醫(yī)用空氣壓縮機(jī)的原理、故障維修及改進(jìn)

李云雷，劉勇

濟(jì)南市兒童醫(yī)院設(shè)備科 （山東濟(jì)南 250022）

呼吸機(jī)在臨床搶救及治療中發(fā)揮著重要作用。大部分呼吸機(jī)的正常通氣均需要連接高壓氣源，其中包括高壓空氣源與高壓氧氣源，氣源質(zhì)量必須符合國際醫(yī)用等級，2015年歐洲藥典對醫(yī)用氣源的規(guī)定為空氣中水＜0.1 mg/m3，油＜0.1 mg/m3[1]。在沒有中央供氣系統(tǒng)的情況下，氧氣可由高壓氧氣氣瓶供給，空氣由單獨(dú)空氣壓縮機(jī)供給。我院配備有中央供氣系統(tǒng)，但為防止中央供氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障以及在沒有中央供氣系統(tǒng)的地方使用呼吸機(jī)而配備有多臺不同型號空氣壓縮機(jī)，空氣壓縮機(jī)和中央供氣系統(tǒng)配合使用[3]?，F(xiàn)主要介紹神鹿TF5000醫(yī)用空氣壓縮機(jī)、C250醫(yī)用空氣壓縮機(jī)兩種機(jī)型的工作原理、故障處理及改進(jìn)。

1 空氣壓縮機(jī)的基本原理

醫(yī)用空氣壓縮機(jī)在結(jié)構(gòu)上主要分為活塞式、渦輪式、螺桿式3種類型[2]。其中，螺桿式空氣壓縮機(jī)體積較大，主要應(yīng)用在中央供氣系統(tǒng)中，渦輪式空氣壓縮機(jī)內(nèi)置在呼吸機(jī)內(nèi)部，在轉(zhuǎn)運(yùn)呼吸機(jī)中使用較多。臨床使用中空氣壓縮機(jī)大部分采用活塞式設(shè)計(jì)，活塞式空氣壓縮機(jī)相比渦輪式空氣壓縮機(jī)出氣壓力更大，流量更足，而且出氣壓力波動性更平穩(wěn)。

1.1 神鹿TF5000醫(yī)用空氣壓縮機(jī)

神鹿TF5000醫(yī)用空氣壓縮機(jī)的工作原理：接通電源后打開啟動開關(guān)，此時運(yùn)行機(jī)器自檢程序，若機(jī)器正常，按動機(jī)器工作啟動鍵開始供氣工作；空氣經(jīng)過濾器進(jìn)入壓縮泵，壓縮泵壓縮后，通過散熱器輸出，其中散熱器呈盤旋狀安裝于空氣壓縮機(jī)后壁，通過風(fēng)扇散熱；經(jīng)過散熱器后的氣體分成兩路，一路通過單向閥與氣罐相連，儲氣罐又與TF5000_ADC板相連，該板安裝有壓力傳感器，可以測定儲氣罐內(nèi)部壓力即空氣壓縮機(jī)工作壓力，儲氣罐中氣體通過減壓閥流出機(jī)器并流入氣水分離器后供給給呼吸機(jī)，經(jīng)過散熱器的另一路到達(dá)繼電器，該繼電器與主板相連，當(dāng)機(jī)器壓力達(dá)到高限值時壓縮泵停止工作，此時電磁閥打開，排放管路中殘存氣體，防止泵再次啟動時過載；當(dāng)儲氣罐內(nèi)壓力下降到低值時，機(jī)器再次啟動產(chǎn)生壓縮氣體。神鹿TF5000醫(yī)用空氣壓縮機(jī)電路及氣路連接工作流程原理見圖1。

圖1 神鹿TF5000醫(yī)用空氣壓縮機(jī)原理

1.2 C250醫(yī)用空氣壓縮機(jī)

C250醫(yī)用空氣壓縮機(jī)的工作原理：啟動機(jī)器后，空氣經(jīng)過濾器進(jìn)入壓縮泵，壓縮氣體流入銅質(zhì)散熱器，達(dá)到露點(diǎn)，水蒸氣凝結(jié)成水，隨空氣到達(dá)氣水分離器后，水分凝結(jié)到底部排出；通過氣水分離器后氣體分成兩路，一路到達(dá)減壓閥，壓縮氣體經(jīng)減壓后與供氣組件相連，一路到達(dá)泄壓閥，當(dāng)壓力達(dá)到高限后，泄壓閥將氣體排出機(jī)外降低壓力，同時泄壓閥與壓力表相連，測出壓縮機(jī)壓力；供氣組件可以直接將氣體供給呼吸機(jī)；供氣組件同時與中央供氣相連，當(dāng)中央氣源壓力合格時可自動關(guān)閉壓縮機(jī)并通過壓縮機(jī)直接供給呼吸機(jī)。C250醫(yī)用空氣壓縮機(jī)氣路及電路連接工作流程原理見圖2。

2 故障處理

2.1 故障一

2.1.1 故障現(xiàn)象

神鹿TF5000醫(yī)用空氣壓縮機(jī)達(dá)到壓力高限自動停機(jī)后，壓力降低到低限無法再啟動。

2.1.2 故障分析

圖2 C250醫(yī)用空氣壓縮機(jī)原理

壓縮機(jī)有啟動趨勢但無法正常啟動，分析電路，傳感器及控制電路板通過繼電器控制泵的啟停，控制電路板同時控制放氣電磁閥的啟停，電磁閥打開放氣時可以降低管路中壓力，減小泵的啟動負(fù)載。

2.1.3 故障處理

我們按照先容易后復(fù)雜的處理思路，首先檢查壓縮泵電容，電容正常；檢查壓縮泵電源板上控制壓縮泵繼電器，壓縮泵的輸入電壓正常，排除繼電器問題；分析電路氣路，當(dāng)壓縮泵停機(jī)時，電磁閥得電，排放出管路中殘余壓力，測量電磁閥發(fā)現(xiàn)當(dāng)機(jī)器停機(jī)時有電壓輸入，電磁閥啟動，其連接排氣管正常排氣，但壓縮泵依舊無法正常啟動；觀察機(jī)器工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)保壓時顯示屏顯示壓力下降較快，懷疑單向閥故障，單向閥反向通氣，管路中電磁閥泄壓后壓力又繼續(xù)升高，壓縮泵在啟動負(fù)載大的情況下不能正常啟動；拆下單向閥，清理內(nèi)部并重新安裝，開機(jī)測試，機(jī)器停機(jī)后壓力下降緩慢，同時機(jī)器可以再次正常啟動，故障排除。

2.2 故障二

2.2.1 故障現(xiàn)象

C250醫(yī)用空氣壓縮機(jī)無法正常啟動，高溫低壓報(bào)警燈亮，有報(bào)警蜂鳴聲，機(jī)器不啟動。2

.2.2 故障分析

高溫低壓報(bào)警燈亮，分析電路可知，機(jī)器內(nèi)部有2個溫度傳感器：出氣口溫度傳感器為常閉溫度傳感器，當(dāng)出氣溫度過高時斷開，此時壓縮泵停止工作；另一溫度傳感器為常開溫度傳感器，當(dāng)壓縮機(jī)內(nèi)部溫度過高時閉合從而使高溫低壓報(bào)警燈亮。電路中與壓縮泵工作相關(guān)的另一元件為中央供氣微動開關(guān)，在無外接氣源輸入或者外接氣源壓力未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值時，該微動開關(guān)閉合，從而壓縮泵得電運(yùn)行。壓縮泵啟動電容損壞或本身損壞壓縮泵則不啟動。

2.2.3 故障處理

我們檢查壓縮泵電容，電容正常，壓縮泵單獨(dú)連通市電，正常工作，壓縮泵正常；測量溫控開關(guān)，2個溫控均正常，測量中央供氣微動開關(guān)，開關(guān)斷開，此時壓縮泵不工作，正常情況下微動開關(guān)應(yīng)閉合導(dǎo)通，更換微動開關(guān)，壓縮機(jī)正常使用。

3 設(shè)計(jì)改進(jìn)

3.1 儲氣罐部分的改進(jìn)

有些醫(yī)用空氣壓縮機(jī)氣路中無儲氣罐，設(shè)置儲氣罐后，整機(jī)體積增大，但同時具有多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。儲氣罐起到緩沖作用，使輸出的氣壓波動更小，同時通過程序設(shè)計(jì)，可以使儲氣罐壓力達(dá)到一定值時壓縮泵停機(jī)，氣體低于一定壓力時再啟動壓縮泵，延長壓縮泵的壽命。儲氣罐的氣體輸出口應(yīng)設(shè)置在罐體最低點(diǎn)，方便罐體內(nèi)部冷凝水的排出，或者專門增加排污閥支路，避免罐體內(nèi)水分潴留。

3.2 露點(diǎn)的改進(jìn)

壓縮機(jī)輸送的高壓氣體中若含有水分會對呼吸機(jī)、麻醉機(jī)造成極大的損壞，降低空氣壓縮機(jī)露點(diǎn)的方式有冷凍干燥法、吸附干燥法、膜分離法3種[4]，在移動空氣壓縮機(jī)中選擇膜分離法，可有效降低噪聲，減小體積。大部分空氣壓縮機(jī)從壓縮泵排出氣體后經(jīng)過冷凝器到達(dá)氣水分離器后，然后將處理完的氣體輸送到呼吸機(jī)。另外，我們可以在冷凝器與氣水分離器之間設(shè)置一半導(dǎo)體冷凝片，輔助降低輸出氣體氣溫，在氣水分離器后增加膜干燥管，降低壓力露點(diǎn)，提高壓縮氣體質(zhì)量[5]。

3.3 報(bào)警裝置的改進(jìn)

在C250醫(yī)用空氣壓縮機(jī)中，高溫低壓報(bào)警燈及喇叭均由12 V直流電供應(yīng)；檢查發(fā)現(xiàn)，該電池組為8節(jié)1.5 V干電池串聯(lián)組成，此設(shè)置可以脫離市電依賴發(fā)出聲光報(bào)警，該設(shè)置更加科學(xué)安全，但干電池極易用光電量，更換電池后才能正常報(bào)警，但更換電池非常麻煩，我們可以選用可充電電池對報(bào)警電路進(jìn)行供電，同時在原基礎(chǔ)之上增加充電電路，進(jìn)而保證空氣壓縮機(jī)報(bào)警功能的持續(xù)運(yùn)行。

3.4 進(jìn)氣過濾器的改進(jìn)

在壓縮泵進(jìn)氣端設(shè)置進(jìn)氣過濾器可以對空氣中的大顆粒粉塵及水分進(jìn)行初步過濾，保證空氣質(zhì)量，延長壓縮泵工作壽命。壓縮機(jī)均設(shè)置有泄壓保護(hù)裝置，在保證空氣質(zhì)量的前提下，泄壓裝置可以直接與進(jìn)氣過濾器相連，當(dāng)泄氣時，可以產(chǎn)生一個與進(jìn)氣相反的作用力，達(dá)到清理過濾器的目的，延長過濾器壽命。

4 小結(jié)

當(dāng)無中央供氣系統(tǒng)或中央供氣系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，空氣壓縮機(jī)在醫(yī)院使用較多，而加強(qiáng)空氣壓縮機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)[6]，保證空氣壓縮機(jī)的正常運(yùn)行，可以降低呼吸機(jī)故障率，不僅能夠?yàn)獒t(yī)院節(jié)省大量的機(jī)器運(yùn)行成本，而且可以保證患者的有效搶救和治療，因此，我們一定要加強(qiáng)對空氣壓縮機(jī)的維護(hù)，以降低機(jī)器故障率。