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(dòng)介質(zhì)，作用是潤(rùn)滑。本文主要介紹了乳化液污染度檢測(cè)的狀況。據(jù)此展開(kāi)研究，主要研究了光學(xué)散射方法和光學(xué)混濁度法。運(yùn)用這兩種方法分別檢測(cè)受污染乳化液的散射功率和透射功率。通過(guò)對(duì)多組不同污染程度的乳化液與其光學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)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(jié)論。

關(guān)鍵詞：乳化液;污染度;散射;透射;濁度檢測(cè)

乳化液在液壓系統(tǒng)中具有血液效應(yīng)。其乳化油比例，換句話說(shuō)，濃度評(píng)價(jià)是一個(gè)重要的指標(biāo)。乳化液濃度是否適當(dāng)直接影響液壓元件（如支架和支柱）的壽命和生產(chǎn)成本。必須精確控制3%至5%的配比濃度。我國(guó)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(cè)較低。為配制乳化液，對(duì)于一些鋼鐵行業(yè)，迫切需要能夠?qū)崿F(xiàn)乳化液濃度的自動(dòng)配比、還能對(duì)其濃度進(jìn)行在線檢測(cè)的一種裝置，為此我們把乳化液濃度的檢測(cè)和配比結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)乳化液濃度的自動(dòng)配比和在線檢測(cè)。

一、慨況

乳化液有許多優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性高、良好的安全性、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。但是乳化液的使用還面臨這很多難題。乳化液的基礎(chǔ)油和水的比例精確度無(wú)法提高，新型的自動(dòng)配比技術(shù)還不完善。1990年代初，我國(guó)每年有50萬(wàn)根因?yàn)楦g而損壞的液壓支柱。如果沒(méi)有調(diào)節(jié)好乳化液的酸堿性腐蝕將會(huì)更加嚴(yán)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(guò)過(guò)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(yán)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(chǔ)存時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)容易產(chǎn)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(duì)于乳化液的濃度檢測(cè)方法創(chuàng)新，找到及時(shí)準(zhǔn)確的技術(shù)手段極為必要，這將大大促進(jìn)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(cè)方法有重量分析、折光儀法及顯微鏡法。重量分析通過(guò)測(cè)量單個(gè)液體體積的質(zhì)量來(lái)確定粒子的污染程度。這種方法易于使用，成本較低，但時(shí)間較長(zhǎng)，分析頻率較低。顯微鏡分析利用微孔濾膜法過(guò)濾乳液，收集過(guò)濾后的顆粒，與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)污染水平進(jìn)行比較，確定污染大小。顯微鏡法檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，準(zhǔn)確性很大程度上取決于操作員的經(jīng)驗(yàn)和主觀性。折光儀法通過(guò)檢測(cè)光在待測(cè)乳化液中的折射率大小來(lái)判斷其污染程度，操作簡(jiǎn)單，但是需要人工采樣和目視讀數(shù)，主觀性太大。

二、乳化液濃度檢測(cè)、配比現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

在我國(guó)，大多數(shù)傳統(tǒng)的乳化液濃度控制方法都是通過(guò)折光儀和破乳法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這兩種方法都需要人工取樣和目視測(cè)量，沒(méi)有一種方法可以在線監(jiān)測(cè)模擬濃度的變化。乳化液濃度過(guò)低直接影響支架和液壓支柱的使用壽命;如果濃度過(guò)高，影響生產(chǎn)成本，就迫切需要一個(gè)適合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的高精度實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。在濃度測(cè)定方面，外部泵站的測(cè)定方法已從手工法改為自動(dòng)混合法，這是乳化液制備方法的趨勢(shì)。乳化液在合理穩(wěn)定濃度下的制備是國(guó)內(nèi)外制造商的一個(gè)研究項(xiàng)目。大多數(shù)新型乳液罐都有自動(dòng)給液裝置，但自動(dòng)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(dòng)調(diào)整，測(cè)量的準(zhǔn)確性不能保證。

三、利用光學(xué)散射和透射對(duì)乳化液污染度檢測(cè)的原理

光學(xué)透射方法測(cè)量原則：遼寧工業(yè)大學(xué)提出了一種檢測(cè)紅光外乳化液污染程度的方法，對(duì)于已知的固定溶液，當(dāng)入射光的波長(zhǎng)固定時(shí)，只要能測(cè)量吸收能量A，即可測(cè)量溶液的污染程度;當(dāng)入射光I0的強(qiáng)度保持不變時(shí)，只需測(cè)量透射光I的強(qiáng)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(qiáng)度;I0是入射光的強(qiáng)度;k為吸收系數(shù);c濃度;a是厚度。光學(xué)散射法測(cè)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(dāng)光源透過(guò)不同污染度的乳化液，當(dāng)光源遇到液體噴射形式的分散模擬時(shí)，會(huì)向四周分散，發(fā)生光學(xué)散射現(xiàn)象，然后光功率檢測(cè)，可以確定其污染程度。光學(xué)散射測(cè)量原理：乳化液實(shí)際上是水中含有乳化油油滴，使得水原來(lái)無(wú)色透明變?yōu)榛鞚?，?jīng)過(guò)光學(xué)散射方法檢測(cè)液體中顆粒的散射光強(qiáng)度也可以反映出液體的混濁度，因?yàn)槿榛褐幸欢〝?shù)量的乳化油以液體的形式進(jìn)入水中，濃度的變化也可能是一種濁度的變化。

四、利用光學(xué)散射和透射對(duì)乳化液污染度的實(shí)驗(yàn)研究

物理原理分析結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)幾個(gè)試驗(yàn)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(cè)試光功率。比較不同污染度的乳化液對(duì)光功率的影響程度。乳化液配置：準(zhǔn)備原液，AC 0～5，Coal5～10，F(xiàn)e5～10μm。一個(gè)100mL量筒，三個(gè)10mL量筒，三個(gè)滴管，配置不同污染類別的乳化液。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，準(zhǔn)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(duì)污染程度進(jìn)行試驗(yàn)。在配置過(guò)程中，原液數(shù)量非常少。用量筒量取完倒入瓶中的時(shí)候，一部分原料粘在量筒的壁上，從而減少乳化液的污染，標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到。然量筒本身是有這個(gè)設(shè)計(jì)來(lái)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(yàn)階段還可能出現(xiàn)其他情況，因此，必須檢驗(yàn)乳化液，以確保以下實(shí)驗(yàn)的結(jié)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(jì)和紅光筆表面的同一水平線上兩側(cè)，讀取性能值，測(cè)量透射比;接下來(lái)，將光學(xué)功率計(jì)裝置移至玻璃一側(cè)比色皿，與紅光筆成90度，讀取功率值，并測(cè)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(fù)上述步驟，得出不同污染度的乳化液與光功率的關(guān)系。

乳化液污染與光的光學(xué)散射功率其結(jié)果是成正相關(guān)，污染越嚴(yán)重，光學(xué)散射功率越大;乳化液污染度與光學(xué)透射功率成負(fù)相關(guān)，即污染程度越高，透射功率越低。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們可以研制出一種更可靠、更實(shí)用的新型乳化液污染度檢測(cè)方法。

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