＊楊冠林

（珠海市奧吉賽科技有限公司 廣東 519060）

醫(yī)用分子篩制氧系統(tǒng)工作基本原理及故障研究探討

＊楊冠林

（珠海市奧吉賽科技有限公司 廣東 519060）

筆者著重講解了醫(yī)用制氧系統(tǒng)的基本原理，對空氣壓縮設(shè)備、制氧機(jī)的工作原理進(jìn)行闡述，并對分子篩的附著特征等進(jìn)行解析，并給出空壓機(jī)、制氧機(jī)、冷干機(jī)故障處理方法。

醫(yī)用；分子篩；系統(tǒng)；工作原理；故障闡述

醫(yī)用分子篩制氧系統(tǒng)誕生已經(jīng)超過二十年，在當(dāng)前大中規(guī)模的醫(yī)療機(jī)構(gòu)頻繁應(yīng)用。制氧系統(tǒng)包含空氣壓縮設(shè)備、空氣罐、冷干設(shè)備、制氧機(jī)、氧氣罐等設(shè)備，其有操控便利、保護(hù)生態(tài)，成本合理、效率奇高等特點(diǎn)。制氧系統(tǒng)在既定的壓力下會制成濃度達(dá)到93%的O2，可以在常溫常壓的大氣環(huán)境中制造氧氣，其所利用的科技技術(shù)有著極強(qiáng)的可操作性。該系統(tǒng)中的分子篩吸附劑能夠吸附大氣中的氮分子、二氧化碳分子和水分。在系統(tǒng)操控階段，分子篩能夠自動完成二次利用。該系統(tǒng)控制程序控制了整個系統(tǒng)中的設(shè)備、閥門、儀表等。系統(tǒng)維檢、維護(hù)較為簡便。筆者在本文中將探討醫(yī)用分子篩制氧系統(tǒng)中空壓機(jī)、制氧機(jī)等的工作原理，并融合過去的工作經(jīng)驗對醫(yī)用分子篩制氧系統(tǒng)的常規(guī)故障實(shí)施解析，并給出具體應(yīng)對策略。

1.醫(yī)用分子篩制氧系統(tǒng)工作基本原理

醫(yī)用分子篩制氧系統(tǒng)工作原理見圖：

圖 醫(yī)用分子篩制氧系統(tǒng)工作原理圖

醫(yī)用分子篩制氧系統(tǒng)以空氣為原料，利用PSA（變壓吸附）原理通過壓縮、轉(zhuǎn)化、吸附功能來制備氧氣。醫(yī)用分子篩制氧系統(tǒng)通過螺桿空壓機(jī)形成的壓縮空氣通過過濾、冷卻、干燥后流入制氧系統(tǒng)中的空氣罐?？諝鈨夤拗械膲嚎s空氣進(jìn)入分子篩制氧機(jī)，空氣經(jīng)過分子篩制氧機(jī)中分子篩，通過加壓附著空氣中的氮分子等，讓空氣內(nèi)的氧氣與氮?dú)獾饶軌蚍蛛x并制備出純度理想的氧氣。制備出氧氣通過氧氣儲氣罐緩沖作用后，輸送到醫(yī)療機(jī)構(gòu)供氣管道中，在醫(yī)院的各個用氧終端完成使用。醫(yī)用分子篩制氧系統(tǒng)有著操控便利、開啟快速、故障率低的優(yōu)勢，僅通過操控界面上的開關(guān)就能夠完成整個系統(tǒng)的啟動或終止，操控極為簡易。開啟設(shè)施數(shù)分鐘后就能夠產(chǎn)生較高純度、高產(chǎn)量的氧氣，制氧速率迅速。因為制氧系統(tǒng)管控了全部進(jìn)出氣電磁閥開關(guān)，所以需挑選品質(zhì)可靠的電磁閥確保系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。

(1)空氣壓縮機(jī)的工作原理

螺桿空壓機(jī)的工作循環(huán)可分為進(jìn)氣、壓縮和排氣三個過程。隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，每對相互嚙合的齒相繼完成相同的工作循環(huán)。

①進(jìn)氣過程：陰陽轉(zhuǎn)子的齒溝空間在轉(zhuǎn)至進(jìn)氣端壁開口時，其空間最大并與進(jìn)氣口的相通，因在排氣完成時齒溝的氣體被完全排出，齒溝處于真空狀態(tài)，當(dāng)轉(zhuǎn)至進(jìn)氣口時，外界空氣即被吸入，沿軸向進(jìn)入陰陽轉(zhuǎn)子的齒溝內(nèi)。當(dāng)轉(zhuǎn)子進(jìn)氣側(cè)端面轉(zhuǎn)離機(jī)殼進(jìn)氣口，在齒溝的氣體即被封閉。

②壓縮過程：陰陽轉(zhuǎn)子在吸氣結(jié)束時，其陰陽轉(zhuǎn)子齒尖會與機(jī)殼封閉。其嚙合面逐漸向排氣端移動。嚙合面與排氣口之間的齒溝空間漸漸件小，齒溝內(nèi)的氣體被壓縮壓力提高。

③排氣過程：當(dāng)轉(zhuǎn)子的嚙合端面轉(zhuǎn)到與機(jī)殼排氣口相通時，被壓縮的氣體開始排出，直至齒尖與齒溝的嚙合面移至排氣端面，此時陰陽轉(zhuǎn)子的嚙合面與機(jī)殼排氣口的齒溝重合，即完成排氣過程。

(2)制氧機(jī)的工作原理

利用制氧機(jī)中分子篩的吸附功能，制取純度達(dá)93%產(chǎn)品類氧氣。當(dāng)壓縮空氣通過填滿分子篩顆粒的吸附塔時，分子篩憑借對相異分子的挑選性附著的能力，附著壓縮空氣中的氮分子、二氧化碳和水分，提高氣體中氧氣的含量從而制得合格純度的氧氣。因為分子篩附著容量有限，當(dāng)附著氮?dú)夥肿拥刃纬娠柡蜖顟B(tài)階段，其附著功能會被弱化。使用氣體低壓反吹，分子篩顆粒會解吸氮分子，氮分子并隨著反吹氣排泄到設(shè)備外，分子篩恢復(fù)附著功能。該流程也是二次利用的流程。為確保持續(xù)供應(yīng)氧氣，通常做法是使用超過兩個的吸附塔，其一用來加壓吸附氮分子并獲得產(chǎn)品氧氣；其二，利用低壓反吹，解吸氮分子，恢復(fù)分子篩的吸附功能，為下一次加壓吸附做準(zhǔn)備。

(3)冷干機(jī)的工作原理

冷干機(jī)的制冷系統(tǒng)隸屬壓縮類制冷，由制冷壓縮設(shè)備、冷卻設(shè)備、蒸發(fā)設(shè)備、膨脹閥和換熱器等五類基礎(chǔ)元素構(gòu)成。其通過管道依順序相聯(lián)，構(gòu)成密封空間，制冷劑在系統(tǒng)中持續(xù)循環(huán)流動，完成壓縮空氣與冷凝媒介完成熱量交換，降低壓縮空氣溫度降低并冷凝出空氣中的飽和水，實(shí)現(xiàn)干燥與冷卻并行。

2.醫(yī)用分子篩制氧系統(tǒng)常規(guī)故障處置

(1)空壓機(jī)的常規(guī)故障與處置

故障現(xiàn)象：控制氣源的電磁設(shè)備，進(jìn)氣閥卡住了閉合開關(guān)。

處置模式：檢測軟管，看閥門是不是運(yùn)轉(zhuǎn)正常，假如運(yùn)轉(zhuǎn)不流暢或發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)修理或更換。

故障現(xiàn)象：空壓機(jī)空氣流量或壓力比常規(guī)值小。

現(xiàn)象分析：

①系統(tǒng)消耗氣體的規(guī)模超越空壓器的排氣規(guī)模；

②可能是電磁閥故障；

③油氣過濾設(shè)備阻塞。

處置模式：

①螺桿空壓機(jī)容量有限，應(yīng)更換過濾芯體；

②檢測控制閥門的信號電路是不是有故障，確認(rèn)之后維修閥身或更換電磁閥；

③油氣過濾設(shè)備濾芯更換；

(2)制氧機(jī)的常規(guī)故障與處置模式在運(yùn)轉(zhuǎn)階段制氧機(jī)會出現(xiàn)以下故障

故障現(xiàn)象：變壓吸附過程不正常故障分析：

①配網(wǎng)電壓不夠（190伏之下）；

②開關(guān)故障時；

③計算機(jī)控制設(shè)備信號沒有傳遞時。

處理模式：

①更換相關(guān)故障設(shè)備；

②檢測信號線路。

故障現(xiàn)象：氧氣罐壓力不夠。

故障分析：

①制氧機(jī)進(jìn)口端空氣流速小，類推檢測空壓機(jī)預(yù)定值偏低，及可能空壓機(jī)輸送到氧氣罐的管道泄露；

②氧氣消耗快，電氣設(shè)備用氣量大或氧氣罐輸出管道泄漏。

處理模式：

①更改空壓機(jī)預(yù)設(shè)值；

②管道泄漏部位處理。

故障現(xiàn)象：氧氣濃度不夠?qū)τ诖朔N情況，應(yīng)權(quán)衡到下列狀況。

故障分析：

①系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備尚未運(yùn)行穩(wěn)定；

②制氧機(jī)進(jìn)氣端氣壓不足；

②閥門污穢或毀壞；清理后能夠再次投用。

④制氧機(jī)中的分子篩罐中分子篩粉碎或受潮。

模式處理：

①等待系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定；

②改變壓縮空氣壓力進(jìn)行調(diào)試；

③清理閥門或更換閥門；

④更換分子篩。

3.冷干機(jī)的常規(guī)故障與處置模式

故障現(xiàn)象：正常開啟總開關(guān)后，冷干機(jī)無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。處置模式：

①檢測進(jìn)線盒電器保險是不是完好無損，假如產(chǎn)生故障應(yīng)第一時間修理或調(diào)換；

②檢測管控電源的觸發(fā)器，觸發(fā)點(diǎn)或線包是不是無故障；

③檢測氣壓管控開關(guān)，壓力是不是在既定的范疇內(nèi)，假如出現(xiàn)異常應(yīng)第一時間調(diào)換或整修。

故障現(xiàn)象：

①冷干設(shè)備運(yùn)行正常，然而卻產(chǎn)生了出風(fēng)端氣溫偏高的情況；膨脹閥或毛細(xì)管結(jié)冰；

②風(fēng)冷凝設(shè)備熱揮發(fā)效果不佳。

現(xiàn)象分析：檢測進(jìn)出氣端口的管道溫度，假如溫度差距極小或差別不大，就表明冷凝效果不佳，很可能是因為冷凝劑不夠。

處理模式：遇到這類狀況應(yīng)添加冷凝劑，讓端口的溫度差距達(dá)到大概20攝氏度。

故障現(xiàn)象：冷凝壓力過大。

處置模式：

①冷凝設(shè)備的放置場所氣溫偏高；

②風(fēng)機(jī)開關(guān)預(yù)設(shè)值異常；

③冷凝設(shè)備使用過度，并未進(jìn)行維修與保修，熱揮發(fā)情況堪憂；

④冷凝水量不夠；

⑤摻入的冷凝劑太多；

⑥冷凝循環(huán)階段出現(xiàn)空氣，應(yīng)開啟并對真空進(jìn)行抽取，或調(diào)換冷凝劑。

故障現(xiàn)象：冷凝壓力不足。

處理模式：

①風(fēng)機(jī)開關(guān)預(yù)設(shè)錯誤，啟動后應(yīng)手動載入標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)設(shè)值；

②熱氣旁通閥啟動過猛。解決措施是，逆時針轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)旁通閥，冷凝水太多的話，應(yīng)降低冷凝水的流入量。

結(jié)束語

綜上所述，當(dāng)前醫(yī)療機(jī)構(gòu)供氧系統(tǒng)設(shè)施種類繁多，然而在具體投用階段，分子篩制氧系統(tǒng)因其可靠性高、操作簡便、危險性低、受限制條件少等特點(diǎn)而在大眾規(guī)模的醫(yī)療機(jī)構(gòu)得到了普及。因此在繼續(xù)使用該系統(tǒng)設(shè)備時，也應(yīng)持續(xù)解讀與利用其工作原理及相關(guān)科技技術(shù)。各類技術(shù)數(shù)據(jù)、安全操控、故障處理應(yīng)做到心中有數(shù)，并且透徹解讀使用，方能夠保證醫(yī)用分子篩制氧系統(tǒng)能夠為患者提供保證、為醫(yī)療機(jī)構(gòu)創(chuàng)價值。

楊冠林（1987～），男，珠海市奧吉賽科技有限公司，研究方向：化工設(shè)備及工程管道設(shè)計。

(責(zé)任編輯牛玉娟）

The basic principle of medical molecular sieve oxygen system and fault study

Yang Guanlin
（Ao Jisai Science and Technology Co., Ltd of Zhuhai, Guangdong, 519060）

The author focuses on explaining the basic principle of medical oxygen system, the working principle of air compression equipment, oxygen machine, cold and dry machine were introduced, and analysis of the molecular sieve attachment characteristics, and gives the air compressor, oxygen making machine, cold and dry processing method of machine fault.

medical；molecular sieve；system；working principle；fault Exposition

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