崔彥青 桂朝偉 姜 山

醫(yī)院負(fù)壓吸引系統(tǒng)像水和電一樣必須24 h不間斷供應(yīng)，并服務(wù)于全院每一病區(qū)，而且使用頻繁，是醫(yī)院不可缺少的重要設(shè)備。通過(guò)對(duì)醫(yī)用負(fù)壓系統(tǒng)的組成、原有負(fù)壓系統(tǒng)的運(yùn)行分析、原有負(fù)壓系統(tǒng)存在的問(wèn)題、原有醫(yī)用負(fù)壓系統(tǒng)的改造以及對(duì)改造后各項(xiàng)指標(biāo)的分析對(duì)比等進(jìn)行研究，力爭(zhēng)設(shè)計(jì)一套性能穩(wěn)定、安全可靠、可操作性強(qiáng)的醫(yī)用負(fù)壓系統(tǒng)。

1 醫(yī)用負(fù)壓系統(tǒng)的組成

醫(yī)用負(fù)壓吸引系統(tǒng)是由用戶管網(wǎng)和真空吸引站組成。用戶管網(wǎng)包括組合終端和吊塔；真空吸引站包括電控柜、水環(huán)式真空泵、醫(yī)用真空罐、除菌過(guò)濾器、氣液分離器、集污罐等，(如圖1所示)。真空泵通過(guò)對(duì)真空罐抽真空，使真空罐能夠維持一定負(fù)壓值的壓力， 并連續(xù)不斷地向用戶管網(wǎng)提供吸力來(lái)滿足用戶需求[1]。

醫(yī)用負(fù)壓系統(tǒng)工作流程∶用氣端點(diǎn)→集污罐→真空罐→消毒器→真空泵→氣水分離器→廢氣排空、污液采取集中收集，送至污水處理站[2]。

2 原負(fù)壓系統(tǒng)運(yùn)行分析及存在的問(wèn)題

2.1 系統(tǒng)運(yùn)行分析

圖1 醫(yī)用負(fù)壓系統(tǒng)構(gòu)成

原醫(yī)用負(fù)壓系統(tǒng)為2005年安裝，系統(tǒng)使用后二年發(fā)現(xiàn)，各項(xiàng)指標(biāo)均出現(xiàn)異常，系統(tǒng)運(yùn)行報(bào)警次數(shù)增多。為及時(shí)掌握系統(tǒng)異常運(yùn)行的規(guī)律，對(duì)原負(fù)壓系統(tǒng)各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)負(fù)壓系統(tǒng)安裝了水、電等計(jì)量設(shè)備，并對(duì)水環(huán)式真空泵運(yùn)行時(shí)間、月均維修次數(shù)等指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(見表1)。通過(guò)三個(gè)月的系統(tǒng)運(yùn)行指標(biāo)分析，根據(jù)系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)值顯示，系統(tǒng)處于非正常運(yùn)行狀態(tài)。

表1 2007年4-6月系統(tǒng)運(yùn)行指標(biāo)分析表

2.2 系統(tǒng)存在的問(wèn)題

經(jīng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在以下問(wèn)題∶

⑴真空泵選擇不當(dāng)。真空泵為國(guó)產(chǎn)SK-6水環(huán)式真空泵，該泵采用盤根填料式密封方式，在真空泵每日反復(fù)多次啟動(dòng)后，出現(xiàn)密封不嚴(yán)、漏水嚴(yán)重以致抽氣壓力下降，造成真空泵每次系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)，導(dǎo)致耗電量增加。

⑵真空泵進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)不完善。由于北方水質(zhì)硬，系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)年后冷卻循環(huán)水返流，反復(fù)多次造成充氣電磁閥閥芯附著水垢及顆粒雜質(zhì)，以致充氣電磁閥關(guān)閉不嚴(yán)而使系統(tǒng)運(yùn)行故障率升高。

⑶汽水分離器安裝不合理。為確保冷卻循環(huán)水控制在25～35 ℃，原系統(tǒng)采取不間斷補(bǔ)水排放的方式，經(jīng)測(cè)算每天平均耗水量高達(dá)13噸以上，造成用水量增加。

⑷冷卻水循環(huán)系統(tǒng)安裝不規(guī)范。冷卻水循環(huán)系統(tǒng)連接管頸小，水流速度低、真空泵供水量小，致使負(fù)壓系統(tǒng)冷卻循環(huán)水溫經(jīng)常超高(水溫最高可達(dá)65℃)，同時(shí)也進(jìn)一步造成水系統(tǒng)中鈣、鎂離子的結(jié)垢現(xiàn)象，真空泵抽吸能力大幅下降，形成惡性循環(huán)，如圖2所示。

圖2 冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的惡性循環(huán)示意圖

由于循環(huán)水溫超高影響系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行，三個(gè)月泵和相連管路內(nèi)形成的水垢厚度達(dá)10 mm以上，為解決這一個(gè)問(wèn)題每年需定期清洗4次。由于真空泵抽氣性能下降，泵工作運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)、定時(shí)追加功能致使兩臺(tái)泵同時(shí)工作運(yùn)行，而造成非正常耗電。

⑸控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)于簡(jiǎn)單。系統(tǒng)中只有雙泵交替自動(dòng)運(yùn)行模式，沒(méi)有單泵自動(dòng)控制運(yùn)行模式，如果運(yùn)行中有一單泵出現(xiàn)故障檢修時(shí)，整個(gè)負(fù)壓系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。

⑹電接點(diǎn)真空壓力表控制電壓不合理。選用交流電220 V為電接點(diǎn)控制電壓，真空壓力表經(jīng)系統(tǒng)運(yùn)行3～4月后，其電接觸點(diǎn)因接觸電弧積炭而造成接觸不良，導(dǎo)致負(fù)壓系統(tǒng)報(bào)警、故障頻率呈明顯上升趨勢(shì)。

3 醫(yī)用負(fù)壓系統(tǒng)改造方案

通過(guò)對(duì)原有醫(yī)用負(fù)壓系統(tǒng)的運(yùn)行分析，對(duì)原有醫(yī)用負(fù)壓系統(tǒng)所暴露的問(wèn)題，在認(rèn)真檢查、分析的前提下，提出了對(duì)原有系統(tǒng)的改造方案。

3.1 水環(huán)式真空泵系統(tǒng)的改造

由于對(duì)負(fù)壓系統(tǒng)的絕對(duì)真空度要求不是很高，通?？蛇x用結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、維護(hù)方便的水環(huán)式真空泵[3]。水環(huán)泵是靠泵腔容積的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)吸氣、壓縮和排氣，屬于變?nèi)菔秸婵毡肹4]。長(zhǎng)期以來(lái)，由于對(duì)水環(huán)真空泵產(chǎn)品的特性了解不多，實(shí)際應(yīng)用中往往忽視了真空泵在消耗電能的同時(shí)，還需消耗清水的工作特點(diǎn)，忽略了節(jié)水、節(jié)能[5]。因此，在對(duì)水環(huán)式真空泵系統(tǒng)進(jìn)行改造時(shí)，從泵的穩(wěn)定性和節(jié)水、節(jié)能兩大方面做了改進(jìn)。

3.1.1 更換不合理的真空泵

國(guó)產(chǎn)SK系列真空泵是采用盤根密封，適用于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)而較少反復(fù)啟動(dòng)、停機(jī)的系統(tǒng)。而醫(yī)院的負(fù)壓真空系統(tǒng)則使用負(fù)壓氣量變化較大，真空泵需要經(jīng)常反復(fù)啟動(dòng)、停機(jī)，因此國(guó)產(chǎn)SK系列真空泵不適用于醫(yī)院負(fù)壓站使用。

經(jīng)市場(chǎng)調(diào)研，醫(yī)院最終選用了納西姆/西門子2BV系列機(jī)械密封水環(huán)式真空泵。該泵密封性能好，耐磨性能高(機(jī)械密封器可累計(jì)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)8000 h)，工作穩(wěn)定，抽氣效率高。事實(shí)證明，更換真空泵后故障率明顯下降，且無(wú)漏水現(xiàn)象。

3.1.2 改造真空泵進(jìn)氣系統(tǒng)

⑴增加真空泵進(jìn)氣逆止閥∶可防止真空泵運(yùn)行停止時(shí)工作循環(huán)水返流，阻止雜質(zhì)進(jìn)入充氣電磁閥閥芯，保證管道的氣密性。

⑵增加進(jìn)氣截止閥∶在負(fù)壓系統(tǒng)管路鏈接中增加進(jìn)氣截止閥，保證系統(tǒng)在檢修、保養(yǎng)，定期清除污垢時(shí)，可啟動(dòng)單臺(tái)真空泵系統(tǒng)運(yùn)行，如圖3所示。

圖3 負(fù)壓系統(tǒng)管路鏈接圖

圖中∶1.為1號(hào)真空泵；2.為2號(hào)真空泵；3.7.為逆止閥；4.6.8.10.為電磁閥檢修截止閥門；5.9.為帶充氣真空電磁閥；11.連接管道；12.14.為負(fù)壓儲(chǔ)氣罐；13.15.為檢修截止閥門；16.17.為儲(chǔ)氣罐排污截止閥；18.為電接點(diǎn)真空表A；19.為電接點(diǎn)真空表B。

3.1.3 改造汽水分離器及補(bǔ)水系統(tǒng)

⑴采用再增加汽水分離器1臺(tái)，使之與原汽水分離器串聯(lián)連接，提高了循環(huán)水儲(chǔ)水量1倍(0.35+0.35)m3。由真空泵排出的汽水混合物，先通過(guò)原汽水分離器分離、降溫、冷卻，氣體部分直接排出室外，而水通過(guò)連接管進(jìn)入新安裝的汽水分離器再次降溫、冷卻，最終傳輸至真空泵水循環(huán)系統(tǒng)作為冷卻水循環(huán)使用，改造后冷卻循環(huán)水的溫度明顯降低。

⑵增加補(bǔ)水電磁閥∶保證真空泵與補(bǔ)水聯(lián)動(dòng)，即防止水溫度過(guò)高影響真空泵的抽氣效率，又減少不必要水資源浪費(fèi)，如圖4所示。

圖4 工作用水連接示圖

圖中1為2BV真空泵；2為排氣口；3為進(jìn)氣口；4為排空口；5為工作水連接入口；6為供水調(diào)節(jié)閥；7、10、22為檢修截止閥；8為供水電磁閥；9為旁通管路截止閥；11為供水過(guò)濾器；12為供水管道；13為工作水供出鏈接口；14為水面溢流口；15為汽水分離器串接；16為汽水分離器1、2；17為汽水分離器入口；18為汽水分離器排氣口；19為工作水補(bǔ)充口；20為補(bǔ)水電磁閥；21為水流量計(jì)；23為汽水分離器排空口，24為基礎(chǔ)底座。

3.1.4 改造真空泵冷卻循環(huán)水供給系統(tǒng)

⑴改造冷卻循環(huán)水管路∶將系統(tǒng)冷卻水供水管道由1/2”(4分)改為3/4”(6分)管路，減少了供水阻力，增加了真空泵冷卻循環(huán)供水量、循環(huán)水溫下降，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)現(xiàn)象明顯減輕。

⑵增加供水電磁閥∶真空泵啟動(dòng)同時(shí)電磁閥開啟，給真空泵供水，真空泵工作停止電磁閥關(guān)閉，確保真空泵再次啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)為最佳工作狀態(tài)。

⑶增加冷卻循環(huán)水旁通管路及截止閥∶便于保養(yǎng)、檢修真空泵及供水電磁閥。為了防止真空泵無(wú)水運(yùn)行，截止閥打開才能啟動(dòng)真空泵，確保真空泵內(nèi)保持一定工作液面。

⑷增加冷卻循環(huán)水過(guò)濾器∶防止冷卻循環(huán)水雜質(zhì)顆粒物進(jìn)入真空泵，減少真空泵內(nèi)部葉輪、軸承、機(jī)械密封等部件磨損，延長(zhǎng)真空泵的使用壽命。

⑸增加水流量計(jì)∶為科學(xué)、有據(jù)地調(diào)節(jié)補(bǔ)水量，保證真空泵的抽氣工作效率為最佳狀態(tài)提供依據(jù)。（經(jīng)計(jì)量改造后每天平均耗水量?jī)H為3 t，較改造前每天節(jié)水12 t）使真空泵冷卻循環(huán)水溫度控制在真空泵正常工作范圍25～35 ℃，泵內(nèi)結(jié)垢現(xiàn)象基本消失，更避免水資源浪費(fèi)，如圖4所示。

3.2 醫(yī)用負(fù)壓控制系統(tǒng)改造方案的實(shí)施

在原有機(jī)箱的基礎(chǔ)上，選用西門S7-CPU224型可編程控制器(programmable logic controller，PLC)，為負(fù)壓控制系統(tǒng)，主電路為AC380 V，控制電路采用AC220 V為主控電路，獨(dú)立的DC24 V電源作為外接電路控制；全系統(tǒng)以PLC為核心，外圍以中間繼電器與外部主電路實(shí)現(xiàn)真空泵的啟動(dòng)、停止、壓力監(jiān)控、故障監(jiān)控等全自動(dòng)化控制系統(tǒng)。改造后控制系統(tǒng)接點(diǎn)少、耗電省、故障率下降70%以上，如圖5所示。

圖5 電控系統(tǒng)供電原理圖

西門子S7-200CPU224型PLC，其性能參數(shù)如下∶電源為市電AC220 V 50 HZ，交流電源，電壓波動(dòng)范圍AC184～264 V，頻率波動(dòng)范圍47～63 Hz。PLC上有DC24V輸入、輸出。繼電器輸出電流2 A。可為外圍元器件提供輸入，輸出用。該產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)緊湊、性能比較高、擴(kuò)展性能好、指令功能強(qiáng)大、價(jià)格比較低廉，有14位輸入，10位輸出，輸入可任意作NPN或PNP使用，繼電器輸出模組提供多組輸出。有與電腦連線功能等。

系統(tǒng)具有手動(dòng)運(yùn)行，自動(dòng)運(yùn)行，循環(huán)程序運(yùn)行(三臺(tái)泵設(shè)置自動(dòng)運(yùn)行模式時(shí))等3種運(yùn)行模式及聲光報(bào)警模式。如圖6所示。

3.3 電接點(diǎn)真空壓力表控制系統(tǒng)的改造

3.3.1 降低電接點(diǎn)真空壓力表控制電壓

選用獨(dú)立DC24 V直流穩(wěn)壓電源，降低電接點(diǎn)真空壓力表上限接點(diǎn)及下限接點(diǎn)的控制電壓，減小電接點(diǎn)真空壓力表接觸電弧積炭的不良影響。

3.3.2 選用磁性觸頭電接點(diǎn)真空壓力表

選用磁性觸頭的電接點(diǎn)真空壓力表，當(dāng)電接點(diǎn)真空壓力表運(yùn)行到上限接點(diǎn)及下限接點(diǎn)時(shí)，因電接點(diǎn)觸頭帶磁性，在電接點(diǎn)即將接通的瞬間，在游絲張力和磁場(chǎng)力的共同作用下迅速吸合接通電接點(diǎn)，提高了電接點(diǎn)的接通速度，進(jìn)一步減小了電接點(diǎn)真空壓力表接觸電弧積炭的不良影響而延長(zhǎng)了電接點(diǎn)真空壓力表的使用壽命。

3.3.3 選用兩個(gè)電接點(diǎn)真空壓力表并接

圖6 真空泵電控原理圖

表2 醫(yī)用負(fù)壓系統(tǒng)改造前后指標(biāo)對(duì)比表

電接點(diǎn)真空壓力表，在實(shí)際使用中工作頻率相對(duì)較高，因此，很容易造成接觸電極積炭現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)觸點(diǎn)積炭會(huì)造成觸點(diǎn)無(wú)法導(dǎo)通。如出現(xiàn)在上限位則造成真空泵不停機(jī)，如出現(xiàn)在下線位則會(huì)造成真空泵無(wú)法啟動(dòng)。為了防止故障的發(fā)生，采取兩個(gè)電接點(diǎn)表表A和表B并接，應(yīng)用中將表A壓力控制范圍調(diào)整到(-0.045～-0.07 MPa)做主控，將表B的控制范圍略微放大，調(diào)整為(-0.04～-0.075 MPa)作備控。當(dāng)表A出現(xiàn)故障時(shí)，表B就會(huì)替代表A對(duì)負(fù)壓系統(tǒng)實(shí)行控制。如發(fā)現(xiàn)負(fù)壓系統(tǒng)由表B控制時(shí)，應(yīng)及時(shí)將表B壓力控制范圍調(diào)整到(-0.045～-0.07 MPa)做主控，同時(shí)將檢修好或更新的表A調(diào)整為(-0.04～-0.075 MPa)作備控，以保證負(fù)壓系統(tǒng)運(yùn)行的安全。

4 改造后運(yùn)行分析

通過(guò)對(duì)水環(huán)式真空泵系統(tǒng)、全自動(dòng)控制系統(tǒng)、電接點(diǎn)真空壓力表控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，系統(tǒng)改造后醫(yī)院負(fù)壓系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，我們對(duì)改造后的醫(yī)用負(fù)壓系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)重新進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)如表2所示，改造后的醫(yī)用負(fù)壓系統(tǒng)降低了設(shè)備故障率和運(yùn)行成本，很好地保證了醫(yī)院醫(yī)療工作的正常進(jìn)行。

通過(guò)對(duì)醫(yī)院現(xiàn)有醫(yī)用負(fù)壓系統(tǒng)改造，每年可節(jié)水水3876.48噸，減少非正常耗電量9403.2 kwh，減少維修工時(shí)490 h以上。其中僅水電量?jī)身?xiàng)費(fèi)用就可節(jié)約2.8萬(wàn)元。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)醫(yī)院原有醫(yī)用負(fù)壓系統(tǒng)存在的問(wèn)題進(jìn)行分析、查找原因，實(shí)施了對(duì)原有負(fù)壓系統(tǒng)的改造。通過(guò)對(duì)負(fù)壓系統(tǒng)改造前后各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)的分析證明，此次改造成功。一次性解決了原有負(fù)壓系統(tǒng)存在的問(wèn)題，降低了醫(yī)療風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)還做到了節(jié)能減排，減少了醫(yī)院的運(yùn)行成本。

目前，醫(yī)用中心負(fù)壓系統(tǒng)已經(jīng)成為大、中型醫(yī)院必備的基礎(chǔ)設(shè)施，有些醫(yī)院的負(fù)壓系統(tǒng)長(zhǎng)期帶病工作，忽視了設(shè)備投入運(yùn)行后的能耗以及對(duì)環(huán)境所造成的負(fù)面影響，并導(dǎo)致資源浪費(fèi)。各級(jí)醫(yī)院應(yīng)對(duì)醫(yī)用負(fù)壓系統(tǒng)的運(yùn)行狀況給予足夠的重視，此舉不僅可提升醫(yī)用負(fù)壓系統(tǒng)的可操作性，安全性、可靠性，又可降低設(shè)備運(yùn)行時(shí)對(duì)水、電的消耗量，為建設(shè)綠色、節(jié)能環(huán)保型社會(huì)做出貢獻(xiàn)。

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