實驗室知識：實驗室氣路系統設計解決方案

1 、系統概述

1.1氣路系統主要由氣源切換系統（一級減壓系統）、管道及連接件系統、二級調壓系統、氣體過濾純化系統、氣體報警系統、壓力表、球閥等組成。對于一些易燃易爆氣體，如氫氣、乙炔等，必須加入氣體回火防止器，其余惰性氣體可根據需要增加單向閥。 

2、設計依據

2.1甲方提供的設計需求說明

2.2相關專業設計規范

《建筑設計防火規范》                               GB50016-2006

《工業金屬管道工程施工及驗收規范》                 GB50235-97

《電子工業潔凈廠房設計規范》                       GB50472-2008

《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規范》     GB50493-2009

《輸氣管道工程設計規范》                           GB50251-2003

《壓縮空氣站設計規范》                             GB50029-2003

《氫氣站設計規范》                                 GB50177-2005

《工業金屬管道設計規范》                           GB50316-2000

《氧氣站設計規范》                                 GB50030-91

3、實驗室設備用氣點清單如下：

原子吸收室：  原子吸收      一臺      Ar     C2H2

離子色譜室：  離子色譜      一臺      N2

氣相色譜室：  氣相色譜      一臺      N2    H2    Air

硫化物室：    氮吹儀        一臺      N2

4、氣路系統技術參數

4.1、總體設計說明

在此項目中，為了完成實驗功能，總共需用到5種鋼瓶氣體：氮氣（N2）,氫氣(H2)，空氣（Air），氬氣（Ar），乙炔（C2H2）。氣體由十三樓鋼瓶間通往實驗室各需求點，氣瓶間需設置防爆墻，并設置在人流較少區域，同時應考慮全年排風。氣體系統供應流程：供氣氣源系統→各個房間→二級減壓→終端閥門。其中，鋼瓶氣采用自動切換系統（含一級減壓閥門），自動切換系統可通過壓力原理，自動調節使用氣瓶與備用氣瓶之間的供應情況，即可避免因氣源供應不及導致實驗中斷，又可以方便進行氣瓶的更換。切換系統包含半自動調節閥、清洗閥、安全閥、匯流排、氣瓶及閥門固定裝置、電極點壓力表以及系統內部的連接接頭。采用二級減壓可滿足不同儀器的壓力要求，同時可保證壓力的穩定輸送，且便于實驗室分析項目調整及設備的變更。切換系統設置有清洗閥，以防止更換氣瓶時外界空氣或雜質進入管路系統，也方便在更換氣瓶時先將管道中高壓氣體排空。切換系統設置安全閥，控制系統壓力不超過允許值，保證系統不因壓力過高而發生事故。

4.2、基本要求：為了保持氣體的純度及管道系統的氣密性，所有氣體管道、閥門、調節閥、壓力表都采用SS-316L不銹鋼，內表面BA級，全部采用標準件。為了便于更換維修，管件與閥門，管件與管件連接全部采用卡套連接。管道固定件采用不與金屬化學反應的高分子材料（聚苯乙烯）。

4.3、氣瓶減壓閥（一級減壓閥、二級減壓閥）：氣閥閥芯材料為316L不銹鋼（有內襯TEFLON聚四氟乙烯高適用純度），接口1/4”FNPT氣瓶連接端規格適用于所有符合國際標準的氣瓶。

4.4、管路：所有氣體管路都是高質量、完全退火、無縫不銹鋼SS-316L、BA級別。管道尺寸為1/4”，zui大承受壓力為300bar。

4.5、鋼瓶連接：鋼瓶與一級減壓閥采用不銹鋼高壓金屬軟管連接，外管帶彈簧保護，內管不銹鋼絲纏繞，耐壓20Mpa。

 

4.6、終端使用點：所有氣體進入使用點前均加裝球閥，同時在二次減壓閥前需加裝開關球閥。

5、管路安裝

5.1各氣體系統所用管道規格：

項目 氣體名稱	主管道	實驗室主管道	使用點管道
N2	1/4” OD	1/4” OD	1/4” OD
H2	1/4” OD	1/4” OD	1/4” OD
Air	1/4” OD	1/4” OD	1/4” OD
Ar	1/4” OD	1/4” OD	1/4” OD
C2H2	1/4” OD	1/4” OD	1/4” OD

5.2、在管道的行進路線中，每隔1米應設置一組管夾。管道固定件（管夾）應采用耐高溫的金屬材料，堅固、輕巧、耐用。

5.3、所有管件在安裝進系統前，應用高純氮氣（99.999%）進行三遍以上的吹掃。管道鋪設時，采用專用彎管器和專用切管器操作。管道切斷后，應用專用工具處理斷口。管道穿墻及穿地板時，應設置套管。所有螺紋連接處應采用密封帶密封，保證更好的密封性。管道彎管器及切管工具均為不銹鋼材料，焊針等其他材料和工具均可在現場溫度條件下（-40℃—+40℃）正常使用。

5.4、所有調節閥固定面板，所有出口點控制面板及管道上，都應貼設標有對應氣體的成分的氣體標頭。

5.5、所有系統部件安裝完畢后，應用高純氮氣進行三遍以上的吹掃。

5.6、管路系統安裝完畢后需要做管路試壓測試。

6、材料要求

6.1、 高壓波紋軟管：外表不銹鋼金屬網內襯PTFE材質，長度1米以上，通徑大于6MM。一端符合標準鋼瓶的連接型號，另一端連接自動切換系統。承受大于3000PSI。其特性為：潔凈光亮、柔軟、防腐。

6.2、 低壓報警器：低壓報警器多觸點可模擬數據輸出型，報警器可蜂鳴閃光同時顯示報警氣體的名稱。防爆接線、信號模擬和自動切換系統匯流排相匹配。

6.3、減壓閥：316L不銹鋼材質。一級減壓閥進氣壓力0-200bar，出氣壓力0-16bar；二級減壓閥進氣壓力0-16bar,出氣壓力0-6bar。進出口接口1/4” FNPT螺紋，壓力表接口1/4” MNPT螺紋。

6.4、 管道：管道采用內表面BA級316L ASTM  A269標準不銹鋼管道，316L不銹鋼光亮退火，母材符合BA級高純管道，管道的內表面處理值要小于0.37U。管道的標準：1/4”---1/2”壁厚0.88mm。zui大承受壓力為300 bar,氣管適用純度等級為5.0的氣體。

6.5、接頭：采用316L不銹鋼光亮退火，母材符合BA級的高純氣路配件。雙卡套設計。硬化處理之后卡套，具備對管子的耐震力及高抓力，使管子在任何情形下不易松脫而造成危險。后卡套內部有凹槽，安裝時可以降低扭力，安裝者可以輕易將接頭鎖至標準圈數。螺帽內部螺紋做鍍銀處理，具備安裝時必要的潤滑，延長螺紋壽命。

7、氣路管線系統驗收方式

7.1、 用戶現場開箱驗收應達到如下要求即視為產品驗收合格：

所有實驗室氣體管道系統設備的外觀、噴漆、外殼完好，銘牌正確，實驗室氣體管道系統設備及附件的材質符合設計要求,并提供原產地證明、質量證明或合格證。

所有實驗室氣體管道系統設備及附件齊全，無破損，規格和數量符合協議約定。

7.2、 實驗室氣體管道系統設備及附件經過用戶驗收并鑒定合格后，才可進行后續安裝工作。

7.3、 實驗室氣體管道系統工程完成后，用戶應在一周內進行整體系統(氣路系統)性能驗收：

1）氣體管路安裝到位，使用正常。

2）氣體閥門開關正常。

3）壓力表指示正常。

4）鋼瓶自動切換系統工作正常。

5）所有管路經過支撐且支撐點牢固。

6）所有管道標識清楚。

7）工程完工后，對供氣系統進行氣密性試驗：用氮氣對管道系統(氫氣管路采用氫氣)進行整體保壓48小時，標壓下壓降≤0.02MPa為合格。管道潔凈度檢查：終端在zui大流量條件下，用白綢布對吹出的氣體方向吹氣一分鐘，白綢布上應無污物油漬，無異味。

以上均合格則視為整體系統驗收合格。