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高壓氧艙用制氧機(jī)設(shè)備

發(fā)布時(shí)間:2024-11-26

概述
- 高壓氧艙用制氧機(jī)是為高壓氧治療提供高濃度氧氣的關(guān)鍵設(shè)備。它能夠從空氣中提取高純度的氧氣，并將其壓縮到適合高壓氧艙使用的壓力。這種制氧機(jī)在醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，特別是對于一些需要高濃度氧療的疾病，如一氧化碳中毒、減壓病、腦損傷等的治療。
工作原理
- 吸附法
  - 多數(shù)高壓氧艙制氧機(jī)采用分子篩吸附原理。分子篩是一種具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的材料，常用的有沸石分子篩。其內(nèi)部的微孔尺寸與氣體分子的大小相近，能夠根據(jù)分子大小和極性等特性對氣體進(jìn)行選擇性吸附。
  - 在制氧過程中，空氣被壓縮后通過裝有分子篩的吸附塔。由于氮?dú)夥肿颖妊鯕夥肿痈菀妆环肿雍Y吸附，當(dāng)空氣流經(jīng)分子篩時(shí)，氮?dú)獗晃皆谖⒖變?nèi)，而氧氣則較少被吸附而通過吸附塔，從而實(shí)現(xiàn)氧氣的富集。為了保證制氧的連續(xù)性，通常采用雙塔或多塔結(jié)構(gòu)交替工作。一個塔在吸附氧氣時(shí)，另一個塔進(jìn)行再生。再生過程是通過降低壓力、沖洗等方式將吸附的氮?dú)馀懦觯謴?fù)分子篩的吸附能力。
- 膜分離法（較少用于高壓氧艙制氧）
  - 利用氣體通過高分子膜時(shí)的滲透速率差異來分離氧氣和氮?dú)狻２煌瑲怏w在膜中的滲透系數(shù)不同，氧氣的滲透速率相對氮?dú)廨^快。當(dāng)空氣在一定壓力下通過膜組件時(shí)，氧氣優(yōu)先透過膜，在膜的一側(cè)富集，從而實(shí)現(xiàn)氧氣的分離。不過，這種方法制取的氧氣純度相對較低，一般不適用于高壓氧艙對高純度氧氣的要求，但在一些對氧氣純度要求不高的輔助場合可能會有應(yīng)用。
主要組成部分
- 空氣預(yù)處理單元
  - 空氣壓縮機(jī)：負(fù)責(zé)將外界空氣吸入并壓縮到一定壓力，為后續(xù)的制氧過程提供穩(wěn)定的氣源。例如，它可以將常壓空氣壓縮到 0.5 - 0.8MPa 左右的壓力，確保空氣能夠順利通過分子篩吸附塔等部件。
  - 空氣過濾器：去除空氣中的塵埃、微粒、水分和油霧等雜質(zhì)。通常包括初效、中效和高效過濾器。初效過濾器可以過濾較大的顆粒，如灰塵和毛發(fā)；中效過濾器能攔截中等大小的微粒；高效過濾器則用于去除微小的顆粒和細(xì)菌，保證進(jìn)入制氧單元的空氣純凈度，防止雜質(zhì)對分子篩等部件造成損害。
  - 冷干機(jī)（冷凍式干燥機(jī)）：降低壓縮空氣的溫度，使其中的水蒸氣凝結(jié)成液態(tài)水并排出。這是因?yàn)檫^多的水分會影響分子篩的吸附性能和壽命。冷干機(jī)通過制冷系統(tǒng)將空氣冷卻到露點(diǎn)溫度以下，使水蒸氣在冷凝器中凝結(jié)，然后通過排水裝置將水排出，使空氣達(dá)到合適的干燥度。
- 制氧單元
  - 吸附塔（雙塔或多塔）：是制氧的核心部件，內(nèi)部裝有分子篩。如前所述，空氣在通過吸附塔時(shí)，氮?dú)獗晃剑鯕馔ㄟ^。雙塔結(jié)構(gòu)的吸附塔可以交替工作，保證氧氣的連續(xù)生產(chǎn)。例如，當(dāng)一個吸附塔處于吸附階段時(shí)，另一個吸附塔進(jìn)行再生，通過控制閥門的切換來實(shí)現(xiàn)循環(huán)工作。
  - 閥門與管道系統(tǒng)：用于控制空氣和氧氣的流向、流量以及吸附塔之間的切換。這些閥門需要具有高精度和高可靠性，以確保制氧過程的精確控制。管道系統(tǒng)則要保證良好的密封性，防止氣體泄漏，并且要能夠承受一定的壓力。
- 氧氣增壓與儲存單元
  - 氧氣壓縮機(jī)：將制氧單元產(chǎn)生的氧氣進(jìn)一步壓縮到高壓氧艙所需的壓力。一般高壓氧艙的治療壓力在 0.2 - 0.25MPa 左右，氧氣壓縮機(jī)需要將氧氣從較低的壓力提升到這個壓力范圍。其內(nèi)部的活塞、氣缸等部件需要采用特殊的材料和設(shè)計(jì)，以確保安全地壓縮氧氣，避免發(fā)生燃燒或爆炸等危險(xiǎn)。
  - 氧氣儲罐：用于儲存壓縮后的氧氣，起到緩沖和調(diào)節(jié)氧氣供應(yīng)的作用。它可以在制氧機(jī)產(chǎn)量波動或者高壓氧艙氧氣需求突然變化時(shí)，提供穩(wěn)定的氧氣供應(yīng)。氧氣儲罐是壓力容器，需要按照嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn)，確保其安全可靠。
- 控制系統(tǒng)與監(jiān)測系統(tǒng)
  - 控制系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)對整個制氧機(jī)的自動化控制，包括空氣壓縮機(jī)、吸附塔切換、氧氣壓縮機(jī)等設(shè)備的啟停、運(yùn)行參數(shù)的調(diào)節(jié)等。通過預(yù)設(shè)的程序和算法，控制系統(tǒng)可以根據(jù)高壓氧艙的氧氣需求自動調(diào)整制氧機(jī)的工作狀態(tài)，保證氧氣的穩(wěn)定供應(yīng)。
  - 監(jiān)測系統(tǒng)：主要包括氧氣濃度監(jiān)測儀、壓力傳感器、流量傳感器等。氧氣濃度監(jiān)測儀實(shí)時(shí)檢測制氧機(jī)輸出的氧氣純度，確保氧氣濃度符合高壓氧艙治療的要求（一般要求氧氣純度在 99% 以上）；壓力傳感器監(jiān)測各關(guān)鍵部位的壓力，如空氣壓縮機(jī)出口壓力、氧氣儲罐壓力等，保證壓力在安全范圍內(nèi)；流量傳感器則測量氧氣的流量，以便精確控制進(jìn)入高壓氧艙的氧氣量。
性能特點(diǎn)與優(yōu)勢
- 高純度氧氣輸出：能夠提供純度高達(dá) 99% 以上的氧氣，滿足高壓氧艙治療對高濃度氧氣的需求，保證治療效果。
- 穩(wěn)定的氧氣供應(yīng)：通過氧氣儲罐和合理的控制系統(tǒng)，制氧機(jī)可以在各種工況下提供穩(wěn)定的氧氣流量和壓力，避免因氧氣供應(yīng)不足或波動對患者治療造成影響。
- 安全可靠：配備完善的安全裝置，如壓力安全閥、氧氣濃度超限報(bào)警等。壓力安全閥可以在壓力過高時(shí)自動開啟，釋放壓力，防止設(shè)備損壞和安全事故；氧氣濃度超限報(bào)警則可以在氧氣純度不符合要求時(shí)及時(shí)提醒操作人員進(jìn)行處理。
- 自動化程度高：具有自動化的運(yùn)行模式和監(jiān)控系統(tǒng)，減少了人工操作的繁瑣和誤差，提高了工作效率和設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。
應(yīng)用場景與注意事項(xiàng)

應(yīng)用場景：主要應(yīng)用于醫(yī)院的高壓氧艙治療中心，為患有各種缺氧性疾病的患者提供高濃度氧氣。如一氧化碳中毒患者，通過高壓氧艙和高純度氧氣的治療，可以加速一氧化碳的排出，改善腦組織的缺氧狀態(tài)；對于腦外傷、腦血管疾病等引起的腦缺氧，高壓氧治療也有助于促進(jìn)神經(jīng)功能的恢復(fù)。
注意事項(xiàng)：制氧機(jī)的安裝環(huán)境需要通風(fēng)良好，避免氧氣積聚引發(fā)危險(xiǎn)。同時(shí)，要定期對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，包括更換空氣過濾器、檢查分子篩的性能、校驗(yàn)監(jiān)測儀器等。在操作過程中，需要嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行，確保設(shè)備的安全運(yùn)行和患者的治療安全。

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