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銘成講堂 | 現(xiàn)代化實驗室之氣路系統(tǒng)建設(shè)的設(shè)計要點與案例分析

時間：2024-12-24 709

現(xiàn)代化實驗室氣路系統(tǒng)建設(shè)是實驗室建設(shè)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

，它直接關(guān)系到實驗室的安全性、實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性以及實驗效率

。實驗室氣路系統(tǒng)是實驗儀器和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)

，對于化學(xué)、生物

、物理等各類型的實驗都至關(guān)重要

，它通過為實驗儀器提供穩(wěn)定可靠的氣體供應(yīng)，確保實驗的順利進(jìn)行

，在現(xiàn)代實驗室中占據(jù)著極其重要的地位

。

一、工作原理

實驗室氣路系統(tǒng)是一種通過管路將氣體輸送到使用終端或供給實驗室內(nèi)分析儀器用的一種系統(tǒng)

。一般情況下減壓分為兩級減壓

，一級減壓主要體現(xiàn)為匯流排、特殊氣體安全輸送柜

、氣體安全輸送架等形式

，二級減壓主要體現(xiàn)為終端模組箱。同時考慮到氣體的特殊性

，對于不同的氣體需采取安全控制措施

，如：低壓報警、泄漏報警

、緊急切斷

、通排風(fēng)聯(lián)動、消防聯(lián)動等

，所有的安全控制措施通過安全物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)來實現(xiàn)

。

二、結(jié)構(gòu)組成

現(xiàn)代化實驗室氣路系統(tǒng)通常由氣源設(shè)備

、管路

、樓層集控箱、單元集控箱

、終端模組箱

、安全物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)等幾個部分組成

。

1、氣源設(shè)備

主要包括移動氣站

、特殊氣體智能安全輸送柜

、氣體智能安全輸送架、空壓機(jī)

、發(fā)生器等

。根據(jù)用戶使用需求的不同，可以選擇不同的供氣方式

。

、管路設(shè)備

氣體管道的材質(zhì)、潔凈處理以及閥門的類型

、材質(zhì)的選擇應(yīng)根據(jù)管內(nèi)輸送氣體純度和雜質(zhì)含量確定

。閥門的材質(zhì)與表面處理應(yīng)與管道匹配。

、樓層集控箱

樓層集控箱為樓層總控系統(tǒng)，將本層所有房間總控閥集中安裝在樓層集控箱內(nèi)

，配置對應(yīng)的壓力監(jiān)控

、流量監(jiān)控、緊急切斷

、泄漏偵測等

，來實現(xiàn)對樓層不同房間的整體控制。

、單元集控箱

單元集控箱用于進(jìn)一步控制和監(jiān)測氣體的使用

。

5、終端模組箱

終端模組箱為使用終端的減壓裝置

，通過將使用點的減壓閥集中安裝在終端模組箱內(nèi)

，配置對應(yīng)的壓力監(jiān)控、流量監(jiān)控

、緊急切斷

、泄漏偵測等，來實現(xiàn)對終端使用點的控制

。

、安全物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)

安全物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)是集成設(shè)備管理、數(shù)據(jù)分析存儲

、實時管控的一體化平臺

，通過建立先進(jìn)、實用的信息化自動管控平臺

，提高工作效率和業(yè)務(wù)流程的規(guī)范性

，并在此基礎(chǔ)上記錄下游設(shè)備的規(guī)范化

、流程化、系統(tǒng)化

，為用戶提供基于信息的數(shù)據(jù)安全管控平臺

。

三、主要性能指標(biāo)

、氣源設(shè)備

氣源設(shè)備.png

室外移動式集中供氣柜

，是一種專為室外設(shè)計的供氣設(shè)備，可用于規(guī)范儲存各類不同類型的壓縮氣體

。它集成了多種先進(jìn)的技術(shù)和安全特性

，以確保安全、可靠和高效的氣體供應(yīng)

。

柜體應(yīng)該具備防爆

、防火、防水

、防銹等功能

，以確保危化品儲存的安全

，配備相應(yīng)的安全附件

，如氣體探測報警器、滅火器等

，提高整體安全性能

。具備設(shè)置氣體儲存環(huán)境、實時監(jiān)控

、查看氣體儲存狀態(tài)

、存取、錄像回放等功能

，更好的幫助使用人員進(jìn)行管理

。

氣源設(shè)備2.png

氣體智能安全輸送架功能常規(guī)包括全自動切換功能，可自行設(shè)置自動切換壓力

，保證最大供氣

；排空功能、安全泄壓等功能

。氣體智能安全輸送架通過采用集成芯片處理器控制系統(tǒng)

，通過設(shè)備安裝的壓力傳感器、氣動閥

、過流量計等裝置

，實現(xiàn)設(shè)備安全有效的運(yùn)行。

2、管路

管路(1).png

氣體純度低于99.99%

，露點低于-40℃的氣體管道

，宜采用AP管或BA管，閥門宜采用不銹鋼球閥

。氣體純度大于或等于99.99%

、小于99.999%，露點低于-60℃的氣體管道

，宜采用BA管或EP管,閥門應(yīng)采用同等級低碳不銹鋼球閥或隔膜閥

。氣體純度大于或等于99.999%，露點低于-70℃的氣體管道

，應(yīng)采用EP管,閥門應(yīng)采用同等級低碳不銹鋼隔膜閥或波紋管閥

。

3、樓層集控箱

、單元集控箱

樓層集控箱(1).png

樓層集控箱或單元集控箱設(shè)計均應(yīng)符合以下規(guī)定：

1）集控箱應(yīng)設(shè)計樓層主控閥或房間主控閥

；

2）易燃、易爆氣體應(yīng)設(shè)計緊急切斷閥

；

3）集控箱宜設(shè)計流量計

、壓力傳感器；

4）集控箱應(yīng)采用微負(fù)壓設(shè)計

；

5）集控箱建議預(yù)留通訊接口

，與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)聯(lián)動。

、終端模組箱

終端模組箱設(shè)計應(yīng)符合以下規(guī)定：

1）終端模組箱應(yīng)設(shè)計控制閥、減壓閥

、壓力表

；

2）易燃易爆氣體應(yīng)設(shè)計緊急切斷閥；

3）終端模組箱宜設(shè)計流量計

、壓力傳感器

；

4）終端模組箱應(yīng)采用微負(fù)壓設(shè)計；

5）終端模組箱宜預(yù)留通訊接口

，與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)聯(lián)動

。

5、安全物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng).png

安全物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)可實現(xiàn)客戶設(shè)備管理

，設(shè)備報警記錄

，設(shè)備巡檢維護(hù)記錄，高閥值預(yù)警

，泄露預(yù)警等功能

，數(shù)據(jù)層面包含數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計

、計算

、存儲

、下發(fā)等，通過物聯(lián)網(wǎng)管控平臺來實現(xiàn)集成設(shè)備管理

、數(shù)據(jù)分析存儲

、實時管控等功能，通過建立先進(jìn)

，實用的信息化自動管控平臺

，提高工作效率和業(yè)務(wù)流程的規(guī)范性，并在此基礎(chǔ)上記錄下游設(shè)備的規(guī)范化

、流程化

、系統(tǒng)化，為用戶提供基于信息的數(shù)據(jù)安全性

。

四

、建設(shè)要點

1、確定需求：

根據(jù)實驗室的具體需求和實驗類型

，確定所需的氣體種類

、流量和壓力等參數(shù)。

、設(shè)計系統(tǒng)：

根據(jù)需求設(shè)計氣路系統(tǒng)

，包括管道的材質(zhì)、直徑

、長度

、連接方式等。同時

，需要考慮到氣體的特殊性

，對于不同的氣體需采取安全控制措施，如低壓報警

、泄漏報警

、緊急切斷、通排風(fēng)聯(lián)動

、消防聯(lián)動等

。

3、繪制施工圖：

根據(jù)設(shè)計方案繪制詳細(xì)的施工圖

，包括管道布局

、閥門、過濾器等設(shè)備的安裝位置

。

、施工安裝：

包括管道的加工、安裝，以及閥門

、過濾器等設(shè)備的安裝

。在施工過程中，需要注意管道的連接方式和密封性能

，確保無泄漏現(xiàn)象

。

5、檢測驗收：

對氣路系統(tǒng)進(jìn)行氣密性檢測和性能測試

，包括流量

、壓力等參數(shù)的檢測。驗收合格后

，方可交付使用

。

五、注意事項

、安全問題：

在實驗室氣路系統(tǒng)建設(shè)中

，安全問題是首要考慮的。需要遵守安全操作規(guī)程

、使用安全防護(hù)設(shè)備等

。同時，氣瓶間應(yīng)建設(shè)在實驗室臨近處（大樓背陰面）

，不能遠(yuǎn)離使用氣點

，且禁止陽光直射。氣瓶間應(yīng)選用符合標(biāo)準(zhǔn)的阻燃材料（一般使用阻燃巖棉鋼制板材）

，內(nèi)部須加裝可燃?xì)怏w濃度報警裝置

，且不得有暖氣溝、地漏及其他地下構(gòu)筑物

；外部應(yīng)當(dāng)設(shè)置明顯的安全警示標(biāo)志

；應(yīng)當(dāng)使用防爆型照明燈電氣設(shè)備，電器開關(guān)設(shè)置在室外

。易燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w不得在同一房間，應(yīng)有效隔離

。

、協(xié)調(diào)其他工程：

實驗室氣路系統(tǒng)建設(shè)需要與實驗室的其他工程（如通風(fēng)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等）進(jìn)行協(xié)調(diào)

，確保整個實驗室的穩(wěn)定運(yùn)行

。

3、定期檢查與維護(hù)：

定期對氣路系統(tǒng)進(jìn)行檢查和維護(hù)

，包括管道

、閥門、過濾器等設(shè)備。如發(fā)現(xiàn)設(shè)備損壞或性能下降

，及時進(jìn)行維修或更換

。

六、案例分析

以一個實際的實驗室氣路系統(tǒng)設(shè)計為例

，該系統(tǒng)可能包括多種氣體的供應(yīng)

，如乙炔、氮氣

、氫氣等

。每種氣體都有主供和備供氣瓶，通過半自動切換系統(tǒng)實現(xiàn)不間斷供氣

。管道采用316L不銹鋼BA級無縫鋼管

，所有管道采用全自動氬弧焊機(jī)無縫焊接。終端采用二級減壓閥控制壓力

，實現(xiàn)穩(wěn)壓

。同時，系統(tǒng)中還配置了泄露濃度報警器+探頭

，以確保安全

。

綜上所述，現(xiàn)代化實驗室氣路系統(tǒng)建設(shè)是一個復(fù)雜而重要的過程

，需要綜合考慮多個因素

。只有確保氣路系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，才能保證實驗室的正常運(yùn)行和實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性

。

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