乳化液污染度檢測方法研究

孫艷茹 姚坤朋

摘要：液壓支架重要組成部分是乳化液，是傳動介質，作用是潤滑。本文主要介紹了乳化液污染度檢測的狀況。據此展開研究，主要研究了光學散射方法和光學混濁度法。運用這兩種方法分別檢測受污染乳化液的散射功率和透射功率。通過對多組不同污染程度的乳化液與其光學性能的實驗數據對比。得出乳化液污染度越高，其散射功率越大，其透射功率越小的結論。

關鍵詞：乳化液;污染度;散射;透射;濁度檢測

乳化液在液壓系統(tǒng)中具有血液效應。其乳化油比例，換句話說，濃度評價是一個重要的指標。乳化液濃度是否適當直接影響液壓元件（如支架和支柱）的壽命和生產成本。必須精確控制3%至5%的配比濃度。我國大部分鋼鐵行業(yè)目前都采用傳統(tǒng)方法確定乳化液濃度，精度檢測較低。為配制乳化液，對于一些鋼鐵行業(yè)，迫切需要能夠實現(xiàn)乳化液濃度的自動配比、還能對其濃度進行在線檢測的一種裝置，為此我們把乳化液濃度的檢測和配比結合起來，實現(xiàn)乳化液濃度的自動配比和在線檢測。

一、慨況

乳化液有許多優(yōu)點：穩(wěn)定性高、良好的安全性、經濟實用。但是乳化液的使用還面臨這很多難題。乳化液的基礎油和水的比例精確度無法提高，新型的自動配比技術還不完善。1990年代初，我國每年有50萬根因為腐蝕而損壞的液壓支柱。如果沒有調節(jié)好乳化液的酸堿性腐蝕將會更加嚴重。此外，乳化液的穩(wěn)定性不夠，容易泄漏。乳化液是一種與水混合的分子乳化油。污染后很難通過過濾方式清除防銹劑、乳化劑等添加劑。乳化液本身也能自我污染，嚴重縮短使用壽命。液壓元件和裝置繁殖霉菌，糜爛發(fā)臭在使用和儲存時間過長時容易產生。液壓元件通常以空穴和氣蝕為特征，大大縮短液壓元件的壽命。所以對于乳化液的濃度檢測方法創(chuàng)新，找到及時準確的技術手段極為必要，這將大大促進乳化液的使用壽命，降低工業(yè)成本。乳化液污染的主要檢測方法有重量分析、折光儀法及顯微鏡法。重量分析通過測量單個液體體積的質量來確定粒子的污染程度。這種方法易于使用，成本較低，但時間較長，分析頻率較低。顯微鏡分析利用微孔濾膜法過濾乳液，收集過濾后的顆粒，與現(xiàn)有標準污染水平進行比較，確定污染大小。顯微鏡法檢測時間長，準確性很大程度上取決于操作員的經驗和主觀性。折光儀法通過檢測光在待測乳化液中的折射率大小來判斷其污染程度，操作簡單，但是需要人工采樣和目視讀數，主觀性太大。

二、乳化液濃度檢測、配比現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

在我國，大多數傳統(tǒng)的乳化液濃度控制方法都是通過折光儀和破乳法來實現(xiàn)的。這兩種方法都需要人工取樣和目視測量，沒有一種方法可以在線監(jiān)測模擬濃度的變化。乳化液濃度過低直接影響支架和液壓支柱的使用壽命;如果濃度過高，影響生產成本，就迫切需要一個適合生產現(xiàn)場的高精度實時控制系統(tǒng)。在濃度測定方面，外部泵站的測定方法已從手工法改為自動混合法，這是乳化液制備方法的趨勢。乳化液在合理穩(wěn)定濃度下的制備是國內外制造商的一個研究項目。大多數新型乳液罐都有自動給液裝置，但自動化程度較低，僅限于液壓或電磁控制閥。在一定程度上，它還取決于手動調整，測量的準確性不能保證。

三、利用光學散射和透射對乳化液污染度檢測的原理

光學透射方法測量原則：遼寧工業(yè)大學提出了一種檢測紅光外乳化液污染程度的方法，對于已知的固定溶液，當入射光的波長固定時，只要能測量吸收能量A，即可測量溶液的污染程度;當入射光I0的強度保持不變時，只需測量透射光I的強度即可確定溶液的污染程度。LgI/I0=KCa此公式中，其中I是透射光的強度;I0是入射光的強度;k為吸收系數;c濃度;a是厚度。光學散射法測量原理：以2-15mg/l的乳化油分散于水中，水中以液滴的形態(tài)分布。當光源透過不同污染度的乳化液，當光源遇到液體噴射形式的分散模擬時，會向四周分散，發(fā)生光學散射現(xiàn)象，然后光功率檢測，可以確定其污染程度。光學散射測量原理：乳化液實際上是水中含有乳化油油滴，使得水原來無色透明變?yōu)榛鞚?，經過光學散射方法檢測液體中顆粒的散射光強度也可以反映出液體的混濁度，因為乳化液中一定數量的乳化油以液體的形式進入水中，濃度的變化也可能是一種濁度的變化。

四、利用光學散射和透射對乳化液污染度的實驗研究

物理原理分析結果表明，經過幾個試驗比較，闡釋了濃度變化散射和透射功率的影響。我們用紅光照射比色皿，測試光功率。比較不同污染度的乳化液對光功率的影響程度。乳化液配置：準備原液，AC 0～5，Coal5～10，F(xiàn)e5～10μm。一個100mL量筒，三個10mL量筒，三個滴管，配置不同污染類別的乳化液。根據實驗要求，準備8種乳化液，為2、3、4、5、8、10、12、15 mg/L。制備乳化液后，必須對污染程度進行試驗。在配置過程中，原液數量非常少。用量筒量取完倒入瓶中的時候，一部分原料粘在量筒的壁上，從而減少乳化液的污染，標準達不到。然量筒本身是有這個設計來抵消乳化液的損失，但是由于乳化液液呈油性，粘度比水高，損失的值更大，此外，在試驗階段還可能出現(xiàn)其他情況，因此，必須檢驗乳化液，以確保以下實驗的結果可信且令人信服。方法：比色皿中將水滴入，將比色皿放置在光功率計和紅光筆表面的同一水平線上兩側，讀取性能值，測量透射比;接下來，將光學功率計裝置移至玻璃一側比色皿，與紅光筆成90度，讀取功率值，并測量光散射。然后，在大約三分之二的比色皿中滴入乳化液，并重復上述步驟，得出不同污染度的乳化液與光功率的關系。

乳化液污染與光的光學散射功率其結果是成正相關，污染越嚴重，光學散射功率越大;乳化液污染度與光學透射功率成負相關，即污染程度越高，透射功率越低。通過這個實驗，我們可以研制出一種更可靠、更實用的新型乳化液污染度檢測方法。

參考文獻

[1]周獻云.乳化液在煤礦的應用[J].潤滑與密封，2019，（3）：85-87.

[2]王大，等.乳化液濃度自動檢測配比系統(tǒng)[J]中國礦業(yè)大學學報，2019.3，32（1）：9-15.

[3]王光龍.乳化液濃度的檢測與自動配比[J].煤礦機械，2019，（7）：45-46.

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