分析測試實(shí)驗室中可以作為儀器載氣的氣體其種類(lèi)較多，如：氮、氦、氫、氫、壓縮空氣、乙炔、甲烷等。實(shí)驗室內如果既要放精密的分析測試儀器，又要放氣瓶，既不經(jīng)濟又不安全，且不美觀(guān)。隨著(zhù)科技和社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展，要求現代分析檢測實(shí)驗室具有舒適和安全的試驗環(huán)境，具有先進(jìn)的測試儀器與技術(shù)以及完善的配套設施，完善的實(shí)驗室管理制度和高效的運行機制。在此形勢下，廣大實(shí)驗室建設者、工作者、管理者對實(shí)驗室集中供氣系統的使用已形成共識，越來(lái)越多的實(shí)驗室將采用這種供氣模式，集中供氣系統必將獲得廣泛的應用。

   一、實(shí)驗室集中供氣和傳統供氣的比較   

傳統的獨立鋼瓶供氣是在儀器附近擺放鋼瓶，用完就找后勤更換，一旦鋼瓶有問(wèn)題，那么這臺儀器就得停下來(lái)，另外，為保證供氣純度，鋼瓶到達一定壓力時(shí)就得更換，而不是等到?jīng)]有任何壓力時(shí)才更換，也將造成一定的浪費。因此，這種方式存在運行成本高、鋼瓶周轉量大，氣體損耗大，安全性低的缺點(diǎn)。而采用集中供氣系統，即通過(guò)大型的儲罐和輸送管道集中將載氣輸送到儀器前端，不僅能避免上述問(wèn)題，而且還具備以下優(yōu)點(diǎn)。

▋載氣系統穩壓效果好

使用獨立鋼瓶穩壓效果差，傳統的載氣接入方式是獨立鋼瓶給一臺儀器供氣，接入方式為：鋼瓶輸出出口處接銅制減壓閥，調整減壓閥出口壓力，用銅管接入儀器端。鋼瓶載氣壓力一般為3~15MPa，儀器要求入口壓力為0.3MPa~0.8MPa，一級減壓穩壓效果差，導致儀器入口壓力波動(dòng)大，且經(jīng)儀器內減壓后壓力仍有波動(dòng)，這樣的波動(dòng)將會(huì )給儀器的測量帶來(lái)誤差，造成測量數據不準確。

而集中供氣采用二級減壓穩壓方式，加上儀器內部的調壓裝置，可以說(shuō)是三級穩壓，減壓穩壓效果較好。接入方式為：鋼瓶接減壓閥進(jìn)行第一級高壓減壓后，干路上保持稍高壓力，便于遠距離管道輸送，至儀器前端采用第二級低壓減壓閥，將壓力調整在儀器要求范圍內，再進(jìn)儀器內部的壓力調整后，進(jìn)入儀器的載氣能確保達到儀器的壓力要求。

▋保證氣體純度

保證氣體純度更高，避免混入水分和氣體雜質(zhì)，從而保證儀器檢測結果。

通過(guò)大型的儲罐和輸送管道將載氣輸送給儀器，在儲罐出口裝有單向閥7(圖1)，可避免更換儲罐時(shí)有空氣或水分混入，另外，還可在另一端安裝有一泄壓開(kāi)關(guān)球閥11(圖1)，可將多余的空氣或水分排放后再接入儀器管道，保證了儀器用氣的純度。

▋提高使用的安全性

瓶裝氣充裝壓力大于或等于12MPa/cm3，集中供氣管路氣體壓力為0.5MPa/cm3。系統壓力降低，使用安全性提高。

另外，有些儀器需要使用壓縮空氣，集中供氣系統中可將壓縮機安裝于供氣室，避免了壓縮機頻繁啟動(dòng)供氣時(shí)發(fā)出的噪音，也減少了因壓縮機頻繁啟動(dòng)產(chǎn)生的電火花引起可燃氣體泄漏造成爆炸的風(fēng)險，大大提高了使用的安全性。

▋改善工作環(huán)境

占地少，整齊美觀(guān)，避免了與試驗人員共處一室造成的混亂和不便，改善了試驗室環(huán)境，能大大提高工作效率。

▋降低運行成本

由于高壓下氣體中的雜質(zhì)可能吸附在氣瓶?jì)缺谏?，而當氣瓶壓力下降時(shí)，雜質(zhì)會(huì )解吸下來(lái)，為保證氣體純度，一般要求瓶?jì)葢３?.2~1MPa的余壓時(shí)更換氣瓶。而對于部分用氣量較大的氣體，如氮氣、氫氣等，一般采用大的液態(tài)儲罐供氣，一個(gè)180升的儲罐容量相當于18瓶普通鋼瓶的供氣量，因此，儲罐供氣可大大節省采購成本，減少氣體的浪費。

另外，有的儀器用氣量非常大，連續工作半天就需要更換鋼瓶，若采用液態(tài)罐進(jìn)行供氣的話(huà)，半個(gè)多月才需要更換一次，大大減輕了換氣的勞動(dòng)力。

▋便于維護

集中供氣系統采用手動(dòng)、半自動(dòng)或全自動(dòng)切換雙系統，平時(shí)一開(kāi)一備，輸氣量充足，以保證儀器用氣的穩定性、持續性和及時(shí)性，將不再影響實(shí)驗室人員的分析測試工作，方便了后勤供氣保障，減少換氣頻次，避免鋼瓶周轉、搬運和更換的工時(shí)浪費，減輕了維護人員的勞動(dòng)強度，改善了工作環(huán)境，便于更好的管理、維修和保養。

▋便于擴展

通過(guò)集中管道供氣，可在部分預期擴展點(diǎn)預留接氣口并安裝控制開(kāi)關(guān)或堵頭，由于所有儀器前端均裝有送氣控制開(kāi)關(guān)，因此，可以在不影響其他儀器正常工作的情況下，擴展新的用氣端口，具有良好的擴展性。

   二、實(shí)驗室集中供氣系統的設計   

▋氣路管閥件材質(zhì)的選擇

氣體管閥件材質(zhì)應滿(mǎn)足以下要求:①對所有氣體無(wú)滲透性;②吸附效應最少;③對所輸送的氣體呈化學(xué)惰性;④能快速使輸送的氣體達到平衡。各種不同的管材材質(zhì)對氣體成分的適用性，如表1，其中316L不鐵鋼材質(zhì)含量表如表2。

316L不銹鋼是繼304不銹鋼之后，第二個(gè)得到最廣泛應用的鋼種，主要用于食品工業(yè)和外科手術(shù)器材，由此較之304其具有更好的抗氯化物腐蝕能力，316L不銹鋼添加Mo(2~3%)，鉑元素使其獲得一種抗腐蝕的特殊結構，因此，316L不銹鋼具有較好的耐腐蝕性，耐高溫，蠕變性能好，強度優(yōu)秀等特點(diǎn)。

綜上兩個(gè)表的數據，表明集中供氣系統中的所有管閥件應采用316L不銹鋼且內拋光，可以最大限度的降低對載氣品質(zhì)的影響。

▋自動(dòng)匯流排

雙側式氣體匯流排的設計采用主供氣瓶組和備用氣瓶組雙氣源結構，在主供氣瓶組的壓力降低至無(wú)法供氣時(shí)，關(guān)閉主供氣組閥門(mén)，同時(shí)打開(kāi)備用氣瓶組開(kāi)始供氣，從而實(shí)現不間斷供氣，不影響儀器的正常使用，為實(shí)現下一次自動(dòng)切換，在對空瓶充罐后，又可以自動(dòng)切換，如此循環(huán)保證了儀器長(cháng)期運行的供氣的穩定性和持續性。匯流排左右氣瓶組數量多少按消耗的氣體流量確定。

另外，雙側匯流排集中供氣系統中，高壓軟管和氣瓶之間可接入過(guò)濾器4(圖1)，可有效的過(guò)濾氣體中的塵埃低壓管路內還可接入單向閥5，可有效的防止水汽的進(jìn)入以及在回火時(shí)將氣源切斷，從而保證了氣體的純度。對于可燃氣體，如乙炔丙烷甲烷等，還需接入氣體回火防止器6，內部的微孔火焰滅火裝置，可確?；鹧嫦?，保證低壓管路發(fā)生的回火不至于進(jìn)入高壓管路內。

▋二級減壓

采用二級減壓的方式，一是，經(jīng)過(guò)第一級減壓后，干路壓力比儲罐內壓力大大降低，起到了緩沖管道壓力的作用，提高了用氣的安全，降低了應用風(fēng)險，二是保證儀器供氣入口壓力的穩定，降低因為氣體壓力波動(dòng)而引起的測量誤差，保證了儀器使用的穩定性。二級減壓結構如圖2所示。

首先進(jìn)行第一級減壓，從儲罐出來(lái)接高壓減壓閥，將干路壓力控制在0.8~1MPa左右，便于干路的供氣輸送，如圖2氣室部分。然后進(jìn)行第二級減壓，如圖2實(shí)驗室部分，在儀器前端加裝供氣開(kāi)關(guān)球閥11，在通過(guò)低壓減壓閥12將輸出壓力控制在儀器要求的范圍內。將主輸送管路壓力調整到一定的壓力范圍之內。

▋易燃易爆氣體集中供氣

由于實(shí)驗室有些儀器需要使用易燃氣體，如乙炔等，那么可燃氣必須和其他氣體分開(kāi)，單獨引入，且管路盡量短，減少中間接頭的連接。同時(shí)，氣瓶一定裝入防爆氣瓶柜內，氣瓶輸出端接回火器，可阻止火焰回流氣瓶引起的爆炸。防爆氣瓶柜頂端應有連接到室外的通風(fēng)排氣口，且有泄漏報警裝置，一旦泄漏能及時(shí)報警并將氣體排到室外。

▋集中供氣系統其它設計

(1)為保證集中供氣項目的成功實(shí)施，必須考慮氣體壓力通過(guò)管路輸送后能否滿(mǎn)足最遠端儀器的壓力使用要求，因此要根據儀器氣體流量的要求、管路局部壓力的損失而存在的少量泄漏，以及未來(lái)擴展所需要的用氣量，合理設計主輸送管路的大小，及分支管路的管徑大小。因此，所有其他干路直徑為3/8英寸(空氣干路直徑為1/2英寸)，干路末端管路直徑為1/4英寸。

(2)氣體干路每隔1.5米的距離有明確標簽指示，且指明氣體流向。

(3)氣體管路每隔1.5米有支撐架固定，彎曲處兩端均要有支撐。

(4)所有管路在天花板下面布設，以便安裝維護。

   三、實(shí)驗室集中供氣系統的維護   

為保證集中供氣系統的高效穩定運行，集中供氣系統投入使用后，應建立行之有效的管理和維護流程，用以指導系統設備操作以及日常維護保養。制訂集中供氣設備操作、維護、保養規程，包括液態(tài)儲罐、調壓裝置、自動(dòng)切換裝置等操作指南及注意事項。規定供氣室日常管理和巡查要求，以及出現異常時(shí)的處理措施。

集中供氣系統可應用于所有分析測試實(shí)驗室儀器用氣的供氣，保證了儀器的正常持續的工作，實(shí)現了快速、安全的維護，大大提高了工作效率，供氣量足，使用方便，故障率低，降低了維護和使用成本，采用實(shí)驗室集中供氣系統將發(fā)揮應有的效益。