醫用分子篩制氧系統原理及常見故障分析

何偉

摘 要：文章重點介紹了醫用分子篩制氧系統的工作原理。以及醫用分子篩制氧系統的日常維護方法及常見故障處理。隨著科學技術的發展，越來越多高技術含量的醫療設備進入醫院，氧氣瓶供氣或液氧供氣逐步被醫用分子篩制氧系統中心供氧的方式取代。醫用分子篩制氧系統以其投資成本低、安全環保、產氧速度快等優點a被醫院廣泛使用。文章主要介紹了醫用分子篩制氧系統的原理及其日常運行維護及常見故障處理。

關鍵詞：醫用分子篩；制氧系統；故障維護

醫用分子篩制氧系統原理及工作流程：醫用分子篩制氧系統以壓縮空氣為原料采用PSA原理Pressure（壓縮）、Swing（轉換）、Adsorption（吸附）制取氧氣。醫用分子篩制氧系統制氧流程如圖1所示，經螺桿式空氣壓縮機產生的壓縮空氣經過過濾、冷卻、干燥后進入壓縮空氣儲氣罐。壓縮空氣儲氣罐內的壓縮空氣經壓力平衡后進入分子篩制氧機。分子篩制氧機以一種不活波的惰性陶瓷材料為吸附劑，經過加壓吸附，減壓解吸的循環過程，使空氣中的氧和氮氣得以分離而制出純度大于90%的氧氣[1]。（1）制得的氧氣經過氧氣儲氣罐壓力平衡后，供至醫院供氣管網，供各臨床科室使用。醫用分子篩制氧系統具有操作簡單、啟動迅速、故障率低等優點。只需要操作設備面板上的啟動/停機按鈕便可實現設備的開關機，操作簡單有效。打開設備30分鐘內便可以達到設計要求的氧氣產量和純度，制取氧氣速度快。由于整個制氧系統僅對進氣、出氣電磁閥進行控制，選用質量可靠地電磁閥可大大保證系統穩定運行。

圖2 分子篩制氧機工作流程圖

醫用分子篩制氧機分離空氣主要采用兩個填滿分子篩的吸附塔輪流工作完成。空壓機產生的壓縮空氣經過油過濾、水過濾、除菌過濾等等處理后進入吸附塔。在一個吸附塔中空氣中的氮氣等被分子篩所吸附，而空氣中的二氧化碳、一氧化碳、氣態酸和堿及其它氣態氧化物等，均屬分子極性很強的物質，很難通過分子篩，而使氧氣得到富集，從出口流出到氧氣儲氣罐中。而在另一塔已完成吸附的分子篩被迅速降壓，排放出氮氣，兩塔交替循環，即可得到廉價的氧氣。整個醫用分子篩制氧設備的閥門自動切換均由PLC自動控制[2]。（2）醫用分子篩制氧設備工作流程大致可分為五個過程：產氧過程、出氣平衡、排氮過程、進氣平衡、進氣過程。A、B兩個分子篩吸附塔的工作工作時相反的。分子篩制氧塔正常工作流程如圖2所示，其閥門部件工作狀態如下所述：

當分子篩A塔產氧時，a閥門開啟（b、c閥門關閉）潔凈的壓縮空氣進入分子篩塔內部，當分子篩塔內部壓力達到額定的工作壓力后，a閥門關閉，c、m閥門開啟，產生氧氣進入到氧氣儲氣罐中。當A塔內的壓力降到額定壓力時，m閥門關閉，B塔的f閥門開啟（d、e閥門關閉），A塔產生的氧氣進入B塔內，使得A塔與B塔的內部壓力均衡，（目的：為提高B塔的產氧濃度，同時保護分子篩。當兩塔的壓力均衡時，A塔的c閥門關閉，b閥門開啟，排出塔內剩余的氮氣，B塔工作流程同A塔。A、B兩級分子篩塔交替工作，提高了氧氣的產量和氧氣的濃度。

2 醫用分子篩制氧系統設備日常運行檢查及維護

氧氣在醫院醫療工作中具有十分重要的作用，為確保氧氣供應正常，必須對醫用分子篩制氧系統做好以下幾個方面的工作。

2.1 檢查制氧機及相關設備工作是否正常

（1）檢查冷干機。觀察冷干機溫度是否正常，并觀察自動排水器是否會自動排放。（2）檢查空壓機。空壓機溫度應在100以下，無報警提示。壓力達到上限設定值時必須卸荷，低于下限設定值時必須加載。（3）檢查制氧機。制氧機整個循環工作過程是否正常，制氧機空氣表進氣時，指示應在2.7-5公斤范圍內抖動。后慢慢穩定，工作時壓力最高不得超過5公斤。氧氣表根據用氧量的變化，壓力應在4-4.8公斤之間。（4）檢查純度儀。純度儀顯示應在90%以上。（5）檢查流量計。流量計瞬時流量應低于系統設計最大允許流量。（6）檢查除菌過濾器。各過濾器的堵塞指示是否在綠色范圍內，排污是否正常。

2 制氧機及相關設備維護

（1）每周對空壓機罩殼對油及風的冷卻器進行清洗。（2）檢查空壓機潤滑油油量是否足夠。（3）每天交接班時打開除菌過濾器底部閥門約5秒，以便吹走阻隔的菌體。（4）每天對空壓機進氣濾網進行吹掃。

3 醫用分子篩制氧系統設備常見故障及處理

（1）故障現象：氧氣純度不合格，只有50%-70%，此故障主要出現在控制電磁閥及PLC控制器上，如若出現此故障重點檢查電磁閥及PLC控制器。

造成故障原因：電磁閥未正常工作；電線或PLC控制器故障；電磁閥隔膜破損。

處理辦法：更換電磁閥或電磁閥線圈；更換電線或PLC控制器；更換新的電磁閥。

（2）故障現象：設備工作正常儲氣罐壓力低于3.5公斤，此故障主要出現在進氣壓力過低，重點檢查進氣減壓閥及是否有超流量現象。

造成故障原因：空氣進氣壓力不合適；使用流量超限；儲氣罐或管道泄漏。

處理辦法：檢查進氣空氣壓力設置，調整進氣減壓閥；查看流量計讀數，是否超出設計范圍；檢查氧氣管路或儲氣罐是否泄漏。

（3）故障現象：氧氣儲氣罐壓力高，設備不停機，此故障主要出現在壓力控制器及PLC上，壓力達到設定壓力后不停機，找點檢查壓力控制器及PLC控制器。

造成故障原因：壓力控制器設定不當；壓力控制器故障；PLC控制器故障；連接線路故障。

處理辦法：調整壓力控制器；更換壓力控制器；更換PLC控制器；更換連接線路。

4 結束語

合理正確的日常維護保養可延長系統的使用壽命，發揮最佳的使用效率。做好整個醫用分子篩制氧系統日常維護保養工作，可大大減少設備故障率，讓設備在使用過程中始終保持良好的工作狀態，更好地為醫院和病人服務。[4]

參考文獻

[1]耿云峰，耿晨霞，張文效.變壓吸附（PSA）空分制氧技術進展[J].煤化工，2003，104（4）：33-36.

[2]劉玉紅.分子篩變壓吸附制氧技術工作原理及醫院應用[J].中國醫療設備，2012，27（10）：90-92.

[3]陳剛.PSA制氧機常見故障處理及管理體會[J].醫療衛生裝備，2007，28（6）：82-83.

[4]郭振生，張峻暉.對我院醫用制氧機在使用、維護與管理方面的幾點體會[J].中國醫療器械信息，2010，16（5）：66-68.