激光粒度儀對油霧粒徑的檢測

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一、金屬切削液油霧的產(chǎn)生及存在形式

在車、銑、鉆、磨等金屬加工過程中,由于金屬切削液的使用,會在空氣中形成大量的油霧顆粒。為了有效地潤滑、冷卻和清洗，金屬切削液在使用過程中要經(jīng)歷泵循環(huán)、噴射與高速旋轉(zhuǎn)的刀具或工件激烈撞擊和高溫蒸發(fā)等過程，這就決定了其油霧產(chǎn)生的原因非常復(fù)雜，機(jī)械、物理和化學(xué)的因素互相交織，共同作用。但是，并非所有因素都對油霧的產(chǎn)生具有決定性影響，加工過程中金屬切削液油霧的形成主要可以歸因于兩種機(jī)理，霧化和蒸發(fā)：霧化是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液滴表面能的過程，主要是由于液體對機(jī)床系統(tǒng)內(nèi)的固定及旋轉(zhuǎn)單元的激烈沖擊，被其打碎，形成細(xì)小液滴漂浮在工作環(huán)境中；蒸發(fā)的發(fā)生是由于切削區(qū)產(chǎn)生大量的熱，這些熱量傳人切削液使它的溫度明顯高于飽和溫度，在固一液接觸面上就發(fā)生沸騰并產(chǎn)生蒸汽。這些蒸汽隨后以周圍空氣中的小液滴或其它粒子為核心凝結(jié)，形成油霧。

金屬切削過程可以產(chǎn)生以下三類油霧：(1)由噴射沖擊產(chǎn)生的干凈油霧，不含固體粉塵； (2)因加熱或高速切削的高溫導(dǎo)致蒸發(fā)或灼燒而產(chǎn)生的煙霧； (3)磨削時金屬切削液噴射產(chǎn)生的含磨削粉塵的油霧。油霧產(chǎn)生的方式不同,其顆粒直徑范圍也有較大區(qū)別。一般情況下,機(jī)械霧化過程產(chǎn)生的油霧主要以液滴形態(tài)存在,液滴直徑范圍較寬,通常為2~10 um。蒸發(fā)產(chǎn)生的油蒸汽在冷凝過程中也會形成直徑非常細(xì)小的冷凝懸浮體,粒徑通常為2 um以下。研究表明,車間里大氣中油霧粒徑的最大分布區(qū)為1 um,對磨床周圍油霧粒徑的測試結(jié)果表明95％的液滴直徑小于3um。潤滑劑的大量蒸發(fā)使加工車間空氣中的總烴含量比油霧測試值大得多,但是醫(yī)學(xué)研究證明,油蒸汽和大顆粒液滴對人體肺部的危害相對較小。以油蒸汽形態(tài)存在的油霧被吸入肺部又被呼出,它們并不會被肺泡捕獲,而大顆粒的油滴無法通過鼻子和支氣管進(jìn)入肺部。只有以液滴形式存在,且直徑小于5 um的油霧顆粒才能順利到達(dá)肺泡，并在肺部沉淀,從而造成對人體的危害。可見，不同油霧粒徑，對人體的危害也是不同的。

二、金屬切削液油霧的危害性及防治

金屬切削液油霧的存在使得火災(zāi)隱患在有油霧的地板上滑倒的可能性增加，如霧的空氣排出車間，還會對環(huán)境造成污染屬切削液油霧最大的危害還在于它對接觸響。工人長期暴露在金屬切削液油霧中會統(tǒng)疾病、過敏性皮膚病和惡性腫瘤等疾病顯增高，并且可能造成遺傳性影響。金屬切削液成分復(fù)雜，其中的添加劑和污染物都可能作為刺激因素誘發(fā)突發(fā)性哮喘，惡化原有哮喘的病情，或引起無哮喘病人的氣道不適。在四類金屬切削液中，可溶性油和純油與哮喘相關(guān)。純油、可溶性油和合成油這三類已被確認(rèn)由于吸人過程會引起工人的氣道功能紊亂和呼吸道疾病。即使油霧濃度僅為0．41～0．55mg／m ，工人長期接觸這種油霧仍會導(dǎo)致慢性支氣管炎、胸部不適和氣道刺激等。早期并沒有對暴露在金屬切削液油霧中的工人進(jìn)行過敏性肺炎方面的研究，然而，由于近年患過敏性肺炎的工人數(shù)量的激增，長期接觸油霧會導(dǎo)致肺炎這一事實得到了研究和證實。關(guān)于金屬切削液油霧對工人肺功能的影響方面的研究資料還比較匱乏。其原因之一是能夠被觀察到的肺功能下降大多都是不可恢復(fù)的，此外還由于肺功能下降與所接觸的油霧的量有關(guān)，是一個長期積累的結(jié)果。但是以動物為試驗對象的研究結(jié)果表明，狗接觸 5～100mg／m 油霧 12個月以上，會出現(xiàn)含脂肪的肺泡和巨噬細(xì)胞脂肪性肉芽腫，并且呼吸組織出現(xiàn)形態(tài)改變的特征。

為了降低金屬加工車間大氣中的油霧含量，許多工廠都采用機(jī)械降霧的方法，如安裝排風(fēng)泵、油霧凈化裝置或在機(jī)床周圍設(shè)置防護(hù)罩，防濺擋板等措施。這些方法施工方便，效果明顯，因此被廣泛使用。一項對車間油霧的監(jiān)測結(jié)果表明，好的排霧系統(tǒng)全面啟動時，可將油霧量降至原來的25％。

金屬加工潤滑劑油霧對人體的危害已引起人們的廣泛關(guān)注，除了在全國推廣使用低油霧金屬加工潤滑劑產(chǎn)品和安裝高效油霧收集凈化裝置,對油霧顆粒粒徑的檢測，也顯得越來越重要。

三、油霧潤滑技術(shù)

為了改善煉油企業(yè)機(jī)泵的滾動軸承的潤滑問題，國內(nèi)外開始使用油霧潤滑技術(shù)。滾動軸承的潤滑一般采用潤滑脂，但高速軸承產(chǎn)生的大量熱使?jié)櫥矶冉档停S承得不到充分潤滑，特別是重載荷還能引起軸承燒損，而稀油潤滑，必須采用昂貴的循環(huán)系統(tǒng)，否則其后果與潤滑脂一樣。如采用油池潤滑，潤滑效果不好且正常磨損的雜質(zhì)長期存在潤滑油中破壞潤滑效果，為改善這種局面人們開始采用油霧潤滑。

油霧潤滑技術(shù)是利用壓縮風(fēng)的能量，將液態(tài)的潤滑油霧化成1um-3um的小顆粒，懸浮在壓縮風(fēng)中形成一種混合體（油霧），在自身的壓力能下，經(jīng)過傳輸管線，輸送到各個需要的部位，提供潤滑的一種新的潤滑方式。

油霧潤滑技術(shù)優(yōu)點

1、潤滑效能高，新鮮油霧潤滑能隨壓縮空氣彌散到所需要得潤滑摩擦部位，獲得良好而均勻的潤滑效果

2、壓縮空氣比熱小、流速高，很容易帶走摩擦所產(chǎn)生的熱量

3、大幅度降低了潤滑油的耗油量

4、較稀油循化潤滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單輕巧，占地面積小，動力消耗低，維護(hù)管理方便，自動化控制程度高，成本低。

5、由于油霧具有一定的壓力，因此可以起良好的密封作用，避免了外界的雜質(zhì)、水分等侵入摩擦副。

6、使用范圍廣，目前，油霧潤滑已經(jīng)在壓延設(shè)備及冶金機(jī)械上得到使用。如：鋁箔軋機(jī)、帶鋼軋機(jī)、回轉(zhuǎn)窯、球磨機(jī)、石油、造紙、纖維機(jī)械、鏈條運送機(jī)、振動機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、選礦機(jī)、粉碎機(jī)、高速紡錠等各種機(jī)械。

由于油霧潤滑的獨特優(yōu)勢，在冶金設(shè)備上，越來越受到廣泛應(yīng)用，隨著油霧潤滑技術(shù)的廣泛應(yīng)用，需將潤滑油霧化到成為一定粒徑的油霧，對于油霧顆粒粒徑的檢測也越來越重要。

四、油霧粒徑的檢測

對于油霧粒徑的檢測，越來越流行的使用激光粒度分析儀。山東大學(xué)能源與動力工程學(xué)院與濟(jì)南微納合作，使用濟(jì)南微納Winner319噴霧激光粒度儀，檢測油霧顆粒粒徑，進(jìn)行試驗研究。

山大能源與動力工程學(xué)院的主干專業(yè)是山大建立較早的專業(yè)，五十多年來，經(jīng)過一代又一代教職工的不懈努力和辛勤耕耘，該學(xué)院為我國能源工業(yè)培養(yǎng)了大量高級專門人才，為國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。

Winner319分體式噴霧激光粒度儀，是專門針對霧滴粒度測定而設(shè)計開發(fā)的激光粒度儀。本款儀器采用夫瑯禾費衍射原理和典型的平行光路設(shè)計，配合高性能大功率激光源，滿足了霧滴測試的需要，測試范圍1-500um,最大可到2000um,可根據(jù)用戶需要適當(dāng)調(diào)整測試范圍，完全滿足對霧滴測試的要求。