医院集中供氧系统的开发与应用2007年6月20日，星期三，15：33氧气是人体代谢活动的关键物质，是人体生命运动的首要需求。氧气的供应可以改善人体的生理和生物化学。内部环境促进了代谢过程的良性循环，从而达到了治愈疾病，缓解症状，促进康复，预防疾病和改善健康的目的。因此，氧气在医疗领域中起着重要的作用，特别是在危重病人和意外伤害的急救中，氧气的输送已经成为医疗机构的必要条件之一。随着制氧技术的不断发展，医用氧气已经从最初的工业氧气和后来的液态氧气发展到目前的变压吸附（PSA）氧气生产。氧气供应方法也已从单瓶直接氧气供应发展为集中式氧气供应系统。目前，集中供氧系统，中心吸气系统和压缩空气系统已成为现代医院临床使用所需的三种医用气体供应系统。医院氧气供应系统的发展历史1.单瓶直接氧气供应。单瓶直接供氧是医院的传统供氧方法，这种方法一直以来都在供应工业用氧。因为工业氧气通常包含有害气体，并且钢瓶的内壁会生锈，所以氧气会有令人恶心的气味。在临床使用期间，它将引起患者咳嗽并加重呼吸道症状。因此，为了确保人民的身体健康，我国于1988年4月颁布了GB8982─88《医用氧气》标准和GB8986─88《医用和航空呼吸氧气的检验方法》，规定从1988年12月1日开始。它开始在全国范围内实施，并于1998年发布了新的GB8982-1998“医用氧气”标准，以取代旧标准。

2.集中供氧。氧气供应，也称为中心氧气供应，是国际上广泛使用的现代氧气供应方法。自1983年开发出我国第一个集中供氧系统以来，该系统已在大中城市中得到广泛推广和应用。目前，小规模的医院已经采用集中式供氧系统，这被集中式供氧系统和中心所吸引。由该系统和压缩空气系统组成的医用空气供应系统已成为医院新建和改建病房建筑物的必要项目，也是医院的必要项目。集中供氧技术可以提高医院的医疗水平，使患者能够及时得到抢救或治疗，从而挽救了许多生命。同时，由于集中供氧技术设备比较集中，有利于医院的现代化管理。在以下方面示出了特定的优点。 1）集中供氧管道的压力较低，并且设有多级安全装置，因此更加安全可靠。 2）集中供氧消除了将氧气瓶运送到病房的需要，从而使储存和运输更加容易。 3）集中供氧系统具有强大的供氧能力，大容量，稳定的压力，并且可以在大流量下实现连续供氧。 4）用于集中供氧的氧气吸入终端直接安装在手术室，急诊室和每个病房的病房中，使氧气吸入变得简单，安全，可靠。 5）集中供氧可以显着提高氧气利用率，减少氧气管理人员的数量，从而提高经济效益。医院集中供氧系统医院集中供氧系统由氧气源，氧气管道，阀门和带终端设备组成。目前，汇流排，液氧和变压吸附制氧机已广泛用作国内外供氧系统的氧气源。

1.总线。母线供氧系统主要由两套高压氧气瓶（一套供气，一套备用），母线，一套自动/手动控制装置，声光报警，减压和电压组成。稳定装置集中供氧，管道和配件。当氧气供应即将耗尽时，母线可以自动切换备用排气以供应氧气。该控制装置配备有压力表，监视控制单元，警报系统和指示灯，以显示运行状况并提醒用户更换已耗尽的氧气瓶。如果在自动控制装置中发生障碍，备用减压和稳压装置将投入运行，以确保供氧压力的稳定性。 2.液态氧。使用液态氧作为氧气源的气源系统主要由液态氧储罐，蒸发器，减压装置和警报装置组成。液氧罐的内部和外部之间的压力差用于将液态氧从运输车辆的液氧罐添加到集中式氧气供应系统的液氧存储罐。液氧储罐是高压绝缘夹层，可确保液态所需的低温。流过汽化器的液氧的温度急剧上升，导致液氧汽化，并且高压汽化氧在被送出之前被减压装置减压并稳定。通常，系统中有两个液氧罐，一个用于氧气供应，另一个用于备用。液氧储罐也可以与汇流排结合使用，液氧储罐用于供气，汇流排备用。 3.医用PSA氧气发生器可提供氧气。医用PSA氧气发生器的氧气供应系统主要由空气压缩机，过滤器，氧气发生器，氧气储罐，管道和配件组成。如果需要给氧气瓶充氧，可以设置氧气压缩机和充氧站。 PSA制氧机采用变压吸附制氧技术，制得的氧气纯度≥90％，符合医用氧气标准。

变压吸附制氧技术利用分子筛对氧气和氮气的选择性吸附，其吸附容量随吸附压力的增加而增加，随吸附压力的降低而减小。能在压力下吸附氮，富集氧；减压脱附吸附的氮，同时实现分子筛的再生。这样，往复循环实现了氧气和氮气的分离以产生氧气。医用PSA氧气发生器可用于以单配置或双配置提供氧气。在独立配置中，将使用一套制氧设备，并将氧气瓶母线用作备用设备。在氧气消耗高峰时，氧气瓶可以通过汇流条补充氧气，这是经济，安全和可靠的。配置双机时，配有两套制氧设备，便于维护和保养。备用氧气总线可以保证安全性和实用性。三种氧气源的比较分析1.方便性比较。母线的氧气供应需要连续定期购买医疗瓶氧气，这在运输，处理和管理方面都很复杂，钢瓶需要定期检修。与母线相比，液态氧得到了极大的改善，具有运输量大，运输效率高，辅助时间少，制氧成本低的优点。 3. 65m3液态氧储存罐可以充满液态氧以完全蒸发，从而获得3000m3氧气。它需要500个钢瓶，仅钢瓶的重量约为30t。液氧储罐每月可加注1至2次，但加注时对操作的要求很高，操作员需要获得工作许可，每天检查输出压力，并定期检查设备。氧气的使用过程比较麻烦。医用PSA制氧机实现了现场制氧，并建立了自己的独立制氧站，无需输氧，不受第二氧源的限制；该设备无需频繁调整即可实现自动操作，操作安全，简单，方便。方便的;不需要其他辅助设备，合格的医用氧气可以直接进入管道系统；使医院的管理更加科学和现代化。

2.安全性比较。汇流排用于提供氧气的氧气瓶中的氧气压力相对较高，通常为15MPa（150个大气压），如果强烈振动和碰撞，则有爆炸的危险；氧气瓶中氧气的质量和纯度不受用户控制。液态氧是最重要的注意事项。液氧储存罐储存大量的液氧。液氧的温度极低（-183℃）。氧气是强燃烧气体。一旦发生泄漏，后果是不可想象的，因此液氧系统需要进行定期检查。如果液氧罐上的爆破片破裂或排气阀排出而表明液氧罐的层间真空已损坏，应在检查后重新排空。将液氧罐放置在拥挤的医院很危险，在液氧运输和重新包装过程中容易泄漏。即使碰到少量油脂也可能会引起火灾，从而构成安全隐患。医用PSA制氧机可在室温和低压（20°C至40°C，6至8个大气压）下工作。原则上没有不安全因素，这是三种氧气供应方法中最安全的一种。氧气浓缩器通常配有备用总线排气氧气源，以确保在断电，停机或氧气消耗突然增加超过氧气发生器的额定氧气生产能力的一定时间段内提供氧气。 3.经济比较。母线系统使用氧气瓶，所有医院通常都提供氧气瓶。只要对气缸进行加工和组合，就可以节省初始投资成本。但是，医用瓶氧气的价格相对较高，而且地区差异很大。医用氧气瓶的平均价格为20-38元，单位氧气成本约为5. 5元/ Nm3。当气瓶组的压力下降时，会有一部分氧气无法使用，并且浪费很多，因此长时间使用会降低经济性。

与母线相比，使用液态氧的初期投资相对较高。液氧储罐的成本超过10万元，液氧储罐车的成本为数十万元。但是，液氧价格便宜，运输成本低。仅考虑氧气成本和运输成本，成本约为3. 2元/ Nm3，成本一般可在一年内收回。同时，这种供氧方法还需要专职人员进行日常管理。医用PSA制氧机用于供氧，初期投资最高。除了初始投资外，在设备正常运行之后，仅消耗维持设备运行所需的电能。单位制氧成本较低，通常约为1. 2元/ Nm3，投资回收期一般为一到两年。设备采用PLC控制，可实现智能控制，不需要专人操作，日常维护和维修量少，人工成本低，系统使用寿命长，一般超过10万小时，相当于10到15年。 4.供氧模式的选择。由于对母线供氧的最初投资最少，对于一些中小型医院来说，由于其接待病人的能力小和资金短缺，因此母线供氧是最实用，最经济的方法。从长期运行的经济角度考虑，医用PSA制氧机是最经济的供氧方式，系统安全系数大，可实现无人值守和现代化管理。这是现代医院的最佳选择。因此，目前，大型医院应使用医用PSA制氧机来提供氧气。同时，由于PSA氧气发生器不需要第二个氧气源来提供氧气，因此正常情况下只需要电力即可提供氧气。因此，在一些偏远地区和交通不便的地区，也宜使用医用PSA制氧机来提供氧气。

5.系统管道和端子。氧气从氧气站输送到各个楼层（病房，手术室，急救中心，门诊等）。二次稳定后氧气的输出压力为0. 1?0. 4MPa（可调）。环境温度不应超过70°C，严禁将明火和油污污染管道或阀门。氧气输送管可以由铜管或不锈钢管制成。前者更经济，是国家标准（GB152 7））指定的首选材料。氧气管进入病房后，连接到接线板（也称为治疗带），接线板是用于各种电线的导槽和用于各种管道终端组件的组件，氧气管末端的切换阀称为“快速密封塞”或氧气头，其作用是将氧气加湿器插入其中。氧气进入加湿器以供氧，拔下插座后会自动关闭，系统端子形式包括盒式，组合式，移动式，盒式，吊塔式等。在病房中，手术室通常使用移动终端，箱式终端和吊塔6.监视和测量系统监视和测量系统是多极（三级）控制ll计算机通讯监控网络，主要由系统计算机，中心监控机和终端监控机组成。系统计算机是配有中心监视系统软件的高可靠性计算机。它与中心监控机联系；中心监控机负责接收??和处理监控数据；终端监视机负责监视和监视氧气终端。计量。氧气集中监控计量系统可以有效解决病房氧气的实时监控和病房耗氧量的集中测量。

医疗PSA制氧机1.的状态系统流量和设备。医用PSA制氧系统由四个模块组成：空气源系统，吸附分离系统，产品系统和控制系统。空气源系统由空气压缩机，制冷干燥机，储气罐和过滤器组成。空气压缩机是制氧系统的关键设备，其功能是为吸附和分离系统提供压缩气体源。同时，制氧设备的大部分能耗和噪音与空气压缩机密切相关。因此，有必要选择一种性能优良的收缩机，以确保制氧机的长寿命运行而不会出现故障，能耗低，噪音小。来自空气压缩机的高压高温空气由C级过滤器过滤，由冷冻干燥机冷却，然后进入储气罐。储气罐是压缩空气进入吸附分离系统之前的存储中心。它的主要功能是克服由于活塞式压缩机的运行而引起的气体脉冲和压力波动，并使进入分离系统的空气连续而稳定。同时，储气罐还起到分离冷凝水的作用，并且分离出的水通过阀从储气罐的底部排出。在进入吸附分离系统之前，压缩空气必须经过三个过滤阶段：T，A和H。空气源系统的过滤器均为精密过滤器。 C级过滤器可去除3μm以上的大量液体和固体颗粒，并达到最低残留油含量仅为5ppm。少量的湿气，灰尘和油雾。用于气压。机器之后，冷干机之前； T级过滤器可过滤出最小为1μm的液体和固体颗粒，最低残留油含量仅为0. 5ppm，具有微量水分，灰尘和油雾，用于A级过滤器。治疗之前A类过滤器是一种超高效除油过滤器，可以过滤出0.01μm的液体和固体颗粒，达到最低残留油含量仅为0. 001ppm，几乎所有水分和粉尘油和油拆除，用于保护H级过滤器和冷冻干燥机； H级过滤器是活性炭微油雾过滤器，可以过滤出0.01μm的油雾和碳氢化合物。达到最低残留油含量0. 003ppm，没有水分，灰尘和油，无味无味，是最后的过滤器。

因此，从空气源系统进入吸附分离系统的空气是高压，清洁，无味的，适合吸附和分离，不会使分子筛失效。吸附分离系统由两个吸附塔（也使用多个塔），一组控制阀和一个排气消声器组成。吸附分离系统是制氧机的核心模块，其分离效果直接影响到氧气的纯度。吸附塔配有沸石分子筛，该分子筛利用其对氮和氧的吸附能力，吸附速度和吸附能力的差异来在较高压力下吸附氮并在较低压力下解吸氮。两个吸附塔交替完成吸附和解吸过程，从而连续产生氧气。其中，阀门的开关动作控制了吸附塔的吸附和解吸过程，解吸的废气通过消声器排出，降低了系统的噪音。产物气体系统包括一个氧气储罐和一个杀菌和除尘过滤器。氧气储罐连接到吸附塔的出口。一方面，它起着平衡氧气压力和储存氧气的作用。另一方面，它通过压力传感器控制吸附塔的循环过程。由于要求医用氧气是干净和无菌的，因此在将其提供给用户之前，必须除去诸如细菌之类的病原微生物。制氧机的控制系统由运行控制系统和远程监控系统组成。操作控制系统是指控制氧气发生器的启动，停止和正常运行的计算机控制程序以及执行该程序的控制器。制氧系统的压缩机，吸附塔，制氧罐，流量计等均装有传感器。传感器将压力信号，流量信号和浓度信号传输到运行控制系统，该系统通过这些参数控制制氧机的正常运行。

远程监视系统可以在远程显示终端上显示制氧机的运行状态，包括氧气流量，压力，浓度和其他参数。坐在办公室时，您可以看到制氧机的运行状态，从而提高了医院的管理水平。 2.关键因素。影响氧气产生机理的关键因素是分子筛性能，吸附塔结构和吸附工艺参数。分子筛是PSA制氧的核心，分子筛的性能直接决定PSA制氧设备的优劣。选择具有良好性能的分子筛可以减少分子筛的量，降低吸附压力，并降低空氧比，从而减少制氧机的重量和体积，并降低制氧机的能耗。表1是两种医用氧气分子筛的性能比较表。从表1可以看出，在1个大气压下，FZS2的静态氮吸附能力是FZS1的2. 375倍，FZS2对N2 / O2的选择性约为FZS1的两倍。同时，FZS2的吸附压力低于FZS1。吸附压力。 FZS1和FZS2分子筛的吸附等温线如图1、图2所示。从图1和图2可以看出，当压力在1-3 bar之间时，FZS2的氮吸附等温线比NZ陡峭。 FZS1的氮吸附等温线。当分子筛的量恒定时，FZS2的每个循环的产氧量（假设吸附压力为3bar）是FZS1的58倍1.。从以上分析可以看出，FZS2分离空气和氧气的使用比FZS1分子筛的使用小，空氧比小，氧回收率高，吸附压力低，能耗低。

吸附塔是确保制氧机长期稳定运行的关键。在设计吸附塔结构时，有必要确保高效率和长寿命这两个主要目标。高效主要是指吸附塔死区小，附着力低，空气分配效果好；长寿主要是指吸附塔的压缩机制，以确保分子筛不会上下浮动，从而避免分子筛的磨损。死区的大小决定了分子筛的利用率。当死区相对较大时，分子筛的1/3将无法工作。粘附作用会增加死区的体积，从而降低分子筛的利用率。空气分配效果不仅会影响死区空间的大小，还会影响分子筛的使用寿命。目前，能够使压力和流量相等的空气分配器具有最佳的空气分配效果。吸附塔中的压力在增压阶段特别是在均压过程中迅速变化。如果压实效果不好，分子筛将周期性地漂浮在吸附塔中，从而使分子筛磨损和粉碎。 PSA制氧机的工艺参数包括：吸附时间，均压时间，反吹空气量等。当产品气流量恒定时，氧气纯度先升高，然后随吸附时间，均压时间的增加而降低，以及反吹气体量。即，存在最佳的吸附时间，均压时间和反吹气体量。最佳吸附时间随回吹气体的量而变化，并且还受氧气流速的影响。同时，均压时间的长短不仅影响氧浓度，还大大影响系统的能耗和回收率。因此，设置适当的均压时间可以有效地提高制氧机的性能。

工艺参数直接影响制氧机的运行效果和使用寿命，是制氧机正常运行的保证。 3.产品规格和配置。氧气产量是医用PSA氧气浓缩器的重要指标。目前，家用医疗PSA制氧机的制氧量通常为2至90 Nm3 / h。表2列出了具体规格和适用范围。配置制氧机时，集中供氧系统有两种选择：单机配置和双机配置。当所需的氧气量有少量下降时（如图3中的曲线B所示），为了更合理，更有效地使用医用氧气供应装置并节省能源，很容易选择一种支架单独配置。当氧气需求波动很大并且有一个耗氧高峰期时（图3中的曲线A），很容易选择双单元配置。优点是，在耗氧量的峰值期间，双单元同时打开以达到峰值供氧量。 ，当供氧需求不高时，可以关闭一个单元，只需要使用一个单元供氧，这大大降低了能耗，变得更加经济合理。使用PSA制氧机提供氧气时，通常会有备用的氧气配置，包括母线和多极瓶装瓶装置。在峰值耗氧量或突然停电期间，母线可以提供氧气，使供氧系统更安全，更可靠。当氧气过剩时，多极瓶装瓶装置可以向钢瓶内充入过量的氧气，解决了备用公交车排气中氧气的来源，并可以提供高压氧气室和医院没有的氧气部门有中心供氧管道。供应氧气，或向周围的耗氧设备提供氧气以进行销售，从而产生收益。

4.能耗状态。由于制氧机需要长时间连续运行，因此其运行成本主要是消耗的电能。因此，每单位氧气的能量消耗是氧气发生器的重要性能指标。图4显示了三个制氧机的能耗曲线，其中曲线1、 2是家用机器，曲线3是进口机器。从图4可以看出，随着制氧量的增加，单位制氧量的耗电量逐渐降低，而当制氧量小的时候变化更为明显。这主要是由于制氧量少时氧气回收率低和设备效率低引起的。从图4还可以看出，家用制氧机的能耗高于进口机器的能耗，而且家用机器之间的能耗也存在差距。这主要是由于国外对PSA技术的研究起步较早，技术也相对成熟。相比之下，国内的PSA技术比较落后，每个单元的技术水平也有很大差异。从前面的分析可以看出，影响制氧机能耗的主要因素是分子筛的性能，吸附塔的结构以及系统运行的工艺参数。因此，在设计制氧机时，有必要对这些方面进行综合分析，并在保证制氧机的输出和氧气纯度的前提下，尽可能减少系统的能耗，以提高长效经济性。长期运作。在选择氧气浓缩器时，用户还应检查其能耗指标，并尝试选择单位氧气消耗量低的产品。结论1.目前，已经基本消除了从氧气瓶直接供氧的形式。集中供氧系统是现代医院的必然选择。在集中供氧系统的供氧方式上集中供氧，各医院应根据实际情况而定。以及医院的长期规划，进行全面分析并选择最合适的供氧方法。 2.吸附分离系统是医用PSA制氧机的核心。系统的分子筛性能，吸附塔的结构以及运行过程中的工艺参数直接影响制氧机的产氧效果，系统的能耗和系统的使用寿命。 3. When configuring the oxygen concentrator, the hospital should choose a reasonable configuration according to its own oxygen demand, and pay attention to the energy consumption of the oxygen concentrator.