医用分子筛制氧系统工作基本原理及故障研究探讨

＊杨冠林

（珠海市奥吉赛科技有限公司 广东 519060）

医用分子筛制氧系统工作基本原理及故障研究探讨

＊杨冠林

（珠海市奥吉赛科技有限公司 广东 519060）

笔者着重讲解了医用制氧系统的基本原理，对空气压缩设备、制氧机的工作原理进行阐述，并对分子筛的附着特征等进行解析，并给出空压机、制氧机、冷干机故障处理方法。

医用；分子筛；系统；工作原理；故障阐述

医用分子筛制氧系统诞生已经超过二十年，在当前大中规模的医疗机构频繁应用。制氧系统包含空气压缩设备、空气罐、冷干设备、制氧机、氧气罐等设备，其有操控便利、保护生态，成本合理、效率奇高等特点。制氧系统在既定的压力下会制成浓度达到93%的O2，可以在常温常压的大气环境中制造氧气，其所利用的科技技术有着极强的可操作性。该系统中的分子筛吸附剂能够吸附大气中的氮分子、二氧化碳分子和水分。在系统操控阶段，分子筛能够自动完成二次利用。该系统控制程序控制了整个系统中的设备、阀门、仪表等。系统维检、维护较为简便。笔者在本文中将探讨医用分子筛制氧系统中空压机、制氧机等的工作原理，并融合过去的工作经验对医用分子筛制氧系统的常规故障实施解析，并给出具体应对策略。

1.医用分子筛制氧系统工作基本原理

医用分子筛制氧系统工作原理见图：

图 医用分子筛制氧系统工作原理图

医用分子筛制氧系统以空气为原料，利用PSA（变压吸附）原理通过压缩、转化、吸附功能来制备氧气。医用分子筛制氧系统通过螺杆空压机形成的压缩空气通过过滤、冷却、干燥后流入制氧系统中的空气罐。空气储气罐中的压缩空气进入分子筛制氧机，空气经过分子筛制氧机中分子筛，通过加压附着空气中的氮分子等，让空气内的氧气与氮气等能够分离并制备出纯度理想的氧气。制备出氧气通过氧气储气罐缓冲作用后，输送到医疗机构供气管道中，在医院的各个用氧终端完成使用。医用分子筛制氧系统有着操控便利、开启快速、故障率低的优势，仅通过操控界面上的开关就能够完成整个系统的启动或终止，操控极为简易。开启设施数分钟后就能够产生较高纯度、高产量的氧气，制氧速率迅速。因为制氧系统管控了全部进出气电磁阀开关，所以需挑选品质可靠的电磁阀确保系统的安全平稳运转。

(1)空气压缩机的工作原理

螺杆空压机的工作循环可分为进气、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。

①进气过程：阴阳转子的齿沟空间在转至进气端壁开口时，其空间最大并与进气口的相通，因在排气完成时齿沟的气体被完全排出，齿沟处于真空状态，当转至进气口时，外界空气即被吸入，沿轴向进入阴阳转子的齿沟内。当转子进气侧端面转离机壳进气口，在齿沟的气体即被封闭。

②压缩过程：阴阳转子在吸气结束时，其阴阳转子齿尖会与机壳封闭。其啮合面逐渐向排气端移动。啮合面与排气口之间的齿沟空间渐渐件小，齿沟内的气体被压缩压力提高。

③排气过程：当转子的啮合端面转到与机壳排气口相通时，被压缩的气体开始排出，直至齿尖与齿沟的啮合面移至排气端面，此时阴阳转子的啮合面与机壳排气口的齿沟重合，即完成排气过程。

(2)制氧机的工作原理

利用制氧机中分子筛的吸附功能，制取纯度达93%产品类氧气。当压缩空气通过填满分子筛颗粒的吸附塔时，分子筛凭借对相异分子的挑选性附着的能力，附着压缩空气中的氮分子、二氧化碳和水分，提高气体中氧气的含量从而制得合格纯度的氧气。因为分子筛附着容量有限，当附着氮气分子等形成饱和状态阶段，其附着功能会被弱化。使用气体低压反吹，分子筛颗粒会解吸氮分子，氮分子并随着反吹气排泄到设备外，分子筛恢复附着功能。该流程也是二次利用的流程。为确保持续供应氧气，通常做法是使用超过两个的吸附塔，其一用来加压吸附氮分子并获得产品氧气；其二，利用低压反吹，解吸氮分子，恢复分子筛的吸附功能，为下一次加压吸附做准备。

(3)冷干机的工作原理

冷干机的制冷系统隶属压缩类制冷，由制冷压缩设备、冷却设备、蒸发设备、膨胀阀和换热器等五类基础元素构成。其通过管道依顺序相联，构成密封空间，制冷剂在系统中持续循环流动，完成压缩空气与冷凝媒介完成热量交换，降低压缩空气温度降低并冷凝出空气中的饱和水，实现干燥与冷却并行。

2.医用分子筛制氧系统常规故障处置

(1)空压机的常规故障与处置

故障现象：控制气源的电磁设备，进气阀卡住了闭合开关。

处置模式：检测软管，看阀门是不是运转正常，假如运转不流畅或发现异常，应修理或更换。

故障现象：空压机空气流量或压力比常规值小。

现象分析：

①系统消耗气体的规模超越空压器的排气规模；

②可能是电磁阀故障；

③油气过滤设备阻塞。

处置模式：

①螺杆空压机容量有限，应更换过滤芯体；

②检测控制阀门的信号电路是不是有故障，确认之后维修阀身或更换电磁阀；

③油气过滤设备滤芯更换；

(2)制氧机的常规故障与处置模式在运转阶段制氧机会出现以下故障

故障现象：变压吸附过程不正常故障分析：

①配网电压不够（190伏之下）；

②开关故障时；

③计算机控制设备信号没有传递时。

处理模式：

①更换相关故障设备；

②检测信号线路。

故障现象：氧气罐压力不够。

故障分析：

①制氧机进口端空气流速小，类推检测空压机预定值偏低，及可能空压机输送到氧气罐的管道泄露；

②氧气消耗快，电气设备用气量大或氧气罐输出管道泄漏。

处理模式：

①更改空压机预设值；

②管道泄漏部位处理。

故障现象：氧气浓度不够对于此种情况，应权衡到下列状况。

故障分析：

①系统机械设备尚未运行稳定；

②制氧机进气端气压不足；

②阀门污秽或毁坏；清理后能够再次投用。

④制氧机中的分子筛罐中分子筛粉碎或受潮。

模式处理：

①等待系统运行稳定；

②改变压缩空气压力进行调试；

③清理阀门或更换阀门；

④更换分子筛。

3.冷干机的常规故障与处置模式

故障现象：正常开启总开关后，冷干机无法正常运转。处置模式：

①检测进线盒电器保险是不是完好无损，假如产生故障应第一时间修理或调换；

②检测管控电源的触发器，触发点或线包是不是无故障；

③检测气压管控开关，压力是不是在既定的范畴内，假如出现异常应第一时间调换或整修。

故障现象：

①冷干设备运行正常，然而却产生了出风端气温偏高的情况；膨胀阀或毛细管结冰；

②风冷凝设备热挥发效果不佳。

现象分析：检测进出气端口的管道温度，假如温度差距极小或差别不大，就表明冷凝效果不佳，很可能是因为冷凝剂不够。

处理模式：遇到这类状况应添加冷凝剂，让端口的温度差距达到大概20摄氏度。

故障现象：冷凝压力过大。

处置模式：

①冷凝设备的放置场所气温偏高；

②风机开关预设值异常；

③冷凝设备使用过度，并未进行维修与保修，热挥发情况堪忧；

④冷凝水量不够；

⑤掺入的冷凝剂太多；

⑥冷凝循环阶段出现空气，应开启并对真空进行抽取，或调换冷凝剂。

故障现象：冷凝压力不足。

处理模式：

①风机开关预设错误，启动后应手动载入标准的预设值；

②热气旁通阀启动过猛。解决措施是，逆时针转动调节旁通阀，冷凝水太多的话，应降低冷凝水的流入量。

结束语

综上所述，当前医疗机构供氧系统设施种类繁多，然而在具体投用阶段，分子筛制氧系统因其可靠性高、操作简便、危险性低、受限制条件少等特点而在大众规模的医疗机构得到了普及。因此在继续使用该系统设备时，也应持续解读与利用其工作原理及相关科技技术。各类技术数据、安全操控、故障处理应做到心中有数，并且透彻解读使用，方能够保证医用分子筛制氧系统能够为患者提供保证、为医疗机构创价值。

杨冠林（1987～），男，珠海市奥吉赛科技有限公司，研究方向：化工设备及工程管道设计。

(责任编辑牛玉娟）

The basic principle of medical molecular sieve oxygen system and fault study

Yang Guanlin
（Ao Jisai Science and Technology Co., Ltd of Zhuhai, Guangdong, 519060）

The author focuses on explaining the basic principle of medical oxygen system, the working principle of air compression equipment, oxygen machine, cold and dry machine were introduced, and analysis of the molecular sieve attachment characteristics, and gives the air compressor, oxygen making machine, cold and dry processing method of machine fault.

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