CN108397688A - 生物安全实验室生命支持系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物安全实验室生命支持系统,包括一号空压机，一号空压机通过供气管道依次连接有一号过滤器、一号干燥机、一号一级储气罐、一号压缩空气品质处理模块、二级储气罐、预冷机组、管道加热器、减压器和生物安全实验室，预冷机组的输入口和管道加热器的输出口之间连接有旁通阀门，所述减压器和生物安全实验室之间的供气管道设置有空气品质监测模块，生物安全实验室内的每个用气点和供气管道之间均设置有流量开关和快接头；一号压缩空气品质处理模块包括依次连接的二号过滤器、活性炭过滤器、一氧化碳催化转化器和二氧化碳吸附器。本发明能够除去压缩空气中的颗粒物、异味、有毒气体等，具有温度调节功能。

Description

生物安全实验室生命支持系统
技术领域
本发明涉及一种系统，更具体的说，是涉及一种生物安全实验室生命支持系统。
背景技术
在生物防护服型高等级生物安全实验室中，使用长管送气式正压生物防护服或长管送气式正压生物防护头罩为实验人员提供防护，该防护服或头罩需要一定压力、一定流量、可直接供人呼吸的压缩空气为防护服或头罩维持一定的正压且为穿戴人员提供生命支持。
为持续地为防护服或头罩提供维持压力和呼吸的空气，需要使用空压机提高供气压力。不同地区、不同空压机机房内部的空气品质也有较大差异，为了满足呼吸空气的品质要求，一方面，需要去除压缩空气中的颗粒物；另一方面，需要去除异味等有机物；同时，还需要去除有毒害的一氧化碳气体等。为了适应不同地区的应用，需要设置压缩空气的温度调节功能，以提高人员的舒适性。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种为正压生物防护服或正压生物防护头罩提供可呼吸压缩空气的生物安全实验室生命支持系统，能够除去压缩空气中的颗粒物、异味、有毒气体等，具有温度调节功能。
本发明的目的可通过以下技术方案实现。
本发明的生物安全实验室生命支持系统,包括一号空压机，所述一号空压机通过供气管道依次连接有一号过滤器、一号干燥机、一号一级储气罐、一号压缩空气品质处理模块、二级储气罐、预冷机组、管道加热器、减压器和生物安全实验室，所述预冷机组的输入口和管道加热器的输出口之间连接有旁通阀门，所述减压器和生物安全实验室之间的供气管道设置有空气品质监测模块，所述生物安全实验室内的每个用气点和供气管道之间均设置有流量开关和快接头；所述一号压缩空气品质处理模块包括依次连接的二号过滤器、活性炭过滤器、一氧化碳催化转化器和二氧化碳吸附器。
所述空气品质监测模块包括控制器，所述控制器连接有空气组分传感器、显示器和警报器，所述空气组分传感器包括一氧化碳浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、氧含量传感器和油含量传感器。
所述生物安全实验室连接有应急供气系统，所述应急供气系统包括应急供气气源和供气余量估算报警模块，所述应急供气气源的输出端设置有减压阀，所述应急供气气源包括并联连接的压缩空气钢瓶组构成，每个钢瓶组之间通过钢瓶自动切换装置相连接。
本发明的目的还可通过以下技术方案实现。
本发明的生物安全实验室生命支持系统,包括一号空压机，所述一号空压机通过供气管道依次连接有一号过滤器、一号干燥机、一号一级储气罐、一号压缩空气品质处理模块、二级储气罐、预冷机组、管道加热器、减压器和生物安全实验室，所述预冷机组的输入口和管道加热器的输出口之间连接有旁通阀门，所述减压器和生物安全实验室之间的供气管道设置有空气品质监测模块，所述生物安全实验室内的每个用气点和供气管道之间均设置有流量开关和快接头；所述一号压缩空气品质处理模块包括依次连接的二号过滤器、活性炭过滤器、一氧化碳催化转化器和二氧化碳吸附器；所述一号过滤器的输入端还连接有二号空压机。
所述空气品质监测模块包括控制器，所述控制器连接有空气组分传感器、显示器和警报器，所述空气组分传感器包括一氧化碳浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、氧含量传感器和油含量传感器。
所述生物安全实验室连接有应急供气系统，所述应急供气系统包括应急供气气源和供气余量估算报警模块，所述应急供气气源的输出端设置有减压阀，所述应急供气气源包括并联连接的压缩空气钢瓶组构成，每个钢瓶组之间通过钢瓶自动切换装置相连接。
本发明的目的还可通过以下技术方案实现。
本发明的生物安全实验室生命支持系统,包括一号空压机，所述一号空压机通过供气管道依次连接有一号过滤器、一号干燥机、一号一级储气罐、一号压缩空气品质处理模块、二级储气罐、预冷机组、管道加热器、减压器和生物安全实验室，所述预冷机组的输入口和管道加热器的输出口之间连接有旁通阀门，所述减压器和生物安全实验室之间的供气管道设置有空气品质监测模块，所述生物安全实验室内的每个用气点和供气管道之间均设置有流量开关和快接头；所述二级储气罐的输入端还通过供气管道依次连接有二号空压机、三号过滤器、二号干燥机、二号一级储气罐、二号压缩空气品质处理模块；所述一号压缩空气品质处理模块和二号压缩空气品质处理模块均包括依次连接的二号过滤器、活性炭过滤器、一氧化碳催化转化器和二氧化碳吸附器。
所述空气品质监测模块包括控制器，所述控制器连接有空气组分传感器、显示器和警报器，所述空气组分传感器包括一氧化碳浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、氧含量传感器和油含量传感器。
所述生物安全实验室连接有应急供气系统，所述应急供气系统包括应急供气气源和供气余量估算报警模块，所述应急供气气源的输出端设置有减压阀，所述应急供气气源包括并联连接的压缩空气钢瓶组构成，每个钢瓶组之间通过钢瓶自动切换装置相连接。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
(1)本发明中，主供气可采用一台空压机或两台空压机，当采用两台空压机时一用一备，且每次系统开机时根据使用情况自动确定主机和备用机；
(2)本发明中，两台空压机的供气能力的选择，可以是每台空压机可满足最大用气量，以实现真正意义上的一用一备；也可以是满足最大用气量的一半，当实际用气量小于一半时，主机工作而备用机待机，当实际用气量大于一半时，主机和备用机同时工作；
(3)本发明在空气品质处理中，除空气中颗粒物的过滤外，还包括活性炭过滤器、一氧化碳催化转化器和二氧化碳吸附器，以去除异味、一氧化碳和二氧化碳；
(4)本发明在空气品质处理后，还包括供气截断阀门、排空管路和泄气电磁阀，如果空气品质监测模块警报器输出报警信号，可关断供气截断阀门并打开泄气电磁阀，以避免不合格空气进入二级储气罐；
(5)本发明在空气品质处理后，还包括一个由预冷机组和管道加热器构成的温度调节模块，以提高呼吸空气的舒适性；
(6)本发明中，生物安全实验室还连接应急供气系统，当主供气系统发生故障时，自动切换至应急供气，应急供气系统中包括一种供气余量估算报警模块，为用气人员提供剩余时间信息；
(7)本发明中，生物安全实验室内的每个用气点均设置有流量开关，能够，指示用气点数量和位置信息。
附图说明
图1是本发明实施例一的原理图；
图2是本发明中空气品质监测模块框图；
图3是本发明中用气点流量开关示意图；
图4是本发明中一个压缩空气钢瓶组构成的应急供气框图；
图5是本发明中两个压缩空气钢瓶组构成的应急供气框图；
图6是本发明实施例二的原理图；
图7是本发明实施例三的原理图。
附图标记:1一号空压机；2一号过滤器；3一号干燥机；4一号一级储气罐；5一号压缩空气品质处理模块；6手动球阀；7排空管路；8泄气电磁阀；9供气截断阀门；10二级储气罐；11预冷机组；12管道加热器；13旁通阀门；14减压器；15空气品质监测模块；16生物安全实验室；17用气点；18流量开关；19快接头；20应急供气切换阀门；21应急供气系统；22二号空压机；23三号过滤器；24二号干燥机；25二号一级储气罐；26二号压缩空气品质处理模块；27供气管道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
本发明涉及生物安全实验室生命支持系统，更具体而言涉及在使用长管送气式正压生物防护服或正压生物防护头罩实施人员防护的高等级生物安全实验室中，供气系统，包括主供气、压缩空气品质处理、温度调节、应急供气等功能的可靠、舒适的供气系统。
实施例一
本发明的生物安全实验室生命支持系统,如图1所示，包括一号空压机1，所述一号空压机1通过供气管道27依次串联连接有一号过滤器2、一号干燥机3、一号一级储气罐4、一号压缩空气品质处理模块5、二级储气罐10、预冷机组11、管道加热器12、减压器14和生物安全实验室16。所述一号干燥机3可根据用气点17压力露点或含湿量的需求选用冷冻式干燥机或吸附式干燥机。所述一号压缩空气品质处理模块5包括依次连接的二号过滤器、活性炭过滤器、一氧化碳催化转化器和二氧化碳吸附器等。所述一号过滤器2采用初级过滤器(≥95％@1μm)，所述二号过滤器采用高效过滤器(≥99.9％@0.01μm)。所述减压器14可采用精密减压器。
所述预冷机组11的输入口和管道加热器12的输出口之间连接有旁通阀门13，预冷机组11和管道加热器12可通过旁路阀门13被屏蔽而不起作用。所述预冷机组11的输入口和管道加热器12的输出口分别设置有手动球阀6，所述减压器14和生物安全实验室16之间的供气管道27也可设置有手动球阀6。所述一号压缩空气品质处理模块5和二级储气罐10之间设置有手动球阀6和供气截断阀门9，所述手动球阀6和供气截断阀门9之间还连通有排空管路7，所述排空管路7设置有泄气电磁阀8。
所述减压器14和生物安全实验室16之间的供气管道27设置有空气品质监测模块15，如图2所示，所述空气品质监测模块15包括控制器，所述控制器连接有空气组分传感器、显示器和警报器，所述空气组分传感器包括一氧化碳浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、氧含量传感器和油含量传感器，其中，如果一号空压机1采用无油式空压机，可不配置油含量传感器。所述控制器读取空气组分传感器的数据，结果显示于显示器中，当一氧化碳、二氧化碳、氧气或油等组分含量超过报警设定值时，孔控制继电器，警报器输出报警信号。
生物安全实验室生命支持系统采用一号空压机1为主供气气源，一号空压机1的供气量满足系统最大用气量需求，一号空压机1输出的压缩空气经过一号过滤器2后，由一号干燥机3降低压力露点，一号干燥机3后配置一号一级储气罐4，通过一号压缩空气品质处理模块5使空气组分达到呼吸空气要求，经过二级储气罐10实现缓冲，压缩空气先经过预冷机组11被冷却至较低温度。然后经过管道加热器12通过自动控制升温至用户设定温度(15℃至35℃间可调)，然后经过减压器14精密减压至正压生物防护服等用气点17的额定供气压力，送至各用气点17。所述生物安全实验室16内包含有多个并联连接的用气点17(正压生物防护服或正压头罩等)，如图3所示，每个用气点17和供气管道27之间连接均采用快接头19，在进入每个快接头19前均可设置流量开关18，以判断用气点17是否工作。
所述生物安全实验室16还可连接有应急供气系统21，所述应急供气系统21和生物安全实验室16之间的供气管道27设置有应急供气切换阀门20。所述应急供气系统21包括应急供气气源和供气余量估算报警模块等，所述应急供气气源的输出端设置有减压阀。所述应急供气气源由一个或两个压缩空气钢瓶组构成，每个压缩空气钢瓶组包括并联连接的一个或多个盛有21％氧气的压缩空气钢瓶，所述压缩钢瓶的总储气量根据生命支持系统的额定供气量和应急供气支持时间进行确定，当主供气系统发生故障时，自动切换至应急供气。当采用空压机的主供气出现故障或空气品质不达标时，采用压缩空气钢瓶支持一定时间的应急供气，为人员撤离生物安全实验室16提供保障，而且即使在发生断电故障时应急供气也能自动投入
当应急供气气源由一个压缩空气钢瓶组构成时，如图4所示。压缩空气钢瓶组的气体流经汇流排和钢瓶组总阀，经过减压阀减压至供气压力后输出为应急供气。当应急供气气源由两个压缩空气钢瓶组构成时，如图5所示，两个钢瓶组之间通过钢瓶自动切换装置相连接。两个压缩空气钢瓶组各自经过的汇流排和钢瓶总阀门后，连接至钢瓶自动切换装置，然后经过减压阀减压至供气压力后输出为应急供气。
如图4和图5所示，所述供气余量估算报警模块包括控制器，所述控制器连接有钢瓶组压力传感器、应急供气流量传感器和余量显示器，所述钢瓶组压力传感器的数量和钢瓶组总阀的数量相等，每个所述钢瓶组压力传感器对应连接至一个钢瓶组的输出端，所述应急供气流量传感器串连于减压阀后供气管道中，所述余量显示器设置于生物安全实验室内用气点附近，便于用气点人员查看，每个含有用气点的实验室内设置1-2个所述余量显示器。如果生命支持系统包括应急供气系统，当切换至应急供气时，供气余量估算报警模块实时计算应急供气气源的支持时间，并通过余量显示器提示生命支持系统用气点人员。控制器通过压缩空气钢瓶的容积、压缩空气钢瓶的数量、钢瓶组压力传感器所测钢瓶组压力数值及应急供气流量传感器所测数值，计算应急供气剩余支持时间，并将该时间通过设置于生物安全实验室内部的余量显示器向用气点人员提示。
实施例二
在实施例一的基础上，为提高系统可靠性，本发明的生物安全实验室生命支持系统采用满载备用方式，如图6所示，所述一号过滤器2的输入端还连接有二号空压机22，两台空压机一用一备。其中，一号空压机1和二号空压机22均可满足生命支持系统的满载用气需求，两台空压机共用一号过滤器2、一号干燥机3、一号一级储气罐4、一号压缩空气品质处理模块5等设备。每次系统开机时，自动控制系统选择累计运行时间较短的一台空压机作为主机，另一台作为备用机，当主机发生故障时自动切换至备用机运行。
实施例三
在实施例一的基础上，为提高系统可靠性，本发明的生物安全实验室生命支持系统采用半载备用方式,如图7所示，所述二级储气罐10的输入端还通过供气管道27依次连接有二号空压机22、三号过滤器23、二号干燥机24、二号一级储气罐25、二号压缩空气品质处理模块26。所述二号压缩空气品质处理模块26和一号压缩空气品质处理模块5的结构一样，也包括依次连接的二号过滤器、活性炭过滤器、一氧化碳催化转化器和二氧化碳吸附器。所述二号压缩空气品质处理模块26的输出端连接至手动球阀6和供气截断阀门9之间，所述二号压缩空气品质处理模块26的输出端也可再单独设置有手动球阀6。所述三号过滤器23采用初级过滤器(≥95％@1μm)。所述二号干燥机24也可根据用气点17压力露点或含湿量的需求选用冷冻式干燥机或吸附式干燥机
所述一号空压机1和二号空压机22各至少可满足生命支持系统的用气需求的一半，每次系统开机时，自动控制系统选择总运行时间较短的一台空压机作为主机，另一台作为备用机。当主机供气量不能满足需求时，备用机自动加载运行；当用气量减少至半载负荷时，备用机卸载待机。当主机发生故障时，备用机持续加载运行。
尽管上面对本发明进行了描述，但本发明并不局限于上述内容，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明保护之内。

Claims (9)

1.生物安全实验室生命支持系统,包括一号空压机，其特征在于，所述一号空压机通过供气管道依次连接有一号过滤器、一号干燥机、一号一级储气罐、一号压缩空气品质处理模块、二级储气罐、预冷机组、管道加热器、减压器和生物安全实验室，所述预冷机组的输入口和管道加热器的输出口之间连接有旁通阀门，所述减压器和生物安全实验室之间的供气管道设置有空气品质监测模块，所述生物安全实验室内的每个用气点和供气管道之间均设置有流量开关和快接头；所述一号压缩空气品质处理模块包括依次连接的二号过滤器、活性炭过滤器、一氧化碳催化转化器和二氧化碳吸附器。
2.根据权利要求1所述的生物安全实验室生命支持系统，其特征在于，所述空气品质监测模块包括控制器，所述控制器连接有空气组分传感器、显示器和警报器，所述空气组分传感器包括一氧化碳浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、氧含量传感器和油含量传感器。
3.根据权利要求1所述的生物安全实验室生命支持系统，其特征在于，所述生物安全实验室连接有应急供气系统，所述应急供气系统包括应急供气气源和供气余量估算报警模块，所述应急供气气源的输出端设置有减压阀，所述应急供气气源包括并联连接的压缩空气钢瓶组构成，每个钢瓶组之间通过钢瓶自动切换装置相连接。
4.生物安全实验室生命支持系统,包括一号空压机，其特征在于，所述一号空压机通过供气管道依次连接有一号过滤器、一号干燥机、一号一级储气罐、一号压缩空气品质处理模块、二级储气罐、预冷机组、管道加热器、减压器和生物安全实验室，所述预冷机组的输入口和管道加热器的输出口之间连接有旁通阀门，所述减压器和生物安全实验室之间的供气管道设置有空气品质监测模块，所述生物安全实验室内的每个用气点和供气管道之间均设置有流量开关和快接头；所述一号压缩空气品质处理模块包括依次连接的二号过滤器、活性炭过滤器、一氧化碳催化转化器和二氧化碳吸附器；所述一号过滤器的输入端还连接有二号空压机。
5.根据权利要求4所述的生物安全实验室生命支持系统，其特征在于，所述空气品质监测模块包括控制器，所述控制器连接有空气组分传感器、显示器和警报器，所述空气组分传感器包括一氧化碳浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、氧含量传感器和油含量传感器。
6.根据权利要求4所述的生物安全实验室生命支持系统，其特征在于，所述生物安全实验室连接有应急供气系统，所述应急供气系统包括应急供气气源和供气余量估算报警模块，所述应急供气气源的输出端设置有减压阀，所述应急供气气源包括并联连接的压缩空气钢瓶组构成，每个钢瓶组之间通过钢瓶自动切换装置相连接。
7.生物安全实验室生命支持系统,包括一号空压机，其特征在于，所述一号空压机通过供气管道依次连接有一号过滤器、一号干燥机、一号一级储气罐、一号压缩空气品质处理模块、二级储气罐、预冷机组、管道加热器、减压器和生物安全实验室，所述预冷机组的输入口和管道加热器的输出口之间连接有旁通阀门，所述减压器和生物安全实验室之间的供气管道设置有空气品质监测模块，所述生物安全实验室内的每个用气点和供气管道之间均设置有流量开关和快接头；所述二级储气罐的输入端还通过供气管道依次连接有二号空压机、三号过滤器、二号干燥机、二号一级储气罐、二号压缩空气品质处理模块；所述一号压缩空气品质处理模块和二号压缩空气品质处理模块均包括依次连接的二号过滤器、活性炭过滤器、一氧化碳催化转化器和二氧化碳吸附器。
8.根据权利要求7所述的生物安全实验室生命支持系统，其特征在于，所述空气品质监测模块包括控制器，所述控制器连接有空气组分传感器、显示器和警报器，所述空气组分传感器包括一氧化碳浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、氧含量传感器和油含量传感器。
9.根据权利要求7所述的生物安全实验室生命支持系统，其特征在于，所述生物安全实验室连接有应急供气系统，所述应急供气系统包括应急供气气源和供气余量估算报警模块，所述应急供气气源的输出端设置有减压阀，所述应急供气气源包括并联连接的压缩空气钢瓶组构成，每个钢瓶组之间通过钢瓶自动切换装置相连接。
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