医用中心供氧系统工程的常见问题
- 互联网2009年9月16日 13:14 点击：6817
摘 要：本文总结了医用中心供氧系统工程常见的各种问题，并提出了改正、改进意见，对中心供氧系统工程的设计和施工具有一定的指导意义。
关键词：中心供氧 系统工程 问题
一、引言
自国内第一套医用中心供氧系统的出现至今已有二十多年了，在这二十多年里，包括医用中心供氧系统工程在内的医用气体系统工程已经逐渐发展成为一个产业，医用气体也由早期的氧气、负压吸引扩展到现在的氧气、压缩空气、负压吸引、氧化亚氮（笑气）、氮气、二氧化碳、氩气以及麻醉废气回收排放等，其中氧化亚氮、氮气、二氧化碳、氩气和麻醉废气回收排放等一般只供应手术部使用。
医用气体工程作为系统工程，所涉及的设备、材料、零部件种类繁多，由于各家医用气体厂商在对行业标准的理解与执行、对招标文件（或工程要求）条款的解读与响应、设计理念与设计思想、设计能力与设计方法、施工能力与检测能力、医用气体厂商的购货渠道及其自身的市场定位等诸多方面的不同，对工程的设计与施工也会存在一定的差异，有时甚至会出现不符合或违反行业标准、安全技术规程的现象。
医用中心供氧系统作为最为典型的医用气体系统工程，国家行业标准早在1994年就已经进行了规范，可由于其使用最为广泛，不同厂家在工程设计与施工上的差异体现得也最多。这种差异如果太大而以致不当了，问题也就随之出现了。
笔者从事医用气体工程行业十余年，在设备生产、工程设计、现场施工等方面积累了一定的经验，也在观察与思考中总结了中心供氧系统常见的一些问题――
二、医用中心供氧系统的常见问题
1、管道口径设计不经计算，仅凭经验
有些医用气体厂商或由于设计能力不强、或由于设计态度不认真，在确定供氧系统管道口径时根本就不经计算，而是凭经验甚至凭感觉来选取口径。事实上，这种现象应该还不在少数。比如说有些厂商惯常的设计方案是不论护理单元的床位数是多少，20床也好，50床也罢，统统拿φ16×2紫铜管用做走廊横管，这种态度至少是不认真、不科学的。
工程设计是一项非常严谨的工作，设计人员拿出设计方案是要有依据的，是需要用数字说话的。不经计算仅凭经验选取管道口径，如选择的管道口径过大会造成资源利用率低下、材料浪费、使得工程造价不当增加；过小则容易导致系统指标达不到规范要求、供氧不足，从而影响医院的正常使用。其实应用简化公式来计算管径并不复杂。管道内径的大小主要与氧气的流量、流速、终端同时使用率有关，而这三种参数在YY/T0187－1994《医用中心供氧系统通用技术条件》和GB50333－2002《医院洁净手术部建筑技术规范》中均可查到。
2、管道材质选取概念混乱
不少医院、医用气体厂商在供氧管道材料如何选取这方面概念相当混乱。有人动辄说“紫铜管在材质上要优于不锈钢管”，这样讲不够准确的，也不够科学。当今世界，科技日新月异，新材料更是层出不穷，“紫铜管”的老黄历令人不敢苟同。且不说这句话在逻辑上的明显错误――近些年来，欧美医用气体厂商承建的中心供氧系统工程大部分采用不锈钢管，难道老外们就不懂得“紫铜管在材质上要优于不锈钢管”的浅显道理吗？其实不锈钢管、紫铜管在性能上各有千秋，要根据医院的具体情况和侧重点进行选取。至于如何选取，那是仁者见仁、智者见智的事。Y/T0187－1994《医用中心供氧系统通用技术条件》中4.2.1.1规定“氧气管道系统材料为不锈钢管、脱氧铜管或纯铜管。不锈钢管材应符合GB 2270的要求，脱氧铜管和纯铜管应符合GB 1527的要求。”由此规定可以看出，标准优先推荐使用不锈钢管，当然也可以选用脱氧铜管和纯铜管。总之，医用中心供氧系统管道选材简单的说也就是2种：不锈钢管和铜管。那么不锈钢管与铜管在运用到中心供氧系统中到底有什么区别与优劣？只要以科学的数据进行分析与比较，便会一目了然。其两者相关方面比较如下：
---化学性能方面
1Cr18Ni9Ti不锈钢管含有铬（Cr）镍（Ni）和钛（Ti）金属元素，这三种金属元素化学性质很稳定，人们常用铬镀在铁的表面以保持铁长期不被氧化，同时镍和钛都是贵重金属，化学性质相当稳定，它们的合金1Cr18Ni9Ti的化学性质也很稳定，再恶劣的气候环境下都不会和水和氧气起化学反应。
铜在较高的温度或长时间暴露在空气中，会发生如下反应：2Cu+O2=2CuO氧化亚铜（CuO）质地致密，依附在铜的表面能保护内部的铜不在氧化。但铜在潮湿的环境下会和氧、水气、二氧化碳发生化学反应。而医用氧气是从大气中分离所制取的，且纯度要求不是很高，不可避免的有少量水分和二氧化碳，易与铜管内壁发生化学反应产生有害的Cu离子，对人体产生不利的影响。铜管外壁在环境下也会产生铜绿，腐蚀铜管，影响其强度和使用寿命。
1Cr18Ni9Ti不锈钢管含有铬（Cr）镍（Ni）和钛（Ti）金属元素，这三种金属元素化学性质很稳定，人们常用铬镀在铁的表面以保持铁长期不被氧化，同时镍和钛都是贵重金属，化学性质相当稳定，它们的合金1Cr18Ni9Ti的化学性质也很稳定，再恶劣的气候环境下都不会和水和氧气起化学反应。
铜在较高的温度或长时间暴露在空气中，会发生如下反应：2Cu+O2=2CuO氧化亚铜（CuO）质地致密，依附在铜的表面能保护内部的铜不在氧化。但铜在潮湿的环境下会和氧、水气、二氧化碳发生化学反应。而医用氧气是从大气中分离所制取的，且纯度要求不是很高，不可避免的有少量水分和二氧化碳，易与铜管内壁发生化学反应产生有害的Cu离子，对人体产生不利的影响。铜管外壁在环境下也会产生铜绿，腐蚀铜管，影响其强度和使用寿命。
不锈钢管的抗腐性能要优于紫铜管。
---机械性能方面
1Cr18Ni9Ti不锈钢管连接采用手工氩弧焊连接，其焊丝选用HoCr18Ni9Ti，此焊材成本低，焊接工艺水平高，密封性能好，况且采用球头、帽、嘴连接件、装拆方便，有利于维修。另外不锈钢管材质较硬，能够承受较高的压力，安装时可真正做到横平竖直，同时也减小了安装的难度。
紫铜管连接采用银基钎焊，钎料选用HIAgCU30-25,此焊材成本高，焊接工艺简单，况且由于此焊接为管接头和铜管直接焊在一起，因此在以后的维修当中，增加了难度。另外，紫铜管由于材质较软，承受压力的能力不强，影响使用寿命与供氧的安全。同时，在安装时也很不方便，常因管子容易弯曲、变形，而达不到院方的要求。
---机械性能方面
1Cr18Ni9Ti不锈钢管连接采用手工氩弧焊连接，其焊丝选用HoCr18Ni9Ti，此焊材成本低，焊接工艺水平高，密封性能好，况且采用球头、帽、嘴连接件、装拆方便，有利于维修。另外不锈钢管材质较硬，能够承受较高的压力，安装时可真正做到横平竖直，同时也减小了安装的难度。
紫铜管连接采用银基钎焊，钎料选用HIAgCU30-25,此焊材成本高，焊接工艺简单，况且由于此焊接为管接头和铜管直接焊在一起，因此在以后的维修当中，增加了难度。另外，紫铜管由于材质较软，承受压力的能力不强，影响使用寿命与供氧的安全。同时，在安装时也很不方便，常因管子容易弯曲、变形，而达不到院方的要求。
---从经济角度考虑
由于近年来金属铜价格的不断高涨，到如今不锈钢管在价格上略具优势：一方面，按重量计，不锈钢的市场价要低于紫铜。另一方面，由于不锈钢的耐压性能较好，在内径相同的条件下，不锈钢管的壁厚可以薄于紫铜管，再加上不锈钢的比重小于紫铜，就使得不锈钢管在价格方面的优势更加明显，但不锈钢管在工艺上要求采用氩弧焊接，工艺难度较大，对施工单位技术要求更高，增加了施工成本。因此，两者相比，综合成本相当。
从以上各面比较可知，1Cr18Ni9Ti不锈钢管的化学稳定性、机械性及其它方面均优于铜管，不会产生有害于人体的金属离子，使用寿命长。由以上对不锈钢管与铜管的分析比较可以清楚的看出：在医用中心供氧系统中，不锈钢管的综合性能优于铜管。
3、汇流排施工现场制作，未进行完善的检测，存在安全隐患
随着技术的不断进步，汇流排作为主要氧源的地位已江河日下，医用制氧机、液氧贮槽走上前台。但不论主要氧源是医用制氧机还是液氧贮槽，汇流排都是不可或缺的。
主要氧源采用医用制氧机的供氧系统，由于有制氧机需要维护保养、设备可能出现运行故障等因素的存在，保留型号略小的汇流排以应急使用是有必要的，毕竟医院不能中断氧气供应。
主要氧源采用液氧贮槽的供氧系统，则会因冬季天气寒冷，液氧气化不足，氧气输出压力降低，有时难以保证氧气的正常供应，所以也需保留小型的汇流排做应急氧源。
目前有少数医用气体厂商在施工现场焊接组装汇流排，这是相当危险的做法。现场焊接组装汇流排一般没有条件做金属探伤试验、耐压强度试验，仅能做做简单的气密性试验，这样就无法判定管道本身及焊接部位有无缺陷，也不知道焊缝是否达到足够的焊接强度。大家都知道，满瓶氧气钢瓶内压力较高，理论上为15MPa，通俗地说就是每平方厘米（约有指甲盖大小）的面积上作用了约150公斤重的力。汇流排如有缺陷，万一出现管道崩裂，焊口断裂的现象，那时氧气将以极高压力从裂口喷射，导致发生器物损坏、火灾、爆炸等情况，严重时甚至会致人伤亡。
所以，高压氧气管道的安全问题必须引起重视。汇流排应由持焊工资格证人员在公司进行生产、组装，必须经过一系列严格的试验、完善的检测，通过后方可运至工地安装。
4、不重视安装过程中的管道吹扫，容易引起故障频发
管道吹扫是供氧管道安装的一个重要工序，有些厂商往往不认真对待，胡乱吹两下应付差事，还有的就省去了这道工序。实际上，这道工序对供氧工程的整体质量以及以后的维护保养都有很大影响。
管道在安装前通常已经过脱脂和清洗，管道吹扫主要是为了除掉管道中因焊接产生的焊渣和脱落的氧化皮等杂物，以免这些残渣随着氧气流动时堵塞管道、损坏仪表阀门、碰撞管壁发生火花引起事故。如不去除或去除不净，在系统使用过程中，被气流带进氧气减压器中的残渣还常常会使得减压器膜片闭合不严，致使系统出现慢升压等故障，影响医院的正常使用，也使医用气体厂商增加了维修费用的支出。
5、供氧系统不配置二级减压装置
业内还有这样的现象，一些中心供氧系统工程没有设置二级减压装置，氧气在供氧站减压后直接送往病区。
两年前有人曾撰文提出供氧系统无需配置二级减压装置，理由是“没有必要”，如配置的话系统还多了一个“产生故障的环节”。看来持此言者并未全面掌握流体输送的相关知识，二级减压装置有没有必要设置应该按医院的配置需求判断；至于二级减压装置是“产生故障的环节”的说法，应该等同于“因噎废食”。
其实二级减压装置在多数情况下有其存在的理由：
与高压输电的原理近似，自氧站出来的氧气以较高的安全压力传输时，传输过程产生的压力损失较小，使得传输效率更高，但使用时需要再次减压。
由于用氧时段、用氧病人数量等因素的不同，管道内氧气的流量不是一成不变的，一般会有一个范围的变化，这种流量的变化会导致管道内氧气压力产生波动，从而对设备产生冲击作用。而经二级减压装置减压稳压后，氧气的这种压力波动得到了平抑，系统运行更加稳定。
再有，除手术部以外的病区对氧气压力的要求也并不是完全一样，有些医院的急诊抢救室就要求氧气的供应压力必须达到心肺复苏器的驱动压力（一般为3.515～6.327kg/cm2范围，比普通病房要高），这就也需用二级减压装置来实现。
6、氧气自动切换柜采用普通电磁阀式自动切换柜
普通电磁阀式氧气自动切换柜因需使用继电器驱动阀门执行器动作，运行时难免会产生电火花，同时由于普通电磁阀还有线圈发热量大、容易短路烧毁等问题，如遇氧气逸出就很容易引发火灾。山东北部一家医院就发生过因使用普通电磁阀式氧气自动切换柜而产生火灾的事件。
看来普通电磁阀式氧气自动切换柜是一种有着安全隐患的设备。供氧系统的设备配置建议优先采用压差式自动切换柜，虽则它切换动作的灵敏度稍差。
当然普通电磁阀式自动切换柜如能加以改进、完全符合了GB3836.4—2000《爆炸性气体环境用电气设备第4部分:本质安全型“i” 》的要求，倒也不失为医院的另一种选择。供氧报警装置尚需满足该标准的要求，采用本质安全型电路，何况是跟安全问题关联更为密切的自动切换柜呢！
7、质量方面，重主材而轻辅料
医院一般非常重视中心供氧系统工程主材的质量，通常都要求厂商提供合格证、材质证明、检测报告等证明文件，而对于辅料就鲜有问津了。而医气厂商出于成本等方面的考虑，有时在辅料质量的把关上也不十分严格。事实上，辅料的质量好坏对系统的整体质量也有着莫大的影响。
举例来说，某公司承接安装的一项中心供氧系统工程，主管选用的是φ22×2紫铜管，但其选用的焊接套管规格为φ25×1.5，壁厚仅为1.5mm，这就明显地犯了常识性的错误。
确定管道壁厚的主要依据是其耐压强度，焊接套管作为管道系统的组成部分，它的耐压强度也同样需要加以考虑。在壁厚相同条件下，管径越大，耐压强度越低，如果焊接套管的管壁厚度比它要连接的管道还小，其耐压强度就不一定满足设计和使用要求了。这种对焊接套管的选择体现了一种设计思想的前后矛盾和材料搭配的不合理。
另外由于管道在焊接过程中，套管会因受热而产生退火现象，耐压性能降低，再考虑到焊缝的应力作用等因素，这种有缺陷的焊接处将成为供氧系统问题产生的“火药桶”。
所以，辅料也不可忽视，仍需把好质量关，合理配置运用。
8、忽视细节，施工工艺规程不够完善
不少厂商在固定管道时，常常把管道与碳钢支架、管卡直接接触。这样做忽视了一点：成分不同的金属在接触时会形成“原电池效应”，从而加速金属腐蚀。有的虽也采用结实而耐久的油漆涂刷在碳钢支架上作为隔离层，但这种做法并不十分保险。
不锈钢管道不准直接与碳钢支架、管卡接触，应在支架、管卡与管道之间垫入不锈钢片、塑料片、橡胶片或其他隔离物。紫铜管在支架、管卡处也应衬以木垫或其他软垫，防止损伤铜管。
上述现象的存在，说明有些医气厂商的施工工艺规程不够完善，对技术细节重视不够。按照不完善的工艺规程进行施工的工程，可以肯定是有缺陷的工程。
9、设备带中弱电、强电与供气管路不能严格分离
行业规范YY/T0187－1994《医用中心供氧系统通用技术条件》中第4.2.3.2条规定：氧气管道不允许和导电线路、电缆共架敷设，也不允许与导电线路、电缆交叉接触，防止漏电火花击穿管道造成事故。
面对众多医院提出的设备带面板上加装电源插座和传呼分机的要求，多数厂商都开发应用了所谓三型腔设备带（或称作三仓设备带），以“可达到强电、弱电、气路分离布置”来避开这一条款的约束。其实这只是打了一个擦边球。
氧气终端与电源插座、传呼分机共用安装面板的设备带一般是达不到此条款要求的。因为其后部与气路仓连通的电源插座需要从强电仓引来电线，而这段穿过隔板、进入气路仓的电线就与气体管路形成了事实上的交叉。
对此有厂商采取了对电线加装绝缘线管、电线与插座的接点用热熔胶灌封等措施来防止电弧的产生，虽起到了一定的积极作用，但严格说来，还是跟行业规范有所抵触。
个别厂商开发的新型三仓设备带或许解决了这个问题。这种设备带有着独立的强弱电、气体安装面板，真正做到了气电分离。但这种设备带结构稍嫌复杂，成本较为昂贵，对系统工程的总体造价也有不小的影响。
也许等到众多厂商翘首期盼的、传说中正在修订的新行业规范颁布施行了，这个问题便有一个圆满的解决方案了。
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