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高壓氧艙用制氧機設備

發布時間:2024-11-26

概述
- 高壓氧艙用制氧機是為高壓氧治療提供高濃度氧氣的關鍵設備。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。這種制氧機在醫療領域發揮著重要作用，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
  - 多數高壓氧艙制氧機采用分子篩吸附原理。分子篩是一種具有均勻微孔結構的材料，常用的有沸石分子篩。其內部的微孔尺寸與氣體分子的大小相近，能夠根據分子大小和極性等特性對氣體進行選擇性吸附。
  - 在制氧過程中，空氣被壓縮后通過裝有分子篩的吸附塔。由于氮氣分子比氧氣分子更容易被分子篩吸附，當空氣流經分子篩時，氮氣被吸附在微孔內，而氧氣則較少被吸附而通過吸附塔，從而實現氧氣的富集。為了保證制氧的連續性，通常采用雙塔或多塔結構交替工作。一個塔在吸附氧氣時，另一個塔進行再生。再生過程是通過降低壓力、沖洗等方式將吸附的氮氣排出，恢復分子篩的吸附能力。
- 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的滲透速率差異來分離氧氣和氮氣。不同氣體在膜中的滲透系數不同，氧氣的滲透速率相對氮氣較快。當空氣在一定壓力下通過膜組件時，氧氣優先透過膜，在膜的一側富集，從而實現氧氣的分離。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用。
主要組成部分
- 空氣預處理單元
  - 空氣壓縮機：負責將外界空氣吸入并壓縮到一定壓力，為后續的制氧過程提供穩定的氣源。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。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；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菌，保證進入制氧單元的空氣純凈度，防止雜質對分子篩等部件造成損害。
  - 冷干機（冷凍式干燥機）：降低壓縮空氣的溫度，使其中的水蒸氣凝結成液態水并排出。這是因為過多的水分會影響分子篩的吸附性能和壽命。冷干機通過制冷系統將空氣冷卻到露點溫度以下，使水蒸氣在冷凝器中凝結，然后通過排水裝置將水排出，使空氣達到合適的干燥度。
- 制氧單元
  - 吸附塔（雙塔或多塔）：是制氧的核心部件，內部裝有分子篩。如前所述，空氣在通過吸附塔時，氮氣被吸附，氧氣通過。雙塔結構的吸附塔可以交替工作，保證氧氣的連續生產。例如，當一個吸附塔處于吸附階段時，另一個吸附塔進行再生，通過控制閥門的切換來實現循環工作。
  - 閥門與管道系統：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：將制氧單元產生的氧氣進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，氧氣壓縮機需要將氧氣從較低的壓力提升到這個壓力范圍。其內部的活塞、氣缸等部件需要采用特殊的材料和設計，以確保安全地壓縮氧氣，避免發生燃燒或爆炸等危險。
  - 氧氣儲罐：用于儲存壓縮后的氧氣，起到緩沖和調節氧氣供應的作用。它可以在制氧機產量波動或者高壓氧艙氧氣需求突然變化時，提供穩定的氧氣供應。氧氣儲罐是壓力容器，需要按照嚴格的標準進行設計、制造和檢驗，確保其安全可靠。
- 控制系統與監測系統
  - 控制系統：實現對整個制氧機的自動化控制，包括空氣壓縮機、吸附塔切換、氧氣壓縮機等設備的啟停、運行參數的調節等。通過預設的程序和算法，控制系統可以根據高壓氧艙的氧氣需求自動調整制氧機的工作狀態，保證氧氣的穩定供應。
  - 監測系統：主要包括氧氣濃度監測儀、壓力傳感器、流量傳感器等。氧氣濃度監測儀實時檢測制氧機輸出的氧氣純度，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）；壓力傳感器監測各關鍵部位的壓力，如空氣壓縮機出口壓力、氧氣儲罐壓力等，保證壓力在安全范圍內；流量傳感器則測量氧氣的流量，以便精確控制進入高壓氧艙的氧氣量。
性能特點與優勢
- 高純度氧氣輸出：能夠提供純度高達 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。
- 穩定的氧氣供應：通過氧氣儲罐和合理的控制系統，制氧機可以在各種工況下提供穩定的氧氣流量和壓力，避免因氧氣供應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、氧氣濃度超限報警等。壓力安全閥可以在壓力過高時自動開啟，釋放壓力，防止設備損壞和安全事故；氧氣濃度超限報警則可以在氧氣純度不符合要求時及時提醒操作人員進行處理。
- 自動化程度高：具有自動化的運行模式和監控系統，減少了人工操作的繁瑣和誤差，提高了工作效率和設備運行的穩定性。
應用場景與注意事項

應用場景：主要應用于醫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；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神經功能的恢復。
注意事項：制氧機的安裝環境需要通風良好，避免氧氣積聚引發危險。同時，要定期對設備進行維護和保養，包括更換空氣過濾器、檢查分子篩的性能、校驗監測儀器等。在操作過程中，需要嚴格按照操作規程進行，確保設備的安全運行和患者的治療安全。

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