实验室气路系统工程小知识

一、传统的气屏柜与气路

随着气相色谱仪等特定的仪器进入实验室后，气瓶在实验室的使用也变得频繁，相应的就会产生一些气瓶柜和气路的使用方法。那么我们来看看现在市面上常见的气瓶柜和气路都有哪些特点。

1.1气瓶柜用于提高局部的排气通风，保护钢瓶（气瓶）不受柜子外面火灾以及保护周围物免受内部火灾的金属容器，气瓶柜内部有吹洗系统，报警器和排气孔。

1.2 用1.0mm 优质冷扎钢板，表面均需经过严格的酸洗、磷化处理后，再进行环氧树脂静电喷涂耐腐蚀处理，耐潮耐热，采用微电脑定时开关，高敏探头检测漏气自动排风报警。

1.3 气路采用单管供气，即气瓶通过减压阀直接对仪器进行供气。

二、传统气瓶柜在实验室中的不足之处

普通的气瓶柜可满足一般的使用要求，例如：排风、报警、耐用等，但对于实验室的气体试验就会存在很多的问题，一般会有以下几点：

2.1 供气采用单管供气，一旦其中一个部件出了问题，就会导致供气气压不稳定，随即也会损伤仪器。

2.2 打开气瓶时会产生高速的冲击气流，与管道之间会发生一定的摩擦从而产生静电，静电会使可燃性气体燃烧甚至爆炸。

2.3当实验室配置多台使用气瓶的仪器时，就必须增加相应的气瓶柜，所需的成本较高，管理也变得复杂。

2.4供气管道无固定，在使用过程中会发生断裂、压扁等意外，导致供气不稳定。

根据以上几点，可以看得出，传统的气瓶柜和气路存在着安全隐患、不经济和已损坏。因此，实验室使用的气瓶柜和气路系统都应该经过更加严格的规划和设计才能保证在试验过程中不发生意外，并且保证准备无误的完成每一次的试验。

三、实验室专用气路系统的设计

以气相色谱为例，一台气相色谱仪正常工作时所需要的气瓶为三瓶，其中有一瓶为氢气，那么在使用过程中就要对氢气气瓶格外的小心。所以对氢气气瓶柜的设计也会多很多的防护措施。下面我们就来谈论对普通气瓶柜以及气路的改进。

3.1 压力要求

气源为高压高纯瓶装气体，按国家标准充装；气源为0-15Mpa的99.999%的气体传输至终端可以调节至0-1.6Mpa 或0-1.0Mpa。使用钢瓶供气系统，将气瓶柜内的高纯气体输送至气相色谱实验室各仪器终端使用。气体管路采用不锈钢实验室专用管道。连接方式为卡套结合连接。管道应连接至各仪器终端。除有特殊说明外，调节装置、压力表都由高质量的不锈钢制成，并且都是标准配件，易维修更换。气瓶使用进口减压阀，阀芯材料为316 不锈钢（有内衬TEFLON 聚四氟乙烯高纯度适用），压力表接口1/4”NPT 螺纹，本体不锈钢316SUS，气瓶连接端规格适用于所有符合国际标准的气瓶，出口端尺寸为1/4”，阀门进出口形式为卡套。适用等级为5.0 的气体。

3.2 供气流程

气源设置与压力调节：气源采用集中供气方式，可燃气体有阻火系统，减压阀前后均配置相应的压力表，显示压力。每个钢瓶都配备钢瓶护链，以防钢瓶倒地伤到操作人员。钢瓶与切换装置之间、采用不锈钢软管连接，并且都采用卡套连接，以防止泄漏。

3.3 气体管路安装与检漏

从气瓶间到实验室的气体管路采用1/ 4"BA 级316L 不锈钢洁净管铺设；并配置气体放空管路。管道应沿墙角明铺，就近连接至各仪器终端。每种气体管路进入每个实验室房间后都安装维修阀（不锈钢球阀），如果下游设备出现故障，可以通过关闭维修阀，切断上游管路中的气体，然后就可以维修或更换下游设备。阀后设置二级减压阀，二级减压阀前、后需设置压力检测表。每路配置一个压力表、一个针阀，接至仪器。除气相色谱外，其它仪器所需气体管路在二级减压后经一个不锈钢球阀、压力表、针阀或球阀，然后铺设至所有仪器的位置。

采用品牌优质产品，所有气体管路都是高质量的、光辉退火、无缝不锈钢SS－316L。管径为英制1/4″；管用接头和阀门采用SUS316SS 材质，双卡套设计。

钢瓶与减压阀采用不锈钢高压金属软管连接，外管带弹簧圈保护，内管不锈钢丝缠绕，耐压达到20MPa，保证换瓶时气体不泄漏并安全可靠。

管道均采用BA 级SUS316L不锈钢管材，内外表面抛光，保证不影响气体纯度。高速气流通过管线产生静电，为保证管线不产生火花，以及不对仪器精度产生影响，每个管线加接地线，接地电阻保证（化工类≤2 欧姆，一般类接地电阻≤4 欧姆）和回火防止阀。

为避免因减压阀失灵或者误操作造成高压气使仪器的损坏，可加安全阀。当压力达到设定值的时候时候释放，在减压阀后设置一个截止阀。为防止热胀冷缩，可加膨胀弯。为管线防震，应加装管夹在控制面板和管道上标明气体成分和走向。一级调压器固定在控制面板上，以防止安装和使用过程中发生意外泄漏。一级调压装置可以将气体压力从钢瓶10-15MPa 调至0-2.5MPa 左右的管线压力，二级终端微调减压器压力0-1.6MPa 或0-1.0MPa。

管道固定件采用绝缘材料，坚固，耐用。穿过实验室墙体或楼板的气体管道应铺在预埋套管内，套管内的管段不应有焊缝。管道与套管之间应采用燃烧材料严密封堵。在气路系统中装阻火器。管道铺设过程中做到横平竖直，尽量减少弯曲。管道安装前后需用高纯气体吹扫才能接入系统，以确保系统的洁净度。

钢瓶减压器固定在不锈钢面板安装于墙上，便于调节压力；钢瓶与减压设备之间用高压软管连接，高压软管与减压器之间采用1/4NPT 螺纹连接，减压器与管道之间采用1/4NPT 螺纹转卡套连接。

气路系统验收：a. 强度实验：管内充入高纯氮气使压力达到1MPa，保持此压力2 小时不降为合格。b.严密性实验：管内充入高纯氮气使压力达到0.6MPa，保持此压力12 小时内不降为合格。c.洁净实验：管路中充入高纯氮气，关闭所有阀门，打开末端用干净白布遮住管口一分钟，如白布上无杂质和水份即为合格。

主管道采用1/ 4"BA 级316L 不锈钢洁净管，管道应采用专用绿色工程塑料管夹固定，固定距离为每米一个。最后，气瓶间安装防爆灯、防爆排风机，可燃气体泄漏报警装置。气瓶间墙上有竖直固定气瓶的不锈钢固定架，并安装有防倾倒的固定链条。

四、新的气瓶柜和气路系统的优点

4.1 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。

4.2 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。

4.3 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。

4.4 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。

4.5 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。

4.6 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。

4.7 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）。

4.8 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，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。

4.9 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。