油霧除塵設(shè)備的設(shè)計與應用

陳仁杰

（常州三思環(huán)?？萍加邢薰?，江蘇 常州 213000）

機加工較低的成本，讓很多小企業(yè)都不在乎員工工作的環(huán)境，車間里全部都是機加切削液的味道。長期處在這樣的環(huán)境中的員工，會引起各類皮膚疾病、呼吸道等疾病。當空氣中的油霧密度過大時,甚至會導致員工的窒息情況的發(fā)生。機加工設(shè)備本身是不產(chǎn)生油霧的，但是高速運轉(zhuǎn)的鉆頭碰到切削液,油霧就會隨之產(chǎn)生，危害操作人員的人身安全。機械的油霧無非就是冷卻液的霧化氣體,員工每天都長時間工作在這種環(huán)境下,就相當于員工每天要吸一小杯的切削液。這樣長期下來員工的健康造成很大的危害，對企業(yè)也會造成很多不利的影響。面對這樣的問題，油霧除塵器出現(xiàn)了，他能夠方便簡捷、高效的解決機加工產(chǎn)生的油霧氣體。油霧除塵器（又名油霧凈化設(shè)備、油霧分離器、油霧過濾器、油霧收集器、油霧凈化器）用于解決機械加工中存在的油霧、水霧或粉塵等車間環(huán)境問題，既保證操作人員的人身安全又維護企業(yè)的利益。

1 工作原理

油霧除塵器的工作原理是：受污染的油霧氣體通過管道，在油霧除塵器的下端進入除塵設(shè)備，油霧氣體由下而上在油霧除塵器內(nèi)一級一級的進行過濾處理。油霧氣體在經(jīng)過除塵設(shè)備中的一級過濾、二級過濾、三級過濾、四級過濾。經(jīng)過過濾處理后的氣體可以達到排放的標準，再從出氣口排出。過濾示意圖如圖1所示。

一級過濾：旋轉(zhuǎn)式螺旋過濾器或者旋風預處理器，將吸入介質(zhì)中的固體顆粒排到油霧除塵設(shè)備外。通過對較大固體、粉塵顆粒在前段進行徹底的攔截，大大地減輕了后端油霧除塵設(shè)備多級過濾的壓力，同時，也大大增長了設(shè)備的使用壽命。

圖1

二級過濾：受污染的氣體，在一級預處理過濾后，大顆?；救吭谟挽F除塵設(shè)備以外，這樣過后的油霧氣體通過底部進氣口由下而上進入二級過濾。廢氣經(jīng)過濾芯，廢氣中的油霧、雜質(zhì)顆粒都被阻擋在濾芯以下，或者吸附在濾芯上，潔凈的氣體繼續(xù)向上進入下層同級過濾，最后再繼續(xù)進行下級過濾。

三級過濾：在經(jīng)過兩層的二級過濾之后，被過濾后的氣體繼續(xù)向上，進入三級過濾，三級過濾主要是針對二級過濾殘留的更小的油污顆粒，經(jīng)過頂部的三級過濾之后，氣體通過出氣口排到設(shè)備外側(cè)，而更小的顆粒物則被阻擋在濾芯外側(cè)。三級過濾精度要求更高，當然效果也更好。

四級過濾：一般情況下的氣體在經(jīng)過三級過濾后，已達到環(huán)保排放標準，可以直接排放到大氣中。但是有刺激性氣味的氣體，如含硫、氯、氨等化合物的氣體就行要進行四級活性炭吸附裝置過濾，才可以達到國家環(huán)保的排放標準，方能進行排放。

2 基本組成結(jié)構(gòu)與作用

油霧除塵器主要組成部分（如圖2）：進氣口；過濾裝置；噴淋裝置；壓差表油霧收集器；出氣口。進氣口：顧名思義就是機加工設(shè)備工作時產(chǎn)生的廢氣，經(jīng)過主管道進入油霧除塵設(shè)備的進口。系列化的設(shè)計，可以在三個方向上任意一個位置作為進氣口，這樣設(shè)計出來的設(shè)備可以適應更多的工況條件。

過濾裝置：油霧除塵對氣體進行二級、三級過濾的裝置，使得氣體達到環(huán)保排放標準。為保證持續(xù)高效的分離能力，使用完美的流體技術(shù)，并采用多級過濾設(shè)計和針對需要所設(shè)計的濾質(zhì)，通過多級的設(shè)計構(gòu)造實現(xiàn)其安全性。過濾元件同時擁有隔火效果、高性價比。過濾裝置結(jié)構(gòu)緊密，由耐腐蝕材料制成，可清洗、可再循環(huán)。通過檢修門和快速夾具可以對過濾裝置濾芯，進行方便簡捷的更換。

圖2

噴淋裝置：在氣體經(jīng)過二級過濾的時候，部分大顆粒油霧、粉塵會吸附在過濾裝置下方，這時候噴淋設(shè)備開始間隙性工作，對過濾裝置進行自動清理，自我清洗作用：通過過濾單元的細微傾斜，過濾箱材料的選擇和密封程度，實現(xiàn)了分離效果和自循環(huán)的完美化。廢液滴落，匯入集油裝置。

壓差表：實時監(jiān)測并更直觀的顯示進氣室與出氣室之間的壓差，使得操作人員更簡便的了解油霧除塵設(shè)備的工作狀態(tài)。油霧收集器：體積較大的油霧、粉塵顆粒在經(jīng)過噴淋裝置處理后，流入油霧廢液收集裝置，當廢液到達設(shè)定液位，液壓泵開始工作，將廢液運輸?shù)揭?guī)定收集箱內(nèi)并進行集中處理；當液位到達定下限位，液壓泵停止工作，油霧收集器繼續(xù)收集廢液直到到達上限位，液壓泵繼續(xù)重復上述動作實現(xiàn)自動化排污。

出氣口：污染氣體經(jīng)過油霧除塵設(shè)備的過濾，達到國家環(huán)保規(guī)定的排放標準，氣體排出。同樣的出氣口也與進氣口一樣為了可以適應更多的工況，設(shè)計可以三個方向的任意一個方向作為出氣口。

3 基本計算

3.1 設(shè)計的基本參數(shù)

設(shè)備處理流量18000Am3/h；過濾器壓損400～1400Pa；過濾精度＜2.0mg/Nm3；油霧收集器體積120L。

3.2 計算步驟

（1）過濾裝置濾芯尺寸計算

根據(jù)處理量Q=18000m3/h可以計算出過濾裝置濾芯的體積；

Q=18000m3/h=5m3/s；預設(shè)定停留時間t=0.2s；

過濾裝置的總濾芯體積V=Q×t=5×0.22=0.2m3；可以得出過濾裝置的總體積為0.2m3。

根據(jù)油霧除塵器相關(guān)外形尺寸的限制，初定濾芯為1100×600×100，即單個濾芯的體積v=0.066m3?？梢酝ㄟ^計算得出V/v=0.2/0.066=3.03，取3個。根據(jù)經(jīng)驗3個濾芯會導致兩層二級過濾上下數(shù)量不一致，因此，此種濾芯規(guī)格尺寸不符合設(shè)計要求。

預設(shè)定停留時間t=0.2s；

過濾裝置的總濾芯體積V=Q×t=5×0.22=0.2m3；

可以得出過濾裝置的總體積為0.2m3。

根據(jù)油霧除塵器相關(guān)外形尺寸的限制，初定濾芯為1100×500×100，即單個濾芯的體積v=0.055m3。

可以通過計算得出V/v=0.2/0.055=3.63，取4個。

根據(jù)經(jīng)驗4個濾芯需要有二層二級過濾，因此此種濾芯規(guī)格尺寸符合設(shè)計要求。根據(jù)計算可以得出結(jié)果，按所需處理量Q=18000m3/h，停留時間t=0.2s，過濾裝置設(shè)計為4個兩層，總過濾體積V=0.2m3，單個過濾裝置體積v=0.05，濾芯外形尺寸為1100×500×100。

（2）油霧收集器液壓泵計算選型

根據(jù)給定基本設(shè)計參數(shù)：油霧收集器液壓泵流量60L/min；電機轉(zhuǎn)速n=1450r/min；η為油泵總效率；可以計算液壓泵的基本參數(shù)；油霧收集器體積 120L,液壓泵全流量Q=60L/min；根據(jù)油霧除塵設(shè)備的外形結(jié)構(gòu)尺寸，液壓泵的工作距離為泵前2m，泵后10m，初定液壓泵的揚程H=15m、55Hz。

電機功率P=Q×g×H/η

Q=60L/min=0.001m3/s

g為重力加速度,約等于9.8N/kg

H=15m

η為油泵總效率η=0.4，

帶入公式計算得：

P=0.001×9.8×15/0.4=0.3675

根據(jù)計算得取電機功率P=0.37。

考慮到電機安全系數(shù)，結(jié)合實際電機功率P=0.55kW，查找相應的水泵的選型手冊，可以根據(jù)下列參數(shù)選出相應的水泵型號。電機功率P=0.55kW，全流量Q=60L/min，全揚程H=15m，電機轉(zhuǎn)速n=1450r/min、55Hz。

4 結(jié)語

本文介紹了油霧除塵設(shè)備主要處理對象，油霧除塵設(shè)備的基本組成部分，并結(jié)合實例計算出油霧除塵設(shè)備的過濾面積、回油泵的相關(guān)技術(shù)參數(shù)。根據(jù)以上所述，所設(shè)計的油霧除塵設(shè)備運行良好，并實現(xiàn)了除塵設(shè)備對油霧過濾處理，液壓泵的自動回收廢液，出氣口排出的氣體符合相關(guān)環(huán)保要求。

[1]于駿一，鄒青.機械制造基礎(chǔ)[M].機械工業(yè)出版社，2004.

[2]李鄂民.液壓與氣壓傳動[M].北京：機械工業(yè)出版社.

[3]李芝.液壓傳動[M].北京：機械工業(yè)出版社.