實驗室供氣系統設計與維護一站式指南

在現代實驗室中，供氣系統如同人體的血脈，為各類實驗設備輸送著關鍵的氣體，確保實驗的順利進行。從化學分析實驗室所需的高純氮氣、氫氣，到生物實驗室常用的二氧化碳，再到物理實驗室可能用到的氦氣等，穩(wěn)定、可靠的供氣系統是實驗結果準確性與實驗安全性的重要保障。然而，設計一套科學合理的供氣系統并非易事，后續(xù)的維護工作同樣不容忽視。

2025-04-14 14:12:16深圳市科曼實驗室工程有限公司265

一、設計前期規(guī)劃

（一）氣體需求調研

首先，需要對實驗室的氣體使用情況進行全方面調研。詳細了解每種實驗所需的氣體種類、流量、壓力要求以及使用頻率。例如，在氣相色譜 - 質譜聯用儀的運行中，對載氣（如氦氣）的純度和流量穩(wěn)定性要求極高；而在細胞培養(yǎng)實驗中，二氧化碳的濃度需精確控制在一定范圍內。通過與實驗人員深入溝通，收集這些關鍵信息，為后續(xù)的供氣系統設計提供準確依據。

（二）預算評估

根據氣體需求以及實驗室的建設規(guī)模，進行合理的預算評估。供氣系統的成本涵蓋設備采購（如氣瓶、氣體發(fā)生器、減壓閥等）、管道鋪設材料費用、安裝調試費用以及未來可能的維護成本。不同類型的氣體供應方式（集中供氣或分散供氣）在初期投資和長期運營成本上存在差異，需綜合考慮實驗室的使用需求、空間布局以及未來發(fā)展規(guī)劃，選擇比較具性價比的方案。

二、設計關鍵要素

（一）氣體特性考量

不同氣體具有各自獨特的物理和化學性質，這在供氣系統設計中至關重要。例如，氫氣屬于易燃易爆氣體，在儲存和輸送過程中必須嚴格遵循相關安全規(guī)范，采用特殊的防火、防爆設備和管道材料；腐蝕性氣體（如氯氣）則要求管道和連接件具備良好的耐腐蝕性能，可選用不銹鋼或經過特殊防腐處理的材質。同時，對于一些對雜質極為敏感的氣體，如用于半導體制造實驗的高純氣體，整個供氣系統需具備高度的清潔度和極低的顆粒泄漏率。

（二）管道布局規(guī)劃

走向設計：合理規(guī)劃氣體管道的走向，盡量縮短管道長度，減少不必要的彎曲和接頭，以降低氣體輸送過程中的壓力損失和泄漏風險。同時，要避免管道穿越高溫、潮濕或有強電磁干擾的區(qū)域。例如，在多層實驗室建筑中，可設置專門的氣體管道豎井，將不同樓層的供氣管道集中布置，便于維護和管理。

坡度設置：對于部分易產生冷凝水或雜質沉淀的氣體管道，如含有一定水分的壓縮空氣管道，需設置適當的坡度（一般為 0.3% - 0.5%），并在管道比較低點安裝排水裝置，確保冷凝水能夠及時排出，防止其對氣體質量和管道造成損害。

（三）供氣方式選擇

集中供氣：適用于大型實驗室或對多種氣體需求量較大的場所。通過將各類氣體鋼瓶集中放置在一個安全的氣瓶間，經減壓、凈化等處理后，通過管道輸送至各個實驗室用氣點。集中供氣系統具有便于管理、氣體純度高、壓力穩(wěn)定等優(yōu)點，同時可減少氣瓶在實驗室內部的存放量，降低安全風險。

分散供氣：對于一些氣體使用量較小且較為分散的實驗室，分散供氣更為靈活經濟。每個用氣點附近設置單獨的氣瓶或小型氣體發(fā)生器，直接為該點提供所需氣體。但需注意氣瓶的存放安全和定期更換。

（四）安全裝置配備

壓力監(jiān)測與報警：在供氣系統的關鍵部位安裝壓力傳感器，實時監(jiān)測氣體壓力。當壓力超出設定的正常范圍時，立即觸發(fā)聲光報警裝置，提醒操作人員及時處理，防止因壓力異常導致設備損壞或安全事故。

泄漏檢測：安裝氣體泄漏探測器，特別是針對易燃易爆和有毒有害氣體。探測器能夠及時檢測到氣體泄漏，并將信號傳輸至控制系統，啟動通風設備進行換氣，同時關閉相關氣源閥門，防止泄漏進一步擴大。

三、維護要點

（一）定期巡檢

建立完善的定期巡檢制度，安排專業(yè)人員對供氣系統進行檢查。檢查內容包括管道外觀是否有破損、腐蝕，接頭處是否有松動、泄漏跡象，閥門的開閉狀態(tài)是否正常，壓力監(jiān)測儀表是否準確等。例如，每周對氣瓶間進行一次全方面檢查，每月對整個供氣管道系統進行一次詳細巡檢。

（二）過濾器更換

供氣系統中的過濾器用于去除氣體中的雜質、水分和油霧等污染物，對保證氣體質量起著關鍵作用。根據過濾器的使用情況和制造商的建議，定期更換初效、中效和高效過濾器。一般來說，初效過濾器更換周期較短，可能為 1 - 3 個月，而高效過濾器更換周期相對較長，可能為 1 - 2 年，但需根據實際氣體污染程度進行調整。

（三）設備維護與校準