实验室供气工程
实验室用气种类多,需对不同气体进行分类储存;因此在满足《GB 50016-2014 建筑设计防火规范》外,对易爆易燃气瓶室的防爆要特殊处理,并设置相应预防、控制系统;同时对气瓶室温度、泄漏等情况进行时时监控;除气瓶室外,对使用房间的气体泄漏也需做好防护;针对不同仪器的用气压力和纯度不同,提供相应解决方案;考虑特殊气体的特殊储存及输送方式(如NH3)。检测类实验室的不同气体用气量不同,实际设计中需要综合考虑集中供气或局部气瓶供气。
一、实验室气路系统简介:
实验室供气工程是实验室集中供气系统工程,是从气瓶间的气瓶柜,通过管道输送至各个用气仪器终端之间的整体系统工程,主要包括气源(一般为气体钢瓶、液氮罐或发生器)、一二级切换装置、管道系统、一二级调压装置、各用气点末端、气体泄漏监测报警系统(特气系统)等组成。集中气体系统适用于各种高等院校、科研院所、检验检测类实验室用的气体供应系统,使用的气体一般为高纯电子气体与普通电子气体。集中供气的特点是:气体用量较多,危险性较小,使用连续性强,气体种类多;使用者文化素质相对较高。
二、实验室气路系统特征:
管道一般采用BA316L不锈钢管道(部分特殊气体采用铜管或其他材质管道),单管形式或双套管形式;采用汇流排供气设备进行双瓶手动、半自动和全自动切换系统;独立设置气瓶室,气瓶室设置按相关规范实施;设置低压、泄漏报警系统。
三、实验室气路系统功能
1、满足不同实验仪器对气体使用的要求。2、实时监测气体压力、浓度检测报警和排风,保证实验人员的实验用气体需求及人员生命和财产安全。
四、实验室集中供气系统的特点
1、供气稳定、连续:实验室要求载气流量恒定,气体纯度高,为实验室选择的分析设备提供稳定的气体,具有稳定的数值和压力;通过多瓶联接,实验室人员不必担心气量供用中断的情况出现。
2、成本经济适用:设置集中的气瓶室可以有效节省实验室空间;在单瓶气体使用到低压报警时,可通过手动或自动切换装置进行操作,不需要中断实验、切断气体,很大程度保证了气体供应的连续和实验的连续。实验人员可专心做实验,而将更换气瓶的工作由后勤人员完成,也确保了整体良好的实验室管理。
3、使用率:实验室气体的集中管道供应仅需在有需求的实验室设置末端气阀即可,使用实验室更加便捷,很大提升的使用率和工作效率。
4、提高安全性:采用集中气瓶供气的方式,可以很好的确保气瓶储存和使用的安全。保证实验室人员在实验中免受有毒有害气体的影响和操作气瓶引起的风险。
五、实验室气路系统介绍:
(1)气体:一般分实验室特气柜、实验室气瓶柜或罐几种,气瓶柜又分为简易的、带独立控制的及纯单柜的组成,一般配置有压力报警器、泄漏报警器、特殊气体或烟雾报警器、温湿度监测报警器等管理控制系统;均可通过控制系统实现远程监测和切断。
气体部分除要满足相关气体使用国家规范外,还应注意以下几项:①气瓶应专瓶专用,不得随意换装气体。②气瓶室严禁靠近火源、热源、有腐蚀性的环境,且应远离人员密集区。③气瓶室必须使用防爆电气系统,包括开关、灯具、插座、配电箱等,范围内禁止动用明火。④气瓶室应由包含联动防爆排风系统及一般日常换气系统,室内应保持阴凉;气瓶室顶部应预留有泄流孔或能防止氢气的聚集的处理装置。⑤空瓶与实瓶应分区存放,并做好标记。气瓶室易燃易爆气瓶应该按规范距离与助燃气瓶保持分隔存放。⑥气瓶瓶阀、接管螺丝和减压阀等附件应经常检查完好情况和齐全,确保无漏气,滑丝,表针松动等危险情况,各种气压表不得混用。⑦气瓶在存储、使用时必须直立放置,严禁斜放或躺放,严禁滚动运输;使用点不固定且移动较频繁时,应设置有专用的固定手推车,防止倾倒,严禁卧放使用,严禁加热使用。
(2)末端连接:是指气体管路由施工单位完成整体工程完成后,实验仪器设备到场后,由实验人员用专用软管(铜或PU或其他材质),从终端阀接入仪器之间的需求。
(3)气体管道:气体管道的施工均应采用全自动轨道焊接,现场应制定、遵循和严格实施超高纯环境及材质施工、确保QA/QC的质量控制程序,对施工的质量和程序进行严格的监控和管理。完成整体系统工程后,需对系统进行整体的氦气检漏、水分、氧分和颗粒度检测、以及其他要求的杂质测试。
实施基本程序包含:实验室供气施工图纸会审、交底﹣→施工组织编写﹣→预加工区或间的设置﹣→施工机具设备的准备﹣→施工人员的培训﹣→图纸深化及完善﹣→管道的预制﹣→管道的现场安装﹣→系统检测﹣→系统验收。
施工管理和现场施工的几个注意点:①项目管理人员和施工人员均应进行施工安全和施工质量的培训,了解特种管道的施工作业要求和规范,了解特种气体的基本知识,从而加深对特种管道施工质量重要性的认识。②气体管道一般采用小管道输送,为了降低成本,管道采用直接用弯管器煨弯的方式,弯管器一般采用5-10倍的,但不小于5倍。因此对管道施工人员要进行各种角度下的弯管培训,对焊工也必须进行焊接程序的培训,熟悉各种焊接参数的调整,最后管工和焊工都必须经过考试,由专门的质量管理人员确认合格后,发给作业许可证后方可施工,这也是QA/QC保证程序的组成部分。也是施工程序中人员培训的重点。③现场的质量管理人员要做好材料的质量检查记录和每天的施工质量检查记录,包括管工弯管的质量,尺寸是否准确,管道是否有划伤,弯头是不是压得太扁;拆除包装的管道,预制好的管道,管口是不是封好;(管道封口应套上管帽,再采用EP管完好的内包装袋割下15-20公分长套在管口折回后用洁净胶带缠好;如果没有管帽,则采用套一层内包装袋用胶带封好,然后外面再套一层,也用胶带封好。)焊工的焊缝是否符合质量要求,每个焊缝都必须仔细检查,并作好焊接作业者和焊接数量记录。④焊工每天在焊接前必须先作焊接试样,经检查合格后方可进行焊接施工,每天的施工结束后还必须做一个末试样,以确认今天的焊接作业是否存在焊接隐患。每次电源变更的时候,都必须重新作试样。焊接试样要附上焊接参数。每天的焊接试样要妥善保存。(焊缝质量的检查主要有焊缝的宽笮度、焊缝的内外均匀度、焊缝的凹凸度、是否氧化、其他不允许的缺陷)架设到管架上的管道,在焊接作业开始后就要采取不间断充气的方式,即从施工开始到施工结束管道内都要处于冲气保护的状态,但在不进行焊接作业时可适当调小管内气压。但对要求不是很高的施工,为了降低成本,每天的焊接结束后,把两端用管帽和洁净胶带封死。
(4)终端用气:一般由阀门盘(VMP)出来到客户用气设备这一段。这部分相对简单,距离不会太长。但这部分是离操作人员最近、最容易碰到的一部分,因此,该部分重要的是如何避免管道与阀门被无意碰到或踩,防止意外受损而漏气。
六、实验室集中供气的优点:
在实验室中,采用集中供气的方式输送高纯气体,有以下优点:
①保持气体纯度。集中供气切换系统是为实验室高纯度气体的供应而设计的气瓶供气系统(其漏气率1*10-8mbar l/s),标准配置下,每个气瓶均配有高压吹扫阀,以排除每次更换气瓶时引入的杂质,确保了管路终端气体的纯度
②不间断气体供应。集中供气切换系统可以手动或自动方式在气瓶之间进行切换,以保证气体的连续供给。
③气体压力稳定。系统采用两级减压(一级由供气控制系统调节,二级由使用点的控制阀调节)方式供气,可得到非常稳定的压力。
④高效率。通过供气控制系统,可充分使用钢瓶中的气体,减少残气余量,降低用气成本。
⑤操作简便。所有气瓶均集中在同一位置,减少了搬运安装等操作,更节约时间及成本费用。
⑥减少气瓶的租金。采用集中供气系统,可减少对气瓶数量的要求,从而节省气瓶的租用成本。
⑦减少分子筛损耗。通过集中供气能更好的控制气体纯度(通过清洗,吹扫),可有效地减少数派对分子筛的使用量(节约成本)。
⑧无气瓶在实验室中。 采用集中供气系统意味着实验室中没有气瓶装备,有如下好处: ---提高安全性。气瓶可能倒地而导致损坏或伤害。 ---提高安全感。气瓶可能导致气体泄漏、火灾等危险情况。 ---节省空间。从实验室移走气瓶可空出更多的实验空间。
⑨其它好处。降低控制阀的损坏和丢失率,缩短气阀与仪器间的连接管路的长度,更为方便。