完善的實驗室供氣系統是實驗室儀器設備正常工作的基礎。分析并優化了實驗室集中供氣的優勢。米露實驗室供氣系統的設計涉及很多因素。從氣瓶間、管道敷設、材料選擇、管道連接、安全技術要求等方面考慮,設計目的性很強,要把安全放在* * *位置,根據實驗室使用的氣體種類進行整體規劃。探討了實驗室集中供氣系統的設計,為實驗室規劃設計提供參考。
米露實驗室集中供氣系統作為一種現代化的供氣方式,因其操作簡單、氣流穩定、使用安全、運行費用低而得到廣泛應用。其系統主要由氣源切換、供氣管道、調壓裝置、用氣點、監控報警系統組成。實驗室集中供氣系統涉及管道的布置、材質和規格的選擇、各階段的安裝步驟和要求、工程的驗收。一個好的實驗室集中供氣系統的設計,需要考慮氣體的安全、方便、管理和維護,以及實驗室未來發展的需要,特殊氣體的特殊技術方案。因此,實驗室集中供氣的設計需要統籌規劃,結合用戶的實際情況, 并根據相關標準和規范進行設計。
米露集中供氣系統的優勢
實驗室中一些儀器或設備的工作需要各種氣體供應。通常,使用的氣體類型是高純度的氧氣和氮氣。氬、氫、氦;甲烷、乙炔、二氧化碳和混合氣體,甚至一些設備會使用有毒有害氣體。一些氣體用于儀器和設備的驅動控制,如壓縮空氣。實驗室有兩種供氣方式。一種是傳統的獨立氣瓶分散供氣模式,每臺儀器設備配備一個單獨的氣瓶,分別滿足每臺儀器設備的使用。另一種模式是集中供氣模式,儲氣罐、杜瓦瓶、氣體發生器等。作為氣源,配置氣體發生系統或自動切換或手動切換系統,實現不間斷供氣, 氣體通過耐壓不銹鋼管輸送到用氣戶,每個端口的壓力和流量可以根據儀表的要求獨立控制,以滿足各種儀表設備的使用要求。實驗室集中供氣系統的主要優點如下。
(1)穩壓效果好。集中供氣可采用兩級減壓或多級減壓,以獲得更好的穩壓效果。比如系統的二級減壓和儀器內部的調壓裝置后,可以說是三級穩壓。第一級減壓后,氣源在主管道上保持高壓,便于長距離管道輸送。第二級低壓減壓閥用在儀器的前端,將壓力調節到儀器的工作范圍,然后進入儀器的氣體才能保證符合儀器的要求。
(2)保證氣體純度。載氣通過大儲罐(液壓)和輸送管道輸送到儀器,儲罐出口安裝單向閥,避免更換儲罐時空氣或水分混入。此外,可在高壓段后安裝泄壓開關球閥,排出多余的空氣或水分,從而保證氣體的純度。
(3)提高了安全性。瓶裝氣體的充氣壓力一般大于等于14MPa/cm2。集中供氣可按需降低系統壓力,且遠離實驗區,提高了使用安全性。另外,集中送風可以將空氣壓縮機放置在送風室內,可以減少壓縮機產生的電火花帶來的安全隱患,避免噪音對實驗室的干擾。
(4)改善工作環境。取消了實驗室的鋼瓶、空壓機等供氣源,減少了占地面積,方便了實驗室設備設施的布置,避免了與實驗室操作人員同處一地帶來的混亂和不便。
(5)降低運營成本。集中供氣系統可以使用儲氣量大的儲液罐供氣,可以大大節省購置成本,減少更換氣瓶和氣罐的頻率,節約人工成本,降低維護人員的勞動強度,方便管理、維護和保養。
(6)連續性和及時性。集中供氣系統采用手動、半自動或全自動切換系統。平時各供氣源處于一開一備的狀態,可根據儀表的工作情況調節局部或整體的氣體壓力和流量,既能保證儀表氣體流量和壓力的穩定和連續,也能保證量值傳遞不發生變化。
(7)靈活的擴展性。集中供氣管道上可預留燃氣連接點和可擴展的點,安裝控制開關或插頭,方便擴展??刂崎y安裝在所有用氣儀表的前端。因此,可以在不影響其他儀器正常工作的情況下,擴建新的輸氣終端。
米露實驗室集中供氣系統的設計
2.1設計基礎
集中供氣系統的設計應符合《工業金屬管道設計規范》(GB 50316-2000)、《工業金屬管道施工及驗收規范》(GB 50235-2010)、《現場設備及工業管道焊接工程施工及驗收規范》(GB 50236-2010)和《氧氣站設計規范(附條文)》(GB 50030-2013)?!稓錃庹驹O計規范》(附條文)GB 50177-2005、《深冷法生產氧氣及相關氣體安全技術規范》GB 16912-2008、《氫氣安全使用技術規范》GB 4962-2008、《壓縮空氣站設計規范》(附條文)GB 50029-2014、《城鎮燃氣設計規范》(附條文)GB 50028-2006、《燃氣
2.2氣瓶間
集中供氣系統需要規劃設計獨立的氣瓶間。根據實驗室的布局和用氣量,可在實驗室的每層或幾層設置氣瓶間,也可在實驗室外設計氣瓶間,為整個實驗室供氣。氣瓶儲存區應合理布置,易燃容器與助燃容器之間保持安全距離。氣瓶間的墻壁應采用實心結構,門應設計成防爆門,并安裝防爆燈和防爆風機,以減少事故情況下實驗室區域的破壞性。儲存鋼瓶的房間不適合吊頂。氣瓶間還應配備氣體泄漏,低壓通風報警設施,排氣裝置,以及防雷、 設計中還應考慮防靜電、空調設備等設施。為保證氣體純度和壓力穩定,需采用多級減壓供氣,宜設置氣路吹掃、排空、雜質過濾、水分和油氣凈化等裝置。,如有可能,可采用雙氣源自動供氣。
2.3管道設計
(1)一般實驗室按標準單元組合設計,各種氣體管道也應按標準單元組合設計。
(2)根據實驗室用氣量,計算供氣壓力、流量和管道內徑。所有燃氣主管道的原始高度不低于9。52毫米(英寸,儀表空氣管道直徑為12.7毫米)。在管道末端,原則上不得小于6.35毫米(英寸,也可根據實際使用情況確定)。
(3)氫氣、氧氣、乙炔和甲烷的管道,以及引入實驗室的各種氣體管道的支管應外露。氫氣、氧氣、乙炔甲烷等管道敷設在管道井和管道技術層時,應設置通風裝置,保證每小時換氣150次(1 ~ 3次)。
(4)需要穿過實驗室墻壁或樓板的部位應設置預埋套管,管道應穿過套管,套管內管段不得焊接。管道和套管之間應采用不燃材料密封。
(5)氫氣和氧氣管道的末端和高點應設置放空管。通氣管應高出樓層頂部2m以上,并應設置在防雷區內。氫氣管道還應配備取樣口和吹掃口。放空管、取樣口和吹掃口的位置應滿足管道內氣體吹掃和置換的要求。
(6)氫氣和氧氣管道應有消除靜電的接地裝置。其他有接地要求的管道,其接地和跨接方法應按現行有效的國家標準執行。
(7)管道敷設應從以下幾個方面考慮:
(1)干燥氣體管道應水平布置。如果氣體含有高水分,管道的坡度應≤ 0.3%,坡度朝向冷凝液收集器方向。
(2)當其他氣體管道和氧氣管道需要安裝在同一框架內時,管道之間的距離應≤0.25米..氧氣管道應在其他管道之上,氫氣管道除外。
③氫氣管道和可燃氣體管道并聯安裝時,管道間距不應小于0.50 m,管道相遇時,間距不應小于0.25m;分層敷設時,氫氣管道應在* * *以上。
(4)燃氣管道每隔1.5m左右,應采用支架固定。另外,根據燃氣管道的彎曲直徑,可以設置合適的支架位置。
⑤在室內敷設氫氣管道時,不能直接埋在地下或布置在地溝中,以免直接穿過不用氫氣的房間。
⑥鋼瓶接頭和調節閥之間應有耐高壓的金屬軟管,管道和閥門之間的連接應有高壓雙套接頭,以便于維修和更換部件。
2.4材料選擇
供氣系統選材的基本原則是:第一,不應使用非金屬材料;第二,材料不會吸附或產生氣體;第三,它們不產生粒子。輸氣管道一般應采用無縫鋼管,當輸送氣體純度≥ 99.99%時,管道應采用不銹鋼管、銅管或無縫鋼管。管道與設備的連接段應采用金屬管。如果選擇非金屬軟管,應使用工程塑料管,如聚四氟乙烯管和聚氯乙烯管,而不是乳膠管。氫氧管道中使用的元件和儀表應為該介質的專用產品,不得使用替代品。其他部件的選擇應給出設計建議,如輸送閥和氧氣接觸部分的不燃材料,有色金屬,不銹鋼, 鎳基合金和其他密封環材料;管道接口法蘭的墊片應根據管道內輸送的氣體確定;管道固定件(管卡)應采用耐高溫的金屬材料,堅固、輕便、耐用。
2.5管道連接
供氣系統的連接應符合GB 50236-2011《現場設備和工業管道焊接工程施工規范》[11]的要求。管道連接應采用法蘭連接或焊接,氫氣管道不應采用螺紋連接;高純氣體管道應采用承插焊接;燃氣管道與設備、閥門與管道或管件的連接應采用螺紋或法蘭連接;螺紋接頭中的填充物應為聚四氟乙烯薄膜、一氧化鉛和甘油混合填充物;對于高純氣體管道和閥門部件的連接,應采用高壓雙夾套接頭。
2.6安全技術要求
燃氣管道設計的安全技術應滿足相關設計規范和以下要求[12]:
(1)燃氣管道、導線和電纜不應同時敷設在同一柜架內。
(2)所有減壓閥須設有通往氣體貯存區外面的排氣管??扇細怏w和氧化氣體排氣管不能結合在一起。
(3)管道系統應配備壓力調節裝置,壓力調節裝置由各種閥門(調節閥、截止閥、球閥等)組成。)來實現開、關、調節氣體的功能。在工作臺上設置單獨的閥門(球閥或針閥)控制氣體出口。
(4)各種燃氣管道應有明顯的指示標志。安全泄壓閥的標識應指示泄壓水平。
(5)使用氫氣和可燃氣體的實驗室應配備報警裝置,并在放空管線上安裝氣體回火防止器。
(6)儲存氫氣瓶的區域應至少每小時通風三次。
(7)瓶閥、噴嘴螺絲、減壓閥等附件無泄漏、螺紋打滑、松動,各種氣壓計一般不允許混用。
氣體安全
實驗室集中供氣系統比單缸供氣方式更具優勢。越來越多的實驗室建設者、工作者和管理者對實驗室采用集中供氣系統達成了共識,采用集中供氣作為實驗室供氣模式的主流設計方案得到了廣泛認可。實驗室集中供氣的設計應滿足相關標準和規范的要求,以保證實驗室供氣的穩定性、連續性和安全性。
3.1安全環保工作信息化
隨著信息技術的快速發展,信息化已經廣泛應用于實驗中心的安全和環保領域。一是購置智能門禁系統和中央綜合監控系統,對實驗中心的安全環保進行全過程監控管理;其次,依托生物虛擬仿真實驗教學中心,大力加強虛擬仿真實驗教學資源建設,用虛擬實驗替代涉及高風險或* * *環境、高成本、高消耗的實驗項目[9-12],既體現了安全環保的綠色理念,又提高了安全環保的信息化水平。
生物實驗中心安全環保工作的成效
目前,該中心安全環保工作成效顯著,完善了實驗室安全環保管理體系,建立了實驗室安全環保技術標準,完善了安全環保設施,形成了信息化管理新模式,提高了安全環保工作的效率和效果。學生們很清楚哪些物品是有毒或危險的,如何避免受傷,以及如何在實驗中使用大型儀器。學生安全意識明顯提高,實驗操作規范,儀器設備損壞明顯減少,實驗教學和實驗教學改革高效推進。近年來,該中心沒有發生重大安全和環境事故, 確保了實驗室財產和師生人身安全,保障了中心正常的教學和科研秩序。
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高校生物實驗中心的安全環保內涵豐富,涉及面廣,技術性強,防范難度大。一旦發生安全事故,會造成不良后果,有的甚至導致重大責任事故。因此,必須高度重視,警鐘長鳴。一方面,要牢固樹立“預防勝于救災、隱患勝于明火、責任重于泰山”的安全意識,積極構建“制度完善、設施先進、培訓到位”的長效機制,充分依靠廣大師生做好實驗室安全環保工作;另一方面,我們將以新思路、新方式推進實驗室安全和環保管理改革, 將信息技術與實驗室安全環保深度融合,進一步提升互聯網+背景下實驗室安全環保信息化水平,為教學、科研和人才培養的順利開展創造良好的學習和工作環境。