医用压缩空气系统应用概述 点击:7?|?1631150707


01 02 03空压机原理 空压机相关国家标准 压缩空气系统设备应用

目录CONTENTS

01 空压机原理

前言

医用气体系统是集中供应与管理的医用气体系统又称之为生命支持系统,用于维系危

重病人的生命、减少病人痛苦、促进病人康复、改善医疗环境、驱动多种医疗器械工

具等,具有非常重要的作用。集中应用与管理的医用气体工程系统包括:医用氧气、

医用空气(医疗空气、器械空气、牙科空气、合成空气)、医用真空、医用二氧化碳、

医用氮气、医用氧化亚氮、医用混合气体( 医用CO2/O2、医用N2O/O2、医用

He/O2)、麻醉与呼吸废气排放、牙科空气、牙科真空、氧舱供气。下面主要对医用

压缩空气系统在医院应用进行概述。

概述:

系统构成:该系统由空气压缩机、贮气罐、压缩空气精密过滤器、干燥机、减压阀、

控制保护装置、管道及终端组成。

压缩空气系统机房原理图

空压机分类

涡旋空压机与螺杆空压机都是属于容积式回转压缩机,不同的是涡旋空压机是利用转

子与定子的啮合形成了多个压缩室,随着转子的平移转动,各压缩室内容积不断发生

变化,实现对气体的吸入与压缩;而螺杆空压机压缩空气是靠装置于机壳内互相平行啮

合的阴阳转子的齿槽之容积变化而达到。

活塞式空气压缩机 螺杆式空气压缩机 滑片式空气压缩机

隔膜式压缩机 离心式压缩机 涡旋式空气压缩机等。

6大类

涡旋空压机的工作原理

涡旋压缩机中的主要部件是两个形状相同但角相位置相对错开180°

的渐开线涡旋卷体,其一是固定卷体,而另一个是由偏心轴带动,

其轴线绕着固定卷体轴线做公转的绕行卷体。工作中两个卷体在多

处向切形成密封线,加上两个卷体端面处的适当密封,从而形成好

几个月牙形气腔。

涡旋式原理

涡旋压缩机中的主要部件是两个形状相同但角相位置相对错开180°

的渐开线涡旋卷体,其一是固定卷体,而另一个是由偏心轴带动,

其轴线绕着固定卷体轴线做公转的绕行卷体。工作中两个卷体在多

处向切形成密封线,加上两个卷体端面处的适当密封,从而形成好

几个月牙形气腔。

涡旋空压机的工作原理

两个卷体间公共切点处的密封线随着绕行卷体的公转而沿着涡旋曲

线不断转移,使这些月牙形气腔的形状大小一直在变化。压缩机的

吸气口开在固定卷体外壳的上部,当偏心轴顺时针旋转时,气体从

吸气口进入吸气腔,相继被摄入到外围的与吸气腔相通的月牙形气

腔里,随着这些外围月牙形气腔的闭合而不在与吸气腔相通,其密

闭容积便逐渐被转移向固定卷体的中心且不断缩小,气体被不断压

缩而压力升高。

涡旋式原理

螺杆式空压机的工作原理

螺杆空压机汽缸内装有一对互相啮合的螺旋形阴阳转子,两者互相反向旋转。转子之间

和机壳与转子之间的间隙仅为5~10丝,主转子通过由发动机或电动机驱动,阴转子是

由主转子通过喷油形成的油膜进行驱动,或由主转子端和凹转子端的同步齿轮驱动。螺

旋转子凹槽经过吸气口时充满气体,当转子旋转时,转子凹槽被机壳壁封闭,形成压缩

腔室,当转子凹槽封闭后,润滑油被喷入压缩腔室,起密封、冷却和润滑作用。当转子

旋转压缩润滑剂+油气混合物时,压缩腔室容积减小,向排气口压缩油气混合物;当压缩

腔室经过排气口时,油气混合物从压缩机排出,完成一个吸气——压缩——排气过程。

螺杆式原理

螺杆式空压机的工作原理

螺杆机的每个转子由减摩轴承所支承,轴承由靠近转轴端部的端盖固定。进气端由滚柱

轴承支承,排气端由一以对靠的贺锥滚柱支承通常是排气端的轴承使转子定位,也就是

止推轴承,抵抗轴向推力,承受径向载荷,并提供必须的轴向运行最小间隙。工作循环

可分为吸气、压缩和排气三个过程。随着转子旋转,每对相互啮合的齿相继完成相同的

工作循环。

螺杆式原理

螺杆空压机汽缸内装有一对互相啮合的螺旋形阴阳转子,两者互相反向旋转。转子之间

和机壳与转子之间的间隙仅为5~10丝,主转子通过由发动机或电动机驱动,阴转子是

由主转子通过喷油形成的油膜进行驱动,或由主转子端和凹转子端的同步齿轮驱动。螺

旋转子凹槽经过吸气口时充满气体,当转子旋转时,转子凹槽被机壳壁封闭,形成压缩

腔室,当转子凹槽封闭后,润滑油被喷入压缩腔室,起密封、冷却和润滑作用。当转子

旋转压缩润滑剂+油气混合物时,压缩腔室容积减小,向排气口压缩油气混合物;当压缩

腔室经过排气口时,油气混合物从压缩机排出,完成一个吸气——压缩——排气过程。

• 压缩空气冷冻式干燥机,通过对压缩空气冷却降温,使压缩

空气中的水蒸气凝结成液滴,从而达到减少压缩空气含湿量

的目的。

• 凝结出的液滴经过自动排水系统排出机外。只要干燥机出口

的下游管路所处的环境温度不低于蒸发器出口露点温度,就

不会产生二次结露的现象。

压缩空气冷冻式干燥机/冷干机结构和原理

无热再生吸附式干燥机结构和原理

无热再生吸干机是基于变压吸附原理而设计的,这就是说,将压力状态下吸附

水分达到饱和的吸附剂迅速降压到大气压,此时,被吸附水分自行脱附,实现

吸附剂的再生,脱附出的水分扩散到机外。

利用上述原理进行再生的方法称为压力降法,由于利用吸附剂在吸附过程中

产生的热量,加之用干燥空气的一小部分通入需再生的吸附剂,使吸附剂再生,

所以压力降法又称为无热再生。

无热再生吸干机是采用双塔变压吸附、无热再生的工艺,其工作原理是一个吸

附塔在工作压力下进行吸附干燥,同时另一个吸附塔利用一部份自身干燥气体

并降压接近大气压力,作为再生气体对其进行再生,以固定的切换时间进行双

塔切换,从而连续提供干燥气体。

02 空压机相关国家标准

1、标准编号:GB/T 3853-2017

名称:容积式压缩机验收试验

标准内容摘要:

1. 本标准规定了容积式压缩机验收试验的术语和定义、符号、测量设备、方法和精度、试验程序、测

量的不确定度、试验结果与规定值的比较及试验报告等。

2. 本标准的附录A规定了液环压缩机的性能试验方法。

3. 本标准的附录B、附录C和附录D规定了批量生产的裸装压缩机和集装压缩机的简化验收试验方法。

4. 本标准附录E规定了电动机驱动的集装容积式变转速压缩机的验收试验。

5. 本标准的附录F和附录G分别给出了压缩机参考工况及不确定度计算方法。

6. 本标准附录H规定了一般用空气压缩机的性能试验方法。

7. 本标准适用于各类容积式压缩机的验收试验。

2、标准编号:GB/T 4975-2018

名称:容积式压缩机术语总则

标准内容摘要:

本标准规定了容积式压缩机(以下简称压缩机)的术语、 符号及其定义或说明。

本标准适用于各种容积式压缩机。

3、标准编号:GB/T 4976-2017

名称:压缩机分类

标准内容摘要:

本标准规定了各种型式压缩机的分类及分类说明。

本标准适用于输送和压缩各种压力下气体介质的压缩机。

本标准不适用于通风机和真空泵。

4、标准编号:GB/T 4980-2003

名称:容积式压缩机噪声的测定

标准内容摘要:

本标准规定了容积式压缩机噪声测定方法。本标准正文主要规定了噪声声功率级测定

的工程法,附录A给出了噪声声功率级测定的简易法,附录B给出了噪声声压级的测定

方法。

本标准适用于包括驱动机的容积式压缩机组。

5、标准编号:GB/T 7777-2003

名称:容积式压缩机机械振动测量与评价

标准内容摘要:

本标准规定了容积式压缩机机械振动测量与评价。

本标准适用于额定转速为120r/min~12000r/min的压缩机。

6、标准编号:GB/T 10892-2005

名称:固定的空气压缩机安全规则和操作规程

标准内容摘要:

本标准规定了一般用固定或撬装的空气压缩机的设计、安装、操作及维护中应遵守的

安全规则和操作规程。

本标准适用于轴功率不小于2kW、额定排气压力0.05MPa~5MPa的压缩机。

本标准不适用于下列类型的压缩机:

a) 用于呼吸、潜水、外科手术的特殊压缩机;

b) 用于空气制动系统的压缩机。

7、标准编号:GB/T10893.1-2012

名称:压缩空气干燥器第1部分:规范与试验

标准内容摘要:

本部分规定了不同类型压缩空气干燥器的各种需要说明的性能参数和相关的试验方法。

本部分还给出了用于确定节能装置性能的部分载荷试验方法。

本部分适用于工作压力大于0.05MPa且小于等于1.6MPa的下列压缩空气干燥器:

— 吸附式干燥器;—渗膜式干燥器;—冷冻式干燥器(包括通过冷却干燥);—组合式干燥器。

本部分不适用于下列干燥器:

— 吸收式干燥器;—过压缩式干燥器;—内置式干燥器。

8、标准编号:GB/T10893.2-2006

名称:压缩空气干燥器第2部分性能参数:规范与试验

标准内容摘要:

本部分给出了用户和专业工程师进行压缩空气干燥器选型的常用数据,以使所选干燥

器能最大限度地满足使用要求 。

本部分不包括安全要求。

本部分主要适用于冷冻式和吸附式压缩空气干燥器,其他形式的干燥器可参照使用。

9、标准编号:GB/T13277.1-2008

名称:压缩空气第1部分:污染物净化等级

标准内容摘要:

本部分规定了压缩空气中的颗粒、水分及微量油的净化等级。

本部分亦考虑微生物和气态污染物。

本部分中所指的气态污染物包括:一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧

化氮及碳原子从C1到C5的烃类。

10、标准编号:GB/T 13277.2-2015

名称:压缩空气第2部分:悬浮油含量测量方法

标准内容摘要:

本部分规定了压缩空气中液态油和悬浮油取样和定量分析方法(A方法和B方法)。

本部分适用于一般用压缩空气系统中的含油量测量,含油测量范围为0.001mg/m3~

40mg/m3。

本部分不适用压缩空气中油蒸气含量的测量,油蒸气的测量另见ISO 8573-5《压缩空

气第5部分:油蒸气及有机溶剂测量方法》。

11、标准编号:GB/T 13277.3-2015

名称:压缩空气第3部分:湿度测量方法

标准内容摘要:

本部分规定了压缩空气湿度的测量方法,包括方法的选用指南及适用范围、取样技术、

测量方法、结果评定、不确定度分析和试验报告等。

本部分适用于压缩空气中以水蒸气状态存在的水分的测量。

12、标准编号:GB/T 13277.4-2015

名称:压缩空气第5部分:油蒸气及有机溶剂测量方法

标准内容摘要:

本部分规定了压缩空气中不同尺寸颗粒浓度的测量方法,包括方法的选用指南、取样

技术、测量方法、结果评定、不确定度分析和试验报告等。

本部分适用于压缩空气中固体颗粒的计数测量。

注:本部分叙述的方法适合于确定GB/T 13277.1《压缩空气第1部分:污染物净化等级》

所定义的0~5级颗粒浓度。

13、标准编号:GB/T 13277.5-2019

名称:压缩空气第5部分:油蒸气及有机溶剂测量方法

标准内容摘要:

本部分规定了检测压缩空气中油蒸气含量的气相色谱法和化学指示管法,同时规定了

油蒸气的取样、测量、评定、不确定度和试验报告等要求。

本部分适用于压缩空气中油蒸气(6个或更多碳原子的碳氢化合物)含量的测量。

注:不大于5个碳原子的轻烃参照ISO 8573-6按气态污染物测量。

14、标准编号:GB/T 13279-2015

名称:一般用固定式往复活塞空气压缩机

标准内容摘要:

本标准规定了一般用固定的往复活塞空气压缩机的型号与基本参数、要求、试验方法、

检验规则和标志、包装及贮存等要求。

本标准适用于驱动电动机功率为18.5kW~560kW、额定排气压力为0.7MPa~1.25MPa的空压机。

额定排气压力小于0.7MPa的空压机可参照本标准执行。

15、标准编号:GB/T 13928-2015

名称:微型往复活塞空气压缩机

标准内容摘要:

本标准规定了风冷、单作用、一般用途的有油润滑微型往复活塞空气压缩机的型号和

基本参数、要求、试验方法、检验规则及标志、包装和贮存等要求。

本标准适用于额定功率为0.18kW~15kW的电动机或相当功率的内燃机驱动的、额定

排气压力不超过1.4MPa的空压机。

本标准也适用于额定功率为18.5kW、额定排气压力为0.5MPa的空压机。

16、标准编号:GB/T 15487-2015

名称:容积式压缩机流量测量方法

标准内容摘要:

本标准规定了容积式压缩机流量的测量装置和测量方法。

本标准适用于压缩机流量的测量。输气管内流量的测量也可参照采用。

本标准不适用于管道内流量不稳定、气体有相变、气体中有固体或液体等物质析出以

及节流件上游气体是音速或超音速流等情况下流量的测量。

17、标准编号:GB 22207-2008

名称:容积式空气压缩机安全要求

标准内容摘要:

本标准规定了容积式空气压缩机的安全要求以及安全性能的检验判定方法。

本标准包含的安全要求是针对空压机的所有主要危险(机器内部因材质问题造成的断裂危险除外)。

本标准适用于功率不小于0.25kW、排气压力为0.035MPa~45MPa的空压机。

本标准不适用于下列空压机:

a) 用于呼吸、潜水、外科手术等特殊供气的空压机;

b) 用于空气制动系统的空压机;

c) 用于气体输送系统的空压机;

d) 工艺流程及空分设备用空压机。

18、标准编号:GB/T 26967-2011

名称:一般用喷油单螺杆空气压缩机

标准内容摘要:

本标准规定了一般用喷油单螺杆空气压缩机(以下简称"单螺杆空压机")的术语和定

义、型号、基本参数、要求、试验方法、检验规则、标志、包装及贮存等要求。

本标准适用于驱动电动机功率为2.2kW~630kW、额定排气压力为0.4MPa、0.7(0.8)

MPa、1.0MPa1.25MPa和1.6MPa的一般用固定及其改装的移动单螺杆空压机。

额定排气压力为0.4MPa~1.6MPa之间的其他单螺杆空压机可参照本标准执行。

19、标准编号:GB/T 30475.1-2013

名称:压缩空气过滤器 试验方法 第1部分:悬浮油

标准内容摘要:

本部分规定了规定工况下测定过滤器压力降、出气口悬浮油浓度的试验方法,以及试

验所需的设备配置及试验程序。

本部分适用于凝聚式压缩空气过滤器。

20、标准编号:GB/T 30475.2-2013

名称:压缩空气过滤器 试验方法 第2部分:油蒸气

标准内容摘要:

本部分规定了在规定工况下测定过滤器吸附油蒸气能力(吸附容量)、压力降的试验

方法,以及试验所需的设备配置及试验程序。

本部分适用于吸附式压缩空气过滤器。

21、标准编号:GB/T 30475.3-2017

名称:压缩空气过滤器 试验方法 第3部分:颗粒

标准内容摘要:

本部分规定了去除不同粒径颗粒的过滤器在测定过滤效率时所选用的试验方法,以

及这些试验所需的设备布置和试验程序。

本部分适用于去除颗粒的压缩空气过滤器。

22、标准编号:GB/T 30475.4-2017

名称:压缩空气过滤器 试验方法 第4部分:水

标准内容摘要:

本部分规定了除水装置除水效率和工作压降的试验方法。

23、标准编号:GB50751-2012

名称:医用气体工程技术规范

对压缩空气理化指标的要求:

气体种类主要成份纯度

油mg/m³

水mg/ m³

COmg/m³或10-6

(v/v)

CO2mg/m³

NO和NO210-6(v/v)

SO2 10-6

(v/v)O2

10-6(v/v)CH4

10-6(v/v)H2

10-6(v/v)颗粒物 气味 备注

医疗空气 ≤0.1≤575(标态露点-23℃)

≤5≤900(≤50010-6v/v)

≤2 ≤1 ≤5μm 无

器械空气 ≤0.1≤50(标态露点-46℃)

- - - - ≤5μm 无

牙科空气 ≤0.1≤780(标态露点-20℃)

≤5≤900(≤50010-6 v/v)

≤2 ≤1 ≤5μm 无

合成空气 - -≤50(标态露点-46℃)- - - - ≤5μm 无氧21%,氮79%

03 压缩空气系统设备应用

压缩空气冷冻式干燥机/冷干机结构和原理

压缩空气冷冻式干燥机/冷干机结构和原理

目前,医用压缩空气系统使用的大部分为螺杆式压缩机,但压缩空

气品质很难达到标准要求,随着医疗行业的发展,对压缩空气品质

提出更高的要求,无油涡旋式空压机将逐步代替螺杆式压缩机在医

用气体行业的应用。

2—气旋式冷凝液分离器

气旋式冷凝液分离器是利用离心力原理,将液态冷凝水由压缩

空气中分离。气体旋转造成冷凝液体与离心式分离器内壁接触

附着,当冷凝液逐渐负重后自然流至分离器底部容器,冷凝液

累计后即由自动排水器排出系统外。一般安装此设备于空压机

后部冷却器,以便排除大量液体冷凝液。

气旋式冷凝液分离器主要技术参数:

1、空气处理量:120~2850m3/h;

2、最高工作压力:16Bar

3、环境工作温度:1.5~65℃

4、直接处理压缩空气中的水分、油份;

5、除水效果达到ISO8573-1 8级效果

6、直接去除压缩空气中98%的水分

7、下部配有自动排水阀,自动排水。

3—压力容器(储气罐)

压力容器主要作用如下:

1. 可除去压缩空气下游大量的液态冷凝水及油;

2. 提供储存空气的峰值需求,不需要运行额外的空压机;

3. 降低载入/卸载及启动/停止空压机的频率,协助空压机运转更有效,减少空压机的启动频率;

4. 减缓系统压力变化,是空压机得到更好地控制及稳定的系统压力。

4—空气干燥机

压缩空气离开空压机后部冷却器及汽水分离器后,温度比环境空气高,处于饱和水汽状态,

其冷却后,会在空气管路中产生冷凝水,管路中过多的冷凝液会造成腐蚀并污染下游使用

点的空气质量,因此配备空气干燥机是必须的。

常用的空气干燥机为冷冻式干燥机、吸附式干燥机

医用压缩空气系统对压缩空气的品质要求高,一般情况下,冷冻式干燥机处理后的空气压

力露点为2~10℃,达不到医疗空气的要求,建议配备吸附式干燥机,吸附式干燥机处理

后的压力露点可达到-70℃。

5—冷凝液排水器

所有的分离器、过滤器、干燥机都需要使用排水器,已排除压缩空气系统中的液态水。

冷凝液排水器一般有以下几种可供选择:

高效去除压缩空气中的水、油、碳氧化合物及特殊气味,为达到所需

的压缩空气品质,应选择适当等级的滤芯安装在过滤器中。

• 1、空气处理量:60~2760m3/h;

• 2、最高工作压力:16Bar

• 3、环境工作温度:1.5~65℃

• 4、直接处理压缩空气中的水分、油份;

• 5、直接去除压缩空气中98%的水分

• 6、下部配有自动排水阀,自动排水。

• 应依据所需压缩空气的品质选择滤芯的过滤级别:

医用压缩空气系统为达到医疗空气品质,滤芯一般选择R/M/S/A四级过滤。

6—空气过滤器

7—活性炭吸附塔

活性炭吸附塔可与现有的压缩空气系统

联用,有效的将污染物的风险降至最低,

且可吸附气体中所携带的水气,提供所

需的无油压缩空气。

为进一步提高压缩空气的品质,可选择活

性炭吸附塔,有效去除压缩空气中的碳氧

化合物及其气味。塔内填充活性炭吸附剂,

其表面及内部孔隙可用来吸附污染物质,

可应用于任何需要将油雾含量降至最低的

地方。

8—油水分离器

• 油/水分离器是最经济有效的解

• 决压缩空气中含油问题的方案,

• 采用亲油性过滤器及活

• 性碳的多级分离处理,保证压缩空气的品质。

感谢各位

 

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