A C-1型加工中心电离型气雾过滤器的设计研究

陈 娟，刘新玲，李海庆

（潍坊职业学院，山东 潍坊 262737）

在空气净化中，如何高效收集油雾气体，如何高效净化处理气体是关键问题，直接影响净化后气体的干净程度。

1 设计背景以及意义

（1）设计背景。由于我国自动化行业起步较晚，国内对机械加工过程中产生的气雾污染认识还比较少，在气雾处理方面不重视，因此对气雾处理方面的研究仅仅处于初级阶段，缺乏理论研究，只能凭借平常积累的经验对加工的雾状物进行简单的收集以及简易处理，在一定程度上存在盲目性和不确定性。国内市场油雾过滤器，其目的仅仅为实现收集设备产生的油雾气体，并将其冷凝排放，并不能达到将微小颗粒固体、有害气体进行真正的回收与处理。

（2）设计意义。为切合国家发展理念，坚持绿色发展，推动低碳循环发展，建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系。项目组自主研发设计全封闭电离型气雾过滤器，将机械加工过程中产生的气雾、油雾进行收集，再通过高压静电电离收集，且过滤层可长期使用、定期更换，达到99.8%的净化效果。

2 设计方案

该气雾过滤器采用密封舱式机构，主要由油雾收集舱，前置过滤系统，静电高压电离系统，静电收集系统，后置过滤系统以及电气控制系统等组成。根据库伦定律，两个带电体之间互相作用力的大小与其所带电量乘积成正比，与其之间距离平方比成反比，电场上任何一点电场强度在量值和方向上等于单位正电荷在该点所受作用力。图1为静电高压气雾过滤器效果图。

图1 静电高压气雾过滤器效果图

（1）前置、后置过滤系统。鉴于整体过滤系统的可靠运行以及低维护费用，该系统的收集以及处理局采用分离型，避免了油雾对系统的侵蚀。前过滤系统采用离心风机带动高抛光漩涡式收集器对产生油雾的范围进行高效收集。

前置过滤器使用不锈钢丝过滤网，对绝大部分大颗粒油雾进行收集，可根据现场油雾种类和浓度选择不同配置，后置过滤器采用超密集过滤网与木炭组成夹层过滤网，电离后的气体再次过滤净化，达到标准排放要求。该产品所有使用的不锈钢过滤网以及超密夹层过滤网均采用屉式，便于后期的清理、维护、保养。

（2）静电高压电离系统。静电高压电离系统选用稳定的高压电源模块，污染油雾通过电离段时，利用高压电极丝和电极板间形成电场，将小颗粒油雾进行高压充电，使其带正电荷，当带电气雾通过收集段时，设置多层阴极板，由于带电正电荷小颗粒油雾与阴极电极的相互吸附作用，使油雾中的小颗粒全部吸附于阴极板中，使具有一定厚度的颗粒在自重作用下跌落在灰斗中，从而达到清除小颗粒物体的目的。

（3）电气控制系统。电离型气雾过滤器可作为单一装置与需气雾处理的设备进行连接，电气控制采用多重保护，包括电源稳压监控、电动机短路、过载、过电流保护以及防护门开关保护等，并预留信号交互接口，与需气雾处理的设备进行电气信号交互，达到过滤器的自动启停、报警输出与诊断，实现与使用设备的实时同步。

3 工作原理及性能分析

（1）工作原理。电离型气雾过滤器的工作原理是利用高压电场使油雾发生电离，气流中的小颗粒油雾荷电在电场作用下与气流分离。正极由不同断面形状的金属导线制成，叫放电电极。负极由不同几何形状的金属板制成，叫集尘电极。

电离型气雾过滤器的性能受油雾性质、设备构造和气流速等三个因素的影响。油雾的比电阻是评价导电性的指标，对除尘效率有直接的影响。比电阻过低，尘粒 难以保持在集尘电极上，致使其重返气流。比电阻过高，到达集尘电极的尘粒电荷不易放出，在尘层之间形成电压梯度会产生局部击穿和放电现象。这些情况都会造 成除尘效率下降。

电离型气雾过滤器的电源由控制箱、升压变压器和整流器组成。电源输出的电压高低对电离效率也有很大影响。因此，电离型气雾过滤器运行电压需保持40～75kV乃至100 kV以上。

（2）工作性能分析。 电离型气雾过滤器采用先进的设计理念，充分考虑人机工程学，采用一些列模块化设计，包括：集雾口的软连接、各过滤装置的抽屉式设计、电离系统的过载、短路保护以及电气控制系统，可实现与使用设备的工作运行状态实时监控、过滤器的故障输出与诊断，过滤器所有模块均采用机械结构与电气结构双重保护，最大程度的实现设备的保护功能。

经实验验证，该电离型气雾过滤器性能要求达到理论设计方案，并取得了较好的经济效益，静电式空气净化装置具有净化效率高，处理烟气、雾气量大，使用寿命长，运行费用低等优点。不仅用于磨床、齿轮加工、大型加工中心，也适用于加工时产生大量油雾、尘埃、油烟、乳化气雾的其他设备上。

4 结语

随着科学技术和工业发展水平的日益提高，人们对环境意识的增强，对操作环境空气污染的控制，对车间及生产场地空气污染的治理已不再是一种奢求，经过大量的实验测试，在电离式气雾过滤器中，采用叶轮将空气流动放大作为油雾抽吸装置，从性能上完全满足油雾抽吸的需求。而叶轮与传动电机之间防护密封良好，油雾不会传入传动装置，降低了后期的维修问题。

采用电离法作为油气的分离方法，结构简单，安装、维修方便，工作连续可靠，成本低，易于清洗，易于实现自动控制，可收集1um以下颗粒，且能耗低，被吸附的油雾粒子，聚集为油滴留下。

目前国内对油雾的处理很少有相对应的理论研究报告，其设计的全封闭电离型气雾过滤器，在结构性能设计上有更好的突破。通过空气流动学的加入，对油雾冷却预分离有了更好的效果，全封闭电离型气雾过滤器外形能很好融入机场设计风格，可实现批量化生产。总之全封闭电离型气雾过滤器有很大的发展机遇，市场需求及产业化前景良好。

［1］刘天琪，邱晓燕.电力系统分析理论［M］.北京：科学出版社，2005.

［2］王凤鸣.静电除尘器荷电粒子在电场中的运动方式研究［D］.河北：河北大学，2006.

［3］GB13223-2001，大气污染物排放标准［S］.北京：中国环境科学出版社，2011.