【摘要】為避免因減壓閥失靈或者誤操作造成高壓氣使儀器的損壞，可加安全閥。當(dāng)壓力達到設(shè)定值的時候時候釋放，在減壓閥后設(shè)置一個截止閥。為防止熱脹冷縮，可加膨脹彎。為管線防震，應(yīng)加裝管夾在控制面板和管道上標明氣體成分和走向。一級調(diào)壓器固定在控制面板上，以防止安裝和使用過程中發(fā)生意外泄漏。一級調(diào)壓裝置可以將氣體壓力從鋼瓶10-15MPa 調(diào)至0-2.5MPa 左右的管線壓力，二級終端微調(diào)減壓器壓力0-1.6MPa 或0-1.0MPa。
【關(guān)鍵詞】安全；二次減壓；氣路
隨著氣相色譜儀等特定的儀器進入實驗室后，氣瓶在實驗室的使用也變得頻繁，相應(yīng)的就會產(chǎn)生一些氣瓶柜和氣路的使用方法。那么我們來看看現(xiàn)在市面上常見的氣瓶柜和氣路都有哪些特點。
1.1 氣瓶柜用于提高局部的排氣通風(fēng)，保護鋼瓶（氣瓶）不受柜子外面火災(zāi)以及保護周圍物免受內(nèi)部火災(zāi)的金屬容器，氣瓶柜內(nèi)部有吹洗系統(tǒng)，報警器和排氣孔。
1.2 用1.0mm 優(yōu)質(zhì)冷扎鋼板，表面均需經(jīng)過嚴格的酸洗、磷化處理后，再進行環(huán)氧樹脂靜電噴涂耐腐蝕處理，耐潮耐熱，采用微電腦定時開關(guān)，高敏探頭檢測漏氣自動排風(fēng)報警。
1.3 氣路采用單管供氣，即氣瓶通過減壓閥直接對儀器進行供氣。
普通的氣瓶柜可滿足一般的使用要求，例如：排風(fēng)、報警、耐用等，但對于實驗室的氣體試驗就會存在很多的問題，一般會有以下幾點：
2.1 供氣采用單管供氣，一旦其中一個部件出了問題，就會導(dǎo)致供氣氣壓不穩(wěn)定，隨即也會損傷儀器。
2.2 打開氣瓶時會產(chǎn)生高速的沖擊氣流，與管道之間會發(fā)生一定的摩擦從而產(chǎn)生靜電，靜電會使可燃性氣體燃燒甚至爆炸。
2.3 當(dāng)實驗室配置多臺使用氣瓶的儀器時，就必須增加相應(yīng)的氣瓶柜，所需的成本較高，管理也變得復(fù)雜。
2.4 供氣管道無固定，在使用過程中會發(fā)生斷裂、壓扁等意外，導(dǎo)致供氣不穩(wěn)定。
根據(jù)以上幾點，可以看得出，傳統(tǒng)的氣瓶柜和氣路存在著安全隱患、不經(jīng)濟和已損壞。因此，實驗室使用的氣瓶柜和氣路系統(tǒng)都應(yīng)該經(jīng)過更加嚴格的規(guī)劃和設(shè)計才能保證在試驗過程中不發(fā)生意外，并且保證準備無誤的完成每一次的試驗。
以氣相色譜為例，一臺氣相色譜儀正常工作時所需要的氣瓶為三瓶，其中有一瓶為氫氣，那么在使用過程中就要對氫氣氣瓶格外的小心。所以對氫氣氣瓶柜的設(shè)計也會多很多的防護措施。下面我們就來談?wù)搶ζ胀馄抗褚约皻饴返母倪M。
3.1 壓力要求
氣源為高壓高純瓶裝氣體，按國家標準充裝；氣源為0-15Mpa的99.999%的氣體傳輸至終端可以調(diào)節(jié)至0-1.6Mpa 或0-1.0Mpa。使用鋼瓶供氣系統(tǒng)，將氣瓶柜內(nèi)的高純氣體輸送至氣相色譜實驗室各儀器終端使用。氣體管路采用不銹鋼實驗室專用管道。連接方式為卡套結(jié)合連接。管道應(yīng)連接至各儀器終端。除有特殊說明外，調(diào)節(jié)裝置、壓力表都由高質(zhì)量的不銹鋼制成，并且都是標準配件，易維修更換。氣瓶使用進口減壓閥，閥芯材料為316 不銹鋼（有內(nèi)襯TEFLON 聚四氟乙烯高純度適用），壓力表接口1/4”NPT 螺紋，本體不銹鋼316SUS，氣瓶連接端規(guī)格適用于所有符合國際標準的氣瓶，出口端尺寸為1/4”，閥門進出口形式為卡套。適用等級為5.0 的氣體。（圖1）
3.2 供氣流程
氣源設(shè)置與壓力調(diào)節(jié)：氣源采用集中供氣方式，可燃氣體有阻火系統(tǒng)，減壓閥前后均配置相應(yīng)的壓力表，顯示壓力。每個鋼瓶都配備鋼瓶護鏈，以防鋼瓶倒地傷到操作人員。鋼瓶與切換裝置之間、采用不銹鋼軟管連接，并且都采用卡套連接，以防止泄漏。
3.3 氣體管路安裝與檢漏
從氣瓶間到實驗室的氣體管路采用1/ 4"BA 級316L 不銹鋼潔凈管鋪設(shè)；并配置氣體放空管路。管道應(yīng)沿墻角明鋪，就近連接至各儀器終端。每種氣體管路進入每個實驗室房間后都安裝維修閥（不銹鋼球閥），如果下游設(shè)備出現(xiàn)故障，可以通過關(guān)閉維修閥，切斷上游管路中的氣體，然后就可以維修或更換下游設(shè)備。閥后設(shè)置二級減壓閥，二級減壓閥前、后需設(shè)置壓力檢測表。每路配置一個壓力表、一個針閥，接至儀器。除氣相色譜外，其它儀器所需氣體管路在二級減壓后經(jīng)一個不銹鋼球閥、壓力表、針閥或球閥，然后鋪設(shè)至所有儀器的位置。
采用品牌優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，所有氣體管路都是高質(zhì)量的、光輝退火、無縫不銹鋼SS－316L。管徑為英制1/4″；管用接頭和閥門采用SUS316SS 材質(zhì)，雙卡套設(shè)計。
鋼瓶與減壓閥采用不銹鋼高壓金屬軟管連接，外管帶彈簧圈保護，內(nèi)管不銹鋼絲纏繞，耐壓達到20MPa，保證換瓶時氣體不泄漏并安全可靠。
管道均采用BA 級SUS316L 不銹鋼管材，內(nèi)外表面拋光，保證不影響氣體純度。高速氣流通過管線產(chǎn)生靜電，為保證管線不產(chǎn)生火花，以及不對儀器精度產(chǎn)生影響，每個管線加接地線，接地電阻保證（化工類≤2 歐姆，一般類接地電阻≤4 歐姆）和回火防止閥。
為避免因減壓閥失靈或者誤操作造成高壓氣使儀器的損壞，可加安全閥。當(dāng)壓力達到設(shè)定值的時候時候釋放，在減壓閥后設(shè)置一個截止閥。為防止熱脹冷縮，可加膨脹彎。為管線防震，應(yīng)加裝管夾在控制面板和管道上標明氣體成分和走向。一級調(diào)壓器固定在控制面板上，以防止安裝和使用過程中發(fā)生意外泄漏。一級調(diào)壓裝置可以將氣體壓力從鋼瓶10-15MPa 調(diào)至0-2.5MPa 左右的管線壓力，二級終端微調(diào)減壓器壓力0-1.6MPa 或0-1.0MPa。
管道固定件采用絕緣材料，堅固，耐用。穿過實驗室墻體或樓板的氣體管道應(yīng)鋪在預(yù)埋套管內(nèi)，套管內(nèi)的管段不應(yīng)有焊縫。管道與套管之間應(yīng)采用燃燒材料嚴密封堵。在氣路系統(tǒng)中裝阻火器。管道鋪設(shè)過程中做到橫平豎直，盡量減少彎曲。管道安裝前后需用高純氣體吹掃才能接入系統(tǒng)，以確保系統(tǒng)的潔凈度。
鋼瓶減壓器固定在不銹鋼面板安裝于墻上，便于調(diào)節(jié)壓力；鋼瓶與減壓設(shè)備之間用高壓軟管連接，高壓軟管與減壓器之間采用1/4NPT 螺紋連接，減壓器與管道之間采用1/4NPT 螺紋轉(zhuǎn)卡套連接。（圖3）
氣路系統(tǒng)驗收：a. 強度實驗：管內(nèi)充入高純氮氣使壓力達到1MPa，保持此壓力2 小時不降為合格。b.嚴密性實驗：管內(nèi)充入高純氮氣使壓力達到0.6MPa，保持此壓力12 小時內(nèi)不降為合格。c.潔凈實驗：管路中充入高純氮氣，關(guān)閉所有閥門，打開末端用干凈白布遮住管口一分鐘，如白布上無雜質(zhì)和水份即為合格。
主管道采用1/ 4"BA 級316L 不銹鋼潔凈管，管道應(yīng)采用專用綠色工程塑料管夾固定，固定距離為每米一個。最后，氣瓶間安裝防爆燈、防爆排風(fēng)機，可燃氣體泄漏報警裝置。氣瓶間墻上有豎直固定氣瓶的不銹鋼固定架，并安裝有防傾倒的固定鏈條。
4.1 保持氣體純度：集中供氣切換系統(tǒng)是為實驗室高純度氣體的供應(yīng)而設(shè)計的氣瓶供氣系統(tǒng)（其漏氣率1*10-8mbar l/s），標準配置下，每個氣瓶均配有高壓吹掃閥，以排除每次更換氣瓶時引入的雜質(zhì)，確保了管路終端氣體的純度。
4.2 不間斷氣體供應(yīng)：集中供氣切換系統(tǒng)可以手動或自動方式在氣瓶之間進行切換，以保證氣體的連續(xù)供給。
4.3 氣體壓力穩(wěn)定：系統(tǒng)采用兩級減壓（一級由供氣控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)，二級由使用點的控制閥調(diào)節(jié)）方式供氣，可得到非常穩(wěn)定的壓力。
4.4 高效率：通過供氣控制系統(tǒng)，可充分使用鋼瓶中的氣體，減少殘氣余量，降低用氣成本。
4.5 操作簡便：所有氣瓶均集中在同一位置，減少了搬運安裝等操作，更節(jié)約時間及成本費用。
4.6 減少氣瓶的租金：采用集中供氣系統(tǒng)，可減少對氣瓶數(shù)量的要求，從而節(jié)省氣瓶的租用成本。
4.7 減少分子篩損耗：通過集中供氣能更好的控制氣體純度（通過清洗，吹掃），可有效地減少數(shù)派對分子篩的使用量（節(jié)約成本）。
4.8 無氣瓶在實驗室中：采用集中供氣系統(tǒng)意味著實驗室中沒有氣瓶裝備，提高安全性。氣瓶可能倒地而導(dǎo)致?lián)p壞或傷害。提高安全感。氣瓶可能導(dǎo)致氣體泄漏、火災(zāi)等危險情況。節(jié)省空間。從實驗室移走氣瓶可空出更多的實驗空間。
4.9 降低控制閥的損壞和丟失率?？s短氣閥與儀器間的連接管路的長度，更為方便。
總之，為了適應(yīng)實驗室的工作要求，做好對氣路管理的每一個細節(jié)，確保試驗人員和儀器的安全，在今后的工作中也會盡可能對出現(xiàn)的問題加以思考，并做好相對應(yīng)的改進，使氣路系統(tǒng)的發(fā)揮更加完善。
來源：《科技論壇》
文 / 劉偉潘、映璐、賴俊駒
