機(jī)械真空泵的電子油霧凈化原理與流程

2009-04-09 張以忱 東北大學(xué)

機(jī)械真空泵的凈化原理及流程

       電子油霧凈化系統(tǒng)是一種對(duì)機(jī)械真空泵排氣油霧進(jìn)行凈化處理的高效油霧凈化設(shè)備。電子油霧凈化系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵在于利用了常氣壓電暈放電技術(shù)對(duì)油霧進(jìn)行處理。其基本方法是根據(jù)氣溶膠的分化原理,采用兩步法來(lái)凈化油霧,首先利用冷卻裝置減低含有油滴氣體的體積及運(yùn)動(dòng)能量,從而增加分子間的吸引力,再利用機(jī)械分離系統(tǒng)分離出較大油滴,然后利用高電壓形成高壓靜電場(chǎng),在大氣壓力下通過(guò)高電壓電暈放電作用將氣流中的較小油滴顆粒加以炭化捕集。

        系統(tǒng)的凈化流程如圖31所示,一般來(lái)說(shuō)電子油霧凈化系統(tǒng)的本體壓力損失不會(huì)大于200 Pa,因此并不是所有的系統(tǒng)內(nèi)必須配置抽風(fēng)機(jī),只有在某些排氣阻力太大的系統(tǒng)上才需要設(shè)置。

機(jī)械真空泵的電子油霧凈化 

圖31 油霧凈化系統(tǒng)流程圖

        油霧被排出油封機(jī)械泵后,首先經(jīng)過(guò)機(jī)械分離系統(tǒng)產(chǎn)生分化,此過(guò)程為物理作用過(guò)程,油霧中的油滴不發(fā)生化學(xué)變化。機(jī)械分離系統(tǒng)的核心在于迷宮分離系統(tǒng),有時(shí)也輔助以吸附過(guò)濾系統(tǒng)。分離系統(tǒng)根據(jù)其每階段構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),采用多種形狀、多層分離板進(jìn)行攔截處理。在減弱油滴的運(yùn)動(dòng)能量后將其攔截在分離板的表面。由于油滴的運(yùn)動(dòng)為布朗運(yùn)動(dòng),油滴會(huì)自動(dòng)擴(kuò)散至整個(gè)機(jī)械分離系統(tǒng)表面,在通過(guò)分離系統(tǒng)的不等規(guī)則的間隙后,較大的油滴就會(huì)從氣流中脫離出來(lái),吸附在分離板表面上產(chǎn)生沉積。

        經(jīng)過(guò)機(jī)械分離系統(tǒng)處理過(guò)的油霧被轉(zhuǎn)入高壓靜電場(chǎng)多級(jí)發(fā)生器中,多級(jí)發(fā)生器在28~30 kV的電壓作用下產(chǎn)生高壓靜電場(chǎng)(在工作時(shí)靜電場(chǎng)產(chǎn)生紫光,由于紫光中含有紫外線,用戶盡量不要長(zhǎng)時(shí)間注視紫光)。通過(guò)脈沖、監(jiān)控、自動(dòng)保護(hù)電路產(chǎn)生強(qiáng)有力的瞬間吸放及高電壓電暈放電,空氣中的氧氣(O2)經(jīng)過(guò)靜電場(chǎng)時(shí)被荷電,從而被碰撞分離后產(chǎn)生臭氧(O3),在電場(chǎng)力的作用下臭氧及油霧朝集塵極運(yùn)動(dòng),當(dāng)經(jīng)過(guò)靜電場(chǎng)的尖端放電處時(shí),油霧中的油滴就被臭氧的極強(qiáng)氧化作用所裂解而產(chǎn)生炭化,同時(shí)在整個(gè)靜電場(chǎng)中炭化的粉末也帶有電荷,在電場(chǎng)力的作用下使炭化粉末朝下一級(jí)的靜電場(chǎng)的集塵極運(yùn)動(dòng),進(jìn)行進(jìn)一步的催化、氧化并徹底分解,從而被吸附、收集,在此過(guò)程中,油霧中的油滴被裂解炭化,油滴的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了根本變化。

        其次,空氣中的氧氣被高壓電暈放電氧化而產(chǎn)生的臭氧本身具有殺菌、消毒的作用,因此在一定程度上經(jīng)過(guò)油霧凈化系統(tǒng)處理的氣體會(huì)被殺菌消毒,在一定程度上這種消毒作用會(huì)給用戶帶來(lái)工作環(huán)境上的凈化,用戶使用時(shí)最終會(huì)得到干凈清潔的空氣。

       對(duì)于液滴氣溶膠,當(dāng)液滴上的電荷數(shù)增加而使得電荷相互排斥的力大于液滴的表面張力時(shí),液滴在此作用下則會(huì)破裂,形成更小的液滴。因此一般來(lái)說(shuō),在油霧凈化系統(tǒng)電場(chǎng)內(nèi)的油滴直徑要小于0.1μm。對(duì)于小于0.1μm 的粒子,由于單極性離子擴(kuò)散而產(chǎn)生的油滴及炭化粉末擴(kuò)散帶電為荷電的主要形式。因此如何使帶電油滴及炭化粉末與系統(tǒng)產(chǎn)生的臭氧發(fā)生充分混合后產(chǎn)生充分碳化就成為了關(guān)鍵因素。提高系統(tǒng)的后級(jí)凈化效率的關(guān)鍵也在于此,因此在設(shè)計(jì)上應(yīng)保證能產(chǎn)生足夠濃度的臭氧并保證帶電油滴及炭化粉末與臭氧的混合比。

機(jī)械真空泵的電子油霧凈化系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)

        (1)由于電子油霧凈化系統(tǒng)的原理為常氣壓電暈放電技術(shù),所以當(dāng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)定型后,凈化系統(tǒng)在一定時(shí)間段內(nèi)只能對(duì)一定量的油霧進(jìn)行處理,也就是說(shuō)在一定時(shí)間段內(nèi),凈化系統(tǒng)并不無(wú)限制地進(jìn)行凈化處理,因此在實(shí)際使用時(shí)為達(dá)到良好的效果,系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)配合以重力油氣分離裝置,如旋風(fēng)分離器等,盡量不要單獨(dú)使用電子油霧凈化系統(tǒng)來(lái)處理油霧(參見(jiàn)圖31)。這重力油氣分離裝置起油氣分離預(yù)處理的作用,電子油霧凈化系統(tǒng)僅僅當(dāng)作油霧捕集器使用,在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中二者配合使用后對(duì)油霧的去除效率可以達(dá)到令人滿意的水平。

        (2)同大多數(shù)機(jī)電一體化設(shè)備一樣,電子油凈化裝置同樣需要進(jìn)行周期性的清洗維護(hù),否則油霧凈化的效果會(huì)大大降低。一般來(lái)說(shuō)凈化裝置應(yīng)當(dāng)每二個(gè)月清洗一次,主要為檢查器件及清洗油污;另一方面,如果用戶使用油氣分離裝置預(yù)先去除大部分的油滴,則進(jìn)入電子油霧凈化系統(tǒng)的油滴可相應(yīng)減少,凈化系統(tǒng)的處理負(fù)荷也大大減輕,顯而易見(jiàn)在這種情況下,維護(hù)的時(shí)間間隔可以大大延長(zhǎng)。

        (3)電子油霧凈化裝置也有它的適用范圍與適用場(chǎng)合。在高壓靜電場(chǎng)內(nèi)存在電暈放電過(guò)程,在某些情況(例如絕緣失效)下極有可能會(huì)轉(zhuǎn)化產(chǎn)生火花放電,此時(shí)如果被排出氣體為易燃易爆氣體,則火花放電極有可能會(huì)導(dǎo)致易燃易爆氣體產(chǎn)生起燃或爆炸,因此此系統(tǒng)不適合在存在易燃易爆氣體的場(chǎng)合應(yīng)用,用戶在選型時(shí)應(yīng)當(dāng)特別注意到這一點(diǎn)。