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歷泵循環、噴射與高速旋轉的刀具或工件激烈撞擊和高溫蒸發等過程，這就決定了其油霧產生的原因非常復雜，機械、物理和化學的因素互相交織，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理，霧化和蒸發：霧化是機械能轉化為液滴表面能的過程，主要是由于液體對機床系統內的固定及旋轉單元的激烈沖擊，被其打碎，形成細小液滴漂浮在工作環境中；蒸發的發生是由于切削區產生大量的熱，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生沸騰并產生蒸汽。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，形成油霧。

金屬切削過程可以產生以下三類油霧：(1)由噴射沖擊產生的干凈油霧，不含固體粉塵； (2)因加熱或高速切削的高溫導致蒸發或灼燒而產生的煙霧； (3)磨削時金屬切削液噴射產生的含磨削粉塵的油霧。油霧產生的方式不同,其顆粒直徑范圍也有較大區別。一般情況下,機械霧化過程產生的油霧主要以液滴形態存在,液滴直徑范圍較寬,通常為2~10 um。蒸發產生的油蒸汽在冷凝過程中也會形成直徑非常細小的冷凝懸浮體,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為1 um,對磨床周圍油霧粒徑的測試結果表明95％的液滴直徑小于3um。潤滑劑的大量蒸發使加工車間空氣中的總烴含量比油霧測試值大得多,但是醫學研究證明,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。金屬切削液成分復雜，其中的添加劑和污染物都可能作為刺激因素誘發突發性哮喘，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。純油、可溶性油和合成油這三類已被確認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量的激增，長期接觸油霧會導致肺炎這一事實得到了研究和證實。關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的，此外還由于肺功能下降與所接觸的油霧的量有關，是一個長期積累的結果。但是以動物為試驗對象的研究結果表明，狗接觸 5～100mg／m 油霧 12個月以上，會出現含脂肪的肺泡和巨噬細胞脂肪性肉芽腫，并且呼吸組織出現形態改變的特征。

為了降低金屬加工車間大氣中的油霧含量，許多工廠都采用機械降霧的方法，如安裝排風泵、油霧凈化裝置或在機床周圍設置防護罩，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測結果表明，好的排霧系統全面啟動時，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注，除了在全國推廣使用低油霧金屬加工潤滑劑產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

為了改善煉油企業機泵的滾動軸承的潤滑問題，國內外開始使用油霧潤滑技術。滾動軸承的潤滑一般采用潤滑脂，但高速軸承產生的大量熱使潤滑稠度降低，軸承得不到充分潤滑，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系統，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。

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

油霧潤滑技術優點

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結構簡單輕巧，占地面積小，動力消耗低，維護管理方便，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、水分等侵入摩擦副。

6、使用范圍廣，目前，油霧潤滑已經在壓延設備及冶金機械上得到使用。如：鋁箔軋機、帶鋼軋機、回轉窯、球磨機、石油、造紙、纖維機械、鏈條運送機、振動機、鼓風機、選礦機、粉碎機、高速紡錠等各種機械。

由于油霧潤滑的獨特優勢，在冶金設備上，越來越受到廣泛應用，隨著油霧潤滑技術的廣泛應用，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。山東大學能源與動力工程學院與濟南微納合作，使用濟南微納Winner319噴霧激光粒度儀，檢測油霧顆粒粒徑，進行試驗研究。

山大能源與動力工程學院的主干專業是山大建立較早的專業，五十多年來，經過一代又一代教職工的不懈努力和辛勤耕耘，該學院為我國能源工業培養了大量高級專門人才，為國家的經濟發展做出了重要貢獻。