実験室ガス供給システム工学

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実験室の多くの設備はさまざまなガス供給と排気ガスを使用している。排気ガス供給の問題を安全かつ容易に解決する方法は、実験室のスタッフを悩ませてきた問題の1つである。従来の実験室ガス供給方法は、ガスボンベを機器設備のそばに置き、危険ガスのガスボンベをガスボンベキャビネット内に置く。排気ガスは直接実験室に排出されるか、簡単な配管を通じて窓に排出される。実験室の発展過程では、実験室の設備の増加に伴い、実験室は多くの場合、様々なパイプとスチールボトルをカバーしている。この処理は大きな安全リスクをもたらし、見栄えもしない。そのため、実験室の安全、連続、安定した運転には、各実験室に設置された分析機器にこれらのガスを供給する方法を考慮する必要があります。

安全性と効率性の要素を考慮し、経済性の要素を考慮せず、実験室の集中給気システムは比較的に優れた方法である。そして現在の実験室設備に高純度ガスを使用する信頼性の高い連続的な供給源となり、ガスは配管システムを通過する。

1、実験室ガス供給システム工事の構成

集中給気システムは一般的にボンベキャビネット、高圧鋼ボンベ、ガス切換装置、減圧装置、バルブ、パイプライン、フィルタ、警報器、終端調節弁などの部分からなる。

各部品の展示図

2、実験室ガス供給システムの工程特徴：

（1）安全性の向上

一般的な瓶詰めガスのガス充填圧力は14 MPa/cm 2以上であり、集中ガス供給は必要に応じてシステム圧力を下げることができ、しかも実験領域から離れ、使用の安全性を高めた。また、集中給気は空気圧縮機を給気室内に設置することができ、圧縮機による電気火花の発生による安全上の危険性を低減し、騒音による実験室への干渉を回避することができる。

（2）ガス純度の保証

大型のタンク（油圧）と輸送配管を通じてキャリアガスを計器に輸送し、タンク出口に一方向弁を取り付け、タンク交換時の空気や水分の混入を回避することができ、また、高圧段の後に圧力放出スイッチボール弁を取り付け、余分な空気や水分を排出することができ、それによってガスの純度を保証することができる。

（3）定圧効果が高い

集中給気は二段減圧または多段減圧方式を用いて良好な定圧効果を得ることができる。例えば、システムの2段減圧後、機器内部の調圧装置を加えると、3段定圧と言える。気源は1段減圧後、主管路は比較的に高い圧力を維持し、遠距離配管の輸送に便利である。機器先端に2段低圧減圧弁を採用し、圧力を機器の動作範囲内に調整し、機器内部の圧力調整に入った後、機器に入るガスは機器の使用要求に達することを確保できる。

（4）作業環境の改善

実験室内の鋼瓶、空圧機などの給気源のキャンセルは敷地面積を減少させ、実験室設備と施設の配置を容易にし、実験室操作員との1カ所での混乱と不便を回避した。

（5）ランニングコストの削減

集中給気システムはガス貯蔵量の大きい液体タンクを用いてガスを供給することができ、購入コストを大幅に節約することができ、ガスボンベ、ガスボンベを交換する頻度を減らし、労働コストを節約し、メンテナンス員の労働強度を軽減し、管理、メンテナンス、メンテナンスに便利である。

（6）継続とタイムリー

集中給気システムは手動、半自動または全自動切替システムを採用し、通常、各給気源は一開一備状態であり、計器の動作条件に基づいて局部または全体のガス圧力、流量を調節することができ、計器用ガスの流量と圧力の安定性、持続性を保証することができ、また量値伝達が変化しないことを保証することができる。

（7）拡張性と柔軟性

集中給気ダクトには接気点と拡張可能な点を予約し、制御スイッチやプラグを取り付け、拡張しやすいようにすることができる。すべてのガスを使用する機器の先端には制御弁が取り付けられている。そのため、他の機器の正常な動作に影響を与えることなく、新しいガス使用端点を拡張することができる。

3、実験室ガス路システムの概略図

4、実験室ガス路システムの施工準備

（1）施工者は施工前に施工設計図面を真剣に照合し、図面技術要求に従って施工を組織し、関連する規程、規範及び品質検査評定基準を厳格に貫徹、実行し、変動変更箇所があり設計者と適時に設計変更の交渉を行い、設計図面を勝手に変更しない、施工部位は詳細な施工技術の説明を行うべきである。

（2）施工チームは施工現場に入った後、委託先の統一的な手配に従い、現場の各種完成品に対して保護作業を行い、臨時電気使用の手配をしっかりと行い、電気使用設備、配電箱、導線を真剣に検査する。

（3）材料、設備は出荷合格証と材質証明書類、検査報告書が必要で、入場後に発注者と品質、規格、数量などの検査を行い、書面検査記録を形成する。

工事現場図

5、ガス路パイプラインの敷設設置

5.1本工事で採用された316 Lステンレスパイプ、パイプの接続方式はアルゴンアーク溶接接続である。

5.2管路設計計画の要点：

（1）ガスボンベ弁出口はGB標準のねじ山形式（G 5/8）であり、管路システムとガスボンベの接続を容易にするため、ガスボンベ弁出口から管路システムまで転換継手（ガスボンベ継手）を設置しなければならない。

（2）使用中にガスボンベを交換しやすいように、上記ガスボンベ継手から調節弁までの間に高圧に耐える高圧コイル管を設けること。

（3）ガスボンベ内部のガス圧力は20〜25 MPa程度であり、使用点の圧力は小さく、ガス圧力は変化し、しかも数値の差が大きいため、ガスボンベ出口に1段減圧弁を設置し、ガス使用点の前に2段減圧弁を設置すべきである。

（4）各ガスのシステムには緊急時に迅速にガス供給を遮断できる装置を設置しなければならず、スイッチシステムの便利さを保証するために、本プロジェクトの開閉弁はボール弁を採用する。

（5）ボトル交換時に外気が管路システムに入るのを防止するために、ボールバルブを設置し、ボールバルブは排気管に接続し、排気管は確実に大気に接続し、可燃性ガスと助燃性ガスの排気管は独立に設置し、排気管出口は防爆逆止弁を追加して焼戻し現象の発生を防止しなければならない。

（6）水素ガスとアセチレンシステムにおいて、焼き戻し現象の発生を防止するために、システム低圧端（一次減圧弁後）に防爆逆止弁を追加する。

（7）ガス管路システム出口には、開閉システムを容易にするために、使用点ボールバルブを設置しなければならない。

（8）ガスの純度と管路システムの気密性を保証するために、すべての管路は316 Lステンレス鋼管路を採用し、内面はBA処理されている。

（9）バルブ部品のメンテナンスと交換を容易にし、同時にシステムの気密性を保証するために、パイプとバルブ部品の接続は、高圧ダブルキャッピング継手を用いて接続しなければならない。

（10）パイプ固定部品（パイプクランプ）は耐高温材料を採用し、堅固、軽量、耐久性を要求する。

（11）使用する調整弁制御パネル、出口点制御パネル及びすべての配管には、ガス成分の表示が貼付されていること。

パイプ部品の展示図

6、安全技術要求

ガス管設計の安全技術は関連する設計規範と下記の要求に適合しなければならない

（1）同じタンクフレーム内にガス管路と導電線及びケーブルを同時に敷設してはならない。

（2）すべての減圧弁は排気管路をガス貯蔵区域外に設置する必要がある。酸化ガス排気管路を一緒にすることはできない。

（3）配管システムには調圧装置を設置しなければならず、その構成は各種バルブ（調節バルブ、遮断バルブ、ボールバルブなど）を含み、ガスの開閉、調節などの作用を実現する。単独のバルブ（ボールバルブまたはニードルバルブ）を設けてテーブル上のガス出口を制御する。

（4）各種ガス管には明確な指示標識が必要である。安全減圧弁の標識は圧力解放レベルを示す必要がある。

（5）水素ガス及び可燃ガスを使用する実験室は警報装置を設置し、放出管路にガス焼戻し防止器を設置すること。

（6）水素ボンベを保管する区域は1時間に3回以上換気する措置が必要である。

（7）ボトルバルブ、継ぎ手ねじと減圧バルブなどの付属品に漏れ、ワイヤ滑り、緩みなどの危険がなく、各種気圧計は一般的に混合してはならない。

施工後効果図