油雾润滑中残雾处理方法的研究.doc

油雾润滑中残雾处理方法的研究第34卷第6期2008年l2月包钢科技Science&TechnologyofBaotouSteel(Group)CorporationVo1.34.No.6December,2008油雾润滑中残雾处理方法的研究张淑华,王平2,苏立明3(1.包头钢铁设计研究总院,内蒙古包头014010;2.内蒙古包钢钢联股份有限公司焦化厂,内蒙古包头014010;3.包钢(集团)公司选矿厂,内蒙古包头014010)摘要:油雾润滑技术作为一种先进的润滑方式,有很多优点,其运用的场合越来越多.但油雾润滑也存在着不足:油雾的污染问题.文章主要从离心法,增压法,真空法,静电法等几种方法来进行研究和比较.关键词:油雾润滑;残雾处理;离心;增压;真空发生器;静电法中图分类号:TH117.2文献标识码:B文章编号:10095438(200806003603TreatmentMethodoftheResidualMistduringtheOilMistLubricationZHANGShuhua,WANGP,SLiming.(1.BaotouEngineeringandResearchCorp.ofIron&Steel,Baotou014010,NeiMonggol,China;2.CokingPlantofSteelUnionCo.1_zd.ofBaotouSteel(Group)Corp.,Baotou014010,NeiMonggol,China;3.OredressingPlantofSteelUnionCo.Ltd.ofBaotouSteel(Group)Corp.,Baotou014010,NeiMonggol,China)Abstract:Oilmistlubricationisanadvancedmethodoflubrication,anditownsmanyadvantagescomparedwithothertradi?tionallubricationmethods.Nowitisusedinmanysituations.Atthesametime,itownsthedisadvantage:pollutionofoilmist.Thepapercomparesandresearchesccntrifugationmethod,superchargemethod,vacuummethod,electrostaticmethod,ete.Keywords:oilmistlubrication;coHectionofresidualmist;centrifugation;supercharge;vacuumgenerator;electrostaticmethod在日常生产中通常采用的润滑方式主要有干油润滑和稀油润滑.干油润滑主要应用于速度较低,经常正反转和重复短时工作的各种轴承及采用稀有润滑很难保证可靠密封的零部件;稀油润滑一般用于长期,重载,高速运转的设备.随着科技的发展和进步,人类对于能源的需求量增加,而对于动力能源的消费更是不可缺少的,据统计世界每年消耗的汽油,柴油,天然气,煤炭等为15亿t,而大约有50%60%的能源消耗是用于各种动力机械.而由于技术水平的原因,动力机械的能源使用率平均也只有30%左右.据德国v0.gelpohl教授测算uJ,全世界生产能源的1/3到1/2损失在摩擦磨损上,近年英国H.P.Jost教授指出,世界消费能源的30%4o%消耗于摩擦磨损,也就是说全世界每年约有相当于20亿t石油的能源白白消费在摩擦磨损中.同时由于机械应用的范围越来越广泛,特别是应用在复杂,恶劣的环境及要求重载,高速等条件下,这样就给设备润滑的管理和维护带来了一定的困难和问题,使原有的润滑方式不能满足设备的新的润滑要求,而油雾润滑就是介于稀油润滑和干油润滑脂之间的一种新型高效的润滑方式,目前已成功应用于冶金行业中的轧机,铝箔轧机收稿日期:20080318作者简介:张淑华(1971一),女,内蒙古包头市人,工程师,现从事机械设计工作.第6期油雾润滑中残雾处理方法的研究37生产线等的滚动轴承,滑动轴承,齿轮,蜗轮,链条及活动导轨等各种摩擦副中,在石油化工行业中应用也很广泛,主要应用于化工炼油的催化车间,气分车间等生产用泵的滚动轴承,滑动轴承等的摩擦副中,在改善摩擦副的运行条件和摩擦副性能上以及节约能源和改善环境污染上显示出了很大的优越性.1油雾润滑原理油雾润滑这种润滑方式,是通过管道引来的干燥清洁空气送进油雾发生器中,利用文氏效应或涡流效应产生的高速气流,将液态润滑油雾化成悬浮在高速喷射流中的粒径为微米单位的微细油颗粒,从而形成油雾,然后通过输送管道输送到不同类型的凝缩嘴后,可以凝缩成颗粒度不同的湿雾,以弥散到不同类型的摩擦副之间,从而能形成油膜,起到润滑作用.油雾润滑具有很多的优点:如动力消耗少;成本及维护费用低;便于集中管理;散热性好;易带走摩擦热从而降低摩擦副温度;由于油雾具有一定的压力,可以在轴承箱内起到一定的密封作用,防止润滑油被污染;降低事故率;减轻工人劳动强度等.但油雾润滑也存在着不足:油雾润滑采用的是喷雾的方法来实现润滑,油雾润滑系统产生的油雾约有20%30%左右扩散到周围的环境中,造成环境污染,设备和工件的污染;在某些环境中,油雾浓度达到某种程度易引发火灾,存在安全隐患.因此目前各个国家的相关行业都对这个问题进行了深入的研究和实验,采用了很多种不同的方法来进行残雾的处理.目前残雾处理的方法主要是有:惯性分离法,静电沉积方法,洗涤吸收方法等u】.而本文主要从以下几种方法来进行研究和比较.2离心法离心法的原理就是通过以叶轮转子为动力,使流体高速旋转,从而油雾粒子与叶轮不断地发生碰撞,增加油雾的凝结,并在叶片的离心力作用下,将油粒子抛向容器的侧壁,积聚成油液排出(见图1)3.根据离心理论,本实验的实验装置采用给出的能量最高,获得的气体压力最大且结构比较简单,清洗方便且可以获得最小的叶轮直径的前向叶片.离心装置的进雾口采用工艺上结构简单的圆筒形.而叶片数的选择根据经验,爱克推荐:流道长度为流道出口宽度口的2倍,且流道长度为叶轮内,外两半径之差(R2一RI)的1.5倍.(见图2)叶片数的计算公式如下:焉5其中:Z为叶片数;为叶轮外径切线与叶片切线间夹角;Rl为叶轮内径;R2为叶轮外径.1一油雾发生器;2一压力表;3一回油罐;4一流量计;5一球阀;6一温度计;7一残雾处理装置;8一温度计;9一球阀;10一回油罐图1离心法实验原理图图2叶片数选择用图油雾发生器产生的油雾经管线连接进人到残雾处理装置,经回油罐后进入到大气.本结构中的回油罐是作为检验试验装置回收效果的辅助装置,在实际应用中取消.这种装置的体积小,结构简单,安装维护方便,经过实验,回油罐中无集油,满足实验要求,回收效果理想.3增压凝聚法增压凝聚法的原理为:采用降低系统温度或提高系统的压力,使蒸汽状态的污染物凝聚为液态而从废气中分离出来的方法在净化有机废气时特别实用.油雾润滑设备所产生的油雾颗粒极小,根据布朗运动的理论,油雾颗粒的运动是无规则的,气流的紊流脉动与液滴簇有相互作用,3O40ktm以上的38包钢科技第34卷液滴不受到紊流脉动的影响.尺寸非常小的液滴可以完全跟随气流紊流脉动而脉动,而尺寸不同的液滴可以不同程度地受到紊流脉动影响.这就意味着在强紊流脉动与液滴簇的相互作用,不同尺寸的液滴可以碰撞,出现凝聚现象.碰撞后出现凝聚因而液滴变大的机率,都与压力有关(亦与紊流脉动强度,液滴簇液滴颗粒密度及其尺寸分布有关).根据理论,油雾在1m3的体积中应该产生10g(约为2,llL)的油.通过计算来确定要产生这些重量的油,增压缸需要运行的行程次数,其中行程的取值我们按照实验中出现机率比较集中的数值.加压体积为.:L:14010r一一=O.0004361931m3(2.1)丽一2293次其中:为加压体积;D为气缸直径;L气缸行程.按照我们测量的每个行程需要的时间为8s,那么运行2293次所需要的时间为t.:5.ht1h(2.2)而?L2?2也就是说,运行5.1h在理论上就应该产生10g的油.增压凝聚法的回收装置由加压缸和驱动缸及附件组成.加压缸内通入油雾,油雾进入到缸体中由一个常闭式两位五通电磁换向阀进行控制,并有压力表测出油雾进口的压力.加压气缸活塞前进和缩回所需的驱动力,由驱动缸完成.驱动缸带动加压缸活塞前进和后退,完成增压压缩过程.这种回收装置结构简便,由于系统压力较高,对系统的密闭性要求也高.但实验后收集到的油雾仅1g左右,实际效果与理论计算相差较大.4真率法真空发生器是真空系统中的真空压力源,由工作喷嘴,接收室,混合室和扩散室组成从喷嘴喷出的流体的流动称为射流.射流能卷吸周围的流体和它一起向前流动,即为射流的卷吸流动,而自由射流在接收室内的流动,将限制射流与外界的接触,但从喷嘴流出的主射流还是要卷吸一部分周围的流体向前运动,于是在射流的周围形成了一个低压区,接收室内的流体便被吸进来,与主射流混合,经结合后由另一端流出.在喷嘴两端的压差达到一定数值的时候,气流达到声速或亚声速流动,于是在喷嘴出口处,即接收室内可获得一定的负压,形成真空,因此弥散在空气中的油雾或者是经过管线收集的油雾都可以通过真空发生器被集中到一个专门的容器中,为下一步对回收的油雾进行处理作准备.真空发生器的原理图见图313J.1一三通块;2一吹管;3一出气管图3真空发生器原理图首先根据油雾发生装置的物理参数和工作参数,选择适合的真空发生器,主要选择设备的抽吸量.根据所选真空设备的接12I尺寸和类型,选择连接方式和连接管线,在实验管线上安装有测量用仪表,包括流量计,压力表等.真空发生器空气进口端与空压机的压缩空气tg-线相连接,为保证系统工作的稳定性不受空压机工作性能的影响,压缩空气经减压阀进入到真空发生器;真空发生器的真空口连接有吸气罩,可以将油雾排放管线布置在吸气罩的附近,通过调整距离,角度等参数,来观察真空发生器的抽吸效果及其对系统工作性能产生影响的主要因素;真空发生器的出口处连接一段短管,直接通入到大气中,这部分排放的气体可通过激光粒度仪来检测气体中所含油雾的浓度及其颗粒的粒径大小,从而可以比较直观的检测经过真空发生器的作用后油雾所发生的变化.真空发生器实际收集效果较好,且结构很小,安放方便,对空间位置要求低,可以与系统连接在一起,且经实验证明对系统的正常工作不产生影响.5静电法电子电荷相反时可以互相吸引中和.因此,利用这个原理,将油雾通过电场,使其带电,成为具有相同极性的带电油雾粒子,在电场中设置有与带电油雾粒子极性相反的极板,大量带电油雾粒子吸附(下转第43页)第6期高炉喷吹罐的强度校核43即1.20.6=0.72MPa;气体特性系数,X=266;z气体压缩系数,z=1;气体的摩尔质量,=29;绝对温度,=273+20=293.则A15000/0.717.2266=35cIn2实际泄放面积A=上,2l:号5002=1962cm2因为A>A,所以防爆膜面积安全.4.2防爆膜厚度的校核已知:防爆膜厚度s为1.7ram;材质为AI(铝);防爆管直径D2为50mm;防爆膜爆破的压力需:P=其中:查表得2.4lo3.=等=0.816MPa>0.72MPa(上接第38页)到极板上,聚集为油滴流下.这种类型的除油雾装置一般适用于集中,多点除油雾和对周围环境要求较严的场合.静电法原理图如图4所示.1一电场阴极;2一被吸附的油雾粒子;3一带负电荷的油雾粒子;4一电场;5一集聚的油雾粒子;6一电场阳极;7一被阳极吸附的油雾液滴;8一电源图4静电原理示意图实验过程中采用滤纸对油雾处理装置的出口进行检验,滤纸干燥无油污,处理结果好.6结束语我们在进行这几种方法的研究中,实验室的实(应该的爆破强力),防爆片太厚,故应重新确定防爆膜厚度S新.s新=44ram新1而.L5结论经过计算,得出如下结论:(1)该喷吹罐的碟形封头,简体可在工作压力P为0.6MPa的条件下继续使用.(2)防爆膜太厚,应设定为1.44,姗.而且要定期做一次爆破试验,真正起到安全膜的作用.参考文献1GB150-I998,压力容器设计规定s.2国家质量技术监督局编.压力容器安全技术监察规程M.北京:中国劳动社会保障出版社.1999.验条件和生产实际的工作条件相当.经过实验:离心实验法,静电实验法的实验效果最明显,工作效率高达95