每個用氣點(diǎn)附近設(shè)置單獨(dú)的氣瓶或小型氣體發(fā)生器，直接為該點(diǎn)提供所需氣體。但需注意氣瓶的存放安全和定期更換。

（四）安全裝置配備

壓力監(jiān)測與報(bào)警：在供氣系統(tǒng)的關(guān)鍵部位安裝壓力傳感器，實(shí)時監(jiān)測氣體壓力。當(dāng)壓力超出設(shè)定的正常范圍時，立即觸發(fā)聲光報(bào)警裝置，提醒操作人員及時處理，防止因壓力異常導(dǎo)致設(shè)備損壞或安全事故。

泄漏檢測：安裝氣體泄漏探測器，特別是針對易燃易爆和有毒有害氣體。探測器能夠及時檢測到氣體泄漏，并將信號傳輸至控制系統(tǒng)，啟動通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行換氣，同時關(guān)閉相關(guān)氣源閥門，防止泄漏進(jìn)一步擴(kuò)大。

三、維護(hù)要點(diǎn)

（一）定期巡檢

建立完善的定期巡檢制度，安排專業(yè)人員對供氣系統(tǒng)進(jìn)行檢查。檢查內(nèi)容包括管道外觀是否有破損、腐蝕，接頭處是否有松動、泄漏跡象，閥門的開閉狀態(tài)是否正常，壓力監(jiān)測儀表是否準(zhǔn)確等。例如，每周對氣瓶間進(jìn)行一次全方面檢查，每月對整個供氣管道系統(tǒng)進(jìn)行一次詳細(xì)巡檢。

（二）過濾器更換

供氣系統(tǒng)中的過濾器用于去除氣體中的雜質(zhì)、水分和油霧等污染物，對保證氣體質(zhì)量起著關(guān)鍵作用。根據(jù)過濾器的使用情況和制造商的建議，定期更換初效、中效和高效過濾器。一般來說，初效過濾器更換周期較短，可能為 1 - 3 個月，而高效過濾器更換周期相對較長，可能為 1 - 2 年，但需根據(jù)實(shí)際氣體污染程度進(jìn)行調(diào)整。

（三）設(shè)備維護(hù)與校準(zhǔn)

減壓閥維護(hù)：定期檢查減壓閥的工作狀態(tài)，確保其減壓功能正常。清理減壓閥內(nèi)部的雜質(zhì)和污垢，檢查密封件是否完好，如有磨損及時更換。同時，每年對減壓閥進(jìn)行一次校準(zhǔn)，保證輸出壓力的準(zhǔn)確性。

氣體發(fā)生器維護(hù)：對于使用氣體發(fā)生器的供氣系統(tǒng)，需按照設(shè)備說明書進(jìn)行定期維護(hù)。例如，檢查發(fā)生器的電解液液位、電極狀況，定期更換濾芯和干燥劑等，確保發(fā)生器能夠穩(wěn)定產(chǎn)生高質(zhì)量的氣體。

壓力監(jiān)測儀表校準(zhǔn)：每半年或一年對壓力監(jiān)測儀表進(jìn)行校準(zhǔn)，使用標(biāo)準(zhǔn)壓力源對儀表進(jìn)行檢測和調(diào)整，保證其測量數(shù)據(jù)的可靠性，以便及時準(zhǔn)確地反映供氣系統(tǒng)的壓力變化。

（四）應(yīng)急處理預(yù)案

制定詳細(xì)的供氣系統(tǒng)應(yīng)急處理預(yù)案，針對可能出現(xiàn)的氣體泄漏、壓力異常、設(shè)備故障等突發(fā)情況，明確應(yīng)急處理流程和各人員的職責(zé)。定期組織實(shí)驗(yàn)室人員進(jìn)行應(yīng)急演練，提高應(yīng)對突發(fā)事件的能力。一旦發(fā)生緊急情況，能夠迅速、有序地采取措施，保障人員安全和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的完好。

設(shè)計(jì)與維護(hù)一個高效、安全的實(shí)驗(yàn)室供氣系統(tǒng)需要從多個方面進(jìn)行綜合考慮。通過精心的前期規(guī)劃、科學(xué)合理的設(shè)計(jì)以及嚴(yán)格規(guī)范的維護(hù)，能夠確保供氣系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，為實(shí)驗(yàn)室的科研工作提供可靠的支持。