醫(yī)用壓縮空氣管路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝

　　醫(yī)用壓縮空氣(Basin air)管路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝陳躍龍，李洪宇，羅毅（第一軍醫(yī)大學(xué)南方醫(yī)院，廣東廣州510515）〔摘要〕本文介紹(Introduce)了醫(yī)用壓縮空氣集中供給系統(tǒng)和分散系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。分析和解決了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝的一系列問(wèn)題(Emerson)，如系統(tǒng)的安全、空氣的流量、流速、質(zhì)量的要求，以及減少管道內(nèi)氣流壓力損失（loss)的措施。并介紹了管道的試驗(yàn)(test)、測(cè)試方法。
　　〔關(guān)鍵詞(KEY)〕醫(yī)用壓縮(compression)空氣壓力損失（loss)管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)醫(yī)用壓縮空氣主要用于牙科診療設(shè)備、高壓氧艙、呼吸機(jī)、手術(shù)吊塔等設(shè)備。精心設(shè)計(jì)壓縮空氣分配系統(tǒng)非常重要。只有良好的壓縮空氣分配系統(tǒng)，才能向上述醫(yī)用設(shè)備提供潔凈的足夠流量(單位:立方米每秒)和壓力的壓縮空氣，以及節(jié)省動(dòng)力等。目前醫(yī)院壓縮空氣的分配系統(tǒng)主要有兩種，即集中供給系統(tǒng)和分散系統(tǒng)。
　　1集中供給系統(tǒng)由中心壓縮空氣站主管道(Conduit)送出的壓縮空氣經(jīng)各分支管道送到各使用單位。昆山空壓機(jī)是回轉(zhuǎn)容積式壓縮機(jī)，在其中兩個(gè)帶有螺旋型齒輪的轉(zhuǎn)子相互嚙合，使兩個(gè)轉(zhuǎn)子嚙合處體積由大變小，從而將氣體壓縮并排出。有空氣加壓治療艙的醫(yī)院，中心壓縮空氣站一般由高壓氧治療科的壓縮空氣系統(tǒng)兼顧。
　　集中供給系統(tǒng)(system)有如下優(yōu)缺點(diǎn)（1）節(jié)省空氣壓縮機(jī)數(shù)量，減少了噪聲源，改善了醫(yī)療環(huán)境（2）可以隨時(shí)供給壓縮空氣，同時(shí)由于空氣壓縮機(jī)集中，減少了人力，也便于管理（3）空氣管道長(zhǎng)，系統(tǒng)中的空氣流速將降低，其壓力(pressure)降加大（4）管道材料及安裝費(fèi)用較高。
　　2分散系統(tǒng)(system)分散系統(tǒng)是各用戶單位根據(jù)自己的設(shè)備需要，各自設(shè)置壓縮空氣供給系統(tǒng)。
　　分散系統(tǒng)有如下優(yōu)缺點(diǎn)（1）壓縮空氣就在用氣點(diǎn)附近提供，所以管線較短，減少了壓力(pressure)損失（2）氣源獨(dú)立。當(dāng)調(diào)節(jié)或維修該系統(tǒng)時(shí)，對(duì)整個(gè)醫(yī)院用氣沒有影響（3）管道材料及安裝費(fèi)用較低（4）對(duì)于整個(gè)醫(yī)院而言，空壓機(jī)數(shù)量增多，導(dǎo)致噪聲源增加，不利于醫(yī)療環(huán)境，同時(shí)也不便于管理。
　　3管路的設(shè)計(jì)(design)與安裝(installation)無(wú)論是設(shè)置(Settings)集中供給系統(tǒng)，還是設(shè)置分散系統(tǒng)，都應(yīng)考慮最大化減少空氣在管道內(nèi)的壓力損失，也就是說(shuō)應(yīng)考慮減低管道的阻力管道系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置空氣過(guò)濾器，以提供潔凈的壓縮空氣管道系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置集水器，以免水分銹蝕氣動(dòng)設(shè)備管道系統(tǒng)還應(yīng)設(shè)置安全閥、減壓器、壓力表等。昆山空壓機(jī)是一種用以壓縮氣體的設(shè)備。空氣壓縮機(jī)與水泵構(gòu)造類似。大多數(shù)空氣壓縮機(jī)是往復(fù)活塞式，旋轉(zhuǎn)葉片或旋轉(zhuǎn)螺桿。離心式壓縮機(jī)是非常大的應(yīng)用程序。
　　3.1管子的材料(Material)、管子的選用及安裝維修管子的種類很多，其材料可以是碳(C)鋼、不銹鋼、銅、鋁及其合金等。用以輸送壓縮空氣的管子最好是用不銹鋼或有色金屬材料制成的，但由于資源和造價(jià)上的種種原因，基本上都采用碳素鋼制成的無(wú)縫鋼管。
　　綜合醫(yī)療設(shè)備信息選用管子既要滿足額定工作壓力下強(qiáng)度上安全要求，同時(shí)也要滿足一定流量的要求以及考慮（consider)未來(lái)的擴(kuò)展，除此之外還應(yīng)考慮到管內(nèi)氣流的速率，以限制氣流的動(dòng)力噪聲(noise)過(guò)高的流速也會(huì)使?jié)窨諝饫@過(guò)排水器進(jìn)入使用設(shè)備。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)是回轉(zhuǎn)式連續(xù)氣流壓縮機(jī)，在其中高速旋轉(zhuǎn)的葉片使通過(guò)它的氣體加速，從而將速度能轉(zhuǎn)化為壓力。這種轉(zhuǎn)化部分發(fā)生在旋轉(zhuǎn)葉片上，部分發(fā)生在固定的擴(kuò)壓器或回流器擋板上。
　　管路系統(tǒng)中管徑、流量與流速存在以下關(guān)系：V―管道的體積流量，m W―管內(nèi)平均流速，m/s.
　　主管路中的空氣(Basin air)流速不應(yīng)超過(guò)6m/s而在不超過(guò)15m的支管路中，允許流速增至15m/s.
　　管路系統(tǒng)(system)中應(yīng)安裝空氣過(guò)濾器、安全閥、減壓閥、閥門、壓力表等。昆山空壓機(jī)是回轉(zhuǎn)容積式壓縮機(jī)，在其中兩個(gè)帶有螺旋型齒輪的轉(zhuǎn)子相互嚙合，使兩個(gè)轉(zhuǎn)子嚙合處體積由大變小，從而將氣體壓縮并排出。重要部位應(yīng)安裝兩個(gè)安全閥，以防某一個(gè)安全閥失效而引起事故。
　　管路無(wú)論是初始安裝還是拆換維護(hù)修理，其工作內(nèi)容包括管子的表面清理、管架敷設(shè)、管路的自動(dòng)熱補(bǔ)償、閥門的研磨修理、安全閥及壓力表的檢定、管路的試壓與氣密性試驗(yàn)以及管路油漆(paint)、涂色等。
　　3.2減少管道內(nèi)氣流的壓力(pressure)損失的措施為了減小壓力損失，可采取下列三項(xiàng)措施（1）縮短空氣的實(shí)際有效行程，即布置管道應(yīng)走捷徑，管道越短越好（2）減少氣流受阻產(chǎn)生的摩擦力（3）減低空氣在系統(tǒng)中的流速。
　　管徑小或管路長(zhǎng)均可增大摩擦力。當(dāng)建立一個(gè)管道系統(tǒng)時(shí)，其管路孔徑要求應(yīng)比實(shí)際需要稍大。采用25mm的管子，其費(fèi)用比采用12.5mm的管子增加50 左右，然而在壓力(pressure)相等的情況下，壓縮空氣輸送(delivery)量可增加到4倍。
　　在新病房設(shè)計(jì)中，壓縮空氣主管道相對(duì)于電路(Circuits)、水管等其它管道應(yīng)獲得優(yōu)先布置，以保證盡可能短而且直的管路。主管道的費(fèi)用(expense)通常占整個(gè)安裝材料費(fèi)相當(dāng)大的比例，用細(xì)一些的管道雖然省錢，但較大的壓力損失帶來(lái)高運(yùn)行成本(cost)，實(shí)際上是以小失大。
　　為了能滿足用氣點(diǎn)最大的用氣量，且不導(dǎo)致明顯壓力損失，系統(tǒng)的所有彎管路應(yīng)有足夠的半徑。這里所謂明顯壓力降是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，可采用每300m管道損失壓力5 左右，但最遠(yuǎn)管道壓力損失不應(yīng)超過(guò)對(duì)于用氣點(diǎn)相對(duì)遠(yuǎn)且用氣量大的地方，可以設(shè)置(Settings)一個(gè)大小合適的儲(chǔ)氣容器，這樣系統(tǒng)中的空氣流速及其壓力降也將降低同時(shí)利用這個(gè)儲(chǔ)氣容器向用氣點(diǎn)輸送壓縮空氣，會(huì)使管路系統(tǒng)中的壓縮空氣流量增加。
　　3.3管路坡度及設(shè)置集水器自空壓機(jī)引出的所有空壓主管道系統(tǒng)均應(yīng)有不少于1 的坡度，即每3m長(zhǎng)傾斜30mm.同時(shí)在管路系統(tǒng)的低處應(yīng)設(shè)置集水器，使管路中的水分匯聚并排出(discharge)。所有出氣點(diǎn)均應(yīng)從管路頂端接出，這樣有助于減少進(jìn)入設(shè)備及壓縮空氣中的水分。
　　埋在安裝的管道(Conduit)也要有坡度，并且在低點(diǎn)設(shè)置排水器和井位。當(dāng)管道受溫度變化影響時(shí)，例如由室內(nèi)通到外面另一建筑(building)物時(shí)，溫度會(huì)降低，這種情況下，應(yīng)在進(jìn)入另一建筑物的室內(nèi)處加裝集水器，以除去冷凝下來(lái)的水分。為避免凍結(jié)，暴露在寒冷天氣中的管道應(yīng)加裝隔溫層。
　　4管路的試驗(yàn)、吹除及氣密性測(cè)試對(duì)中低壓管路，水壓試驗(yàn)壓力(pressure)等于設(shè)計(jì)壓力的1.25倍，對(duì)于高壓管路水壓試驗(yàn)按設(shè)計(jì)壓力的1.5倍進(jìn)行。水壓試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同工藝階段不同壓力分系統(tǒng)(system)進(jìn)行，不能進(jìn)行水壓試驗(yàn)的儀表、設(shè)備等應(yīng)用盲板隔開。灌水時(shí)應(yīng)將最高處的放空閥(Air valve)打開，使系統(tǒng)內(nèi)的氣體排盡壓力應(yīng)緩慢升至試驗(yàn)壓力，停壓10分鐘，然后詳細(xì)檢查焊縫、法蘭及閥門密封的嚴(yán)密性。合格后應(yīng)將系統(tǒng)內(nèi)的水排盡。
　　管道的吹除也應(yīng)按系統(tǒng)分段進(jìn)行，不允許吹除的管件、設(shè)備如過(guò)濾器等應(yīng)拆除。昆山空壓機(jī)維修是更換全部磨損的零件，空壓機(jī)轉(zhuǎn)1000個(gè)小時(shí)或一年后，要更換濾芯，在多灰塵地區(qū)，則更換時(shí)間間隔要縮短。濾清器維修時(shí)必須停機(jī)，檢查壓縮機(jī)所有部件，排除壓縮機(jī)所有故障。吹除時(shí)將貼上白布的板置于吹洗處檢查，其上無(wú)鐵銹、贓物時(shí)，認(rèn)為吹除合格。
　　以1.05倍的設(shè)計(jì)壓力進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，試驗(yàn)以空氣或惰性氣體進(jìn)行。將壓力緩緩升至試驗(yàn)壓力后，用涂刷肥皂水方法檢查，無(wú)泄漏(leakage)則認(rèn)為合格。此后將壓力緩升到管道系統(tǒng)的最高工作壓力，過(guò)若干小時(shí)進(jìn)行泄漏試驗(yàn)。
　　泄漏率按下列公式計(jì)算式中A―每小時(shí)平均泄漏百分率， ―試驗(yàn)開始時(shí)壓力，M Pa―試驗(yàn)結(jié)束時(shí)壓力，M Pa―試驗(yàn)開始時(shí)環(huán)境溫度，K ―試驗(yàn)結(jié)束時(shí)環(huán)境溫度，K　t―試驗(yàn)時(shí)間， h（小時(shí)）。
　　醫(yī)療設(shè)備信息綜合型火焰光度計(jì)直流穩(wěn)壓電路的改進(jìn)王學(xué)文（水口山礦務(wù)局職工醫(yī)院檢驗(yàn)科，湖南常寧）HG 3型火焰光度計(jì)的直流穩(wěn)壓電路使用較多的分立元件，電路較復(fù)雜，穩(wěn)定性(The stability of)不夠理想。筆者用兩片T L431配合少量阻容元件對(duì)HG 3型火焰光度計(jì)直流穩(wěn)壓電路進(jìn)行改進(jìn)獲得成功，圖1是改進(jìn)后的電路原理圖，圖2是TL431管腳功能圖。
　　改進(jìn)型電路原理圖TL431是一片性價(jià)比很高的精密(precise)可調(diào)三端直流穩(wěn)壓集成電路，它以優(yōu)異的性能與低廉的價(jià)格廣泛應(yīng)用于各種直流穩(wěn)壓電路中其主要技術(shù)參數(shù)為溫度系數(shù)50μV/℃（硅三極管的PN結(jié)溫度系數(shù)為100mA ，穩(wěn)壓效果極佳。
　　HG 3型火焰光度計(jì)直流放大器的工作(gōng zuò)電流一般不超過(guò)10mA（±12V供電）。圖1電路設(shè)計(jì)(design)輸出(Output)電流為20mA左右，完全能夠勝任HG 3型火焰光度計(jì)放大器的供電需要。
　　改進(jìn)后的直流穩(wěn)壓電路的穩(wěn)定性和可靠性大增，零點(diǎn)漂移基本上看不出。
　　改進(jìn)時(shí)，取出原直流穩(wěn)壓電路板，拆去板上除件，并將TL431焊在合適位置，另外， R及亦裝在合適的地方并連上導(dǎo)線引至原電路輸出端子上，改進(jìn)即告完成，微調(diào)2W1、2W2使輸出±12V即可使用
　　附圖2 TL431引腳功能圖新材料、新器件層出不窮，檢驗(yàn)設(shè)備由設(shè)計(jì)定型到生產(chǎn)出廠到經(jīng)營(yíng)銷售到實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用一般要?dú)v時(shí)數(shù)年。有一個(gè)時(shí)間差問(wèn)題，而這期間許多新技術(shù)及新的高性價(jià)比的元器件(Components)已普及應(yīng)用。另外，設(shè)計(jì)人員的知識(shí)局限性對(duì)設(shè)備設(shè)計(jì)的不完善性影響也是存在的。所以，檢驗(yàn)人員或設(shè)備維修人員完全有可能和必要充分利用這種時(shí)間差，用自己所學(xué)知識(shí)對(duì)一些常規(guī)設(shè)備的局部電路進(jìn)行適當(dāng)?shù)丶夹g(shù)改造，使其增添新的功能和性能更趨完善是大有前途的，也是很實(shí)在、很有意義的。
　　泄漏率應(yīng)滿足下表要求試驗(yàn)部位試驗(yàn)壓力（MPa）泄漏率（/ h）與貯氣缸相連的供氣管路該管道系統(tǒng)最高工作(gōng zuò)壓力非與貯氣缸相連的供氣管路該管道系統(tǒng)最高工作壓力〔參考文獻(xiàn)〕且大文。醫(yī)用高壓氧工程與技術(shù)[ M].成都：成都科技大學(xué)出版社， 1992.
　　醫(yī)療(Medical treatment)設(shè)備信息研究與革新