乳化液污染度检测方法研究

孙艳茹 姚坤朋

摘要：液压支架重要组成部分是乳化液，是传动介质，作用是润滑。本文主要介绍了乳化液污染度检测的状况。据此展开研究，主要研究了光学散射方法和光学混浊度法。运用这两种方法分别检测受污染乳化液的散射功率和透射功率。通过对多组不同污染程度的乳化液与其光学性能的实验数据对比。得出乳化液污染度越高，其散射功率越大，其透射功率越小的结论。

关键词：乳化液;污染度;散射;透射;浊度检测

乳化液在液压系统中具有血液效应。其乳化油比例，换句话说，浓度评价是一个重要的指标。乳化液浓度是否适当直接影响液压元件（如支架和支柱）的寿命和生产成本。必须精确控制3%至5%的配比浓度。我国大部分钢铁行业目前都采用传统方法确定乳化液浓度，精度检测较低。为配制乳化液，对于一些钢铁行业，迫切需要能够实现乳化液浓度的自动配比、还能对其浓度进行在线检测的一种装置，为此我们把乳化液浓度的检测和配比结合起来，实现乳化液浓度的自动配比和在线检测。

一、慨况

乳化液有许多优点：稳定性高、良好的安全性、经济实用。但是乳化液的使用还面临这很多难题。乳化液的基础油和水的比例精确度无法提高，新型的自动配比技术还不完善。1990年代初，我国每年有50万根因为腐蚀而损坏的液压支柱。如果沒有调节好乳化液的酸碱性腐蚀将会更加严重。此外，乳化液的稳定性不够，容易泄漏。乳化液是一种与水混合的分子乳化油。污染后很难通过过滤方式清除防锈剂、乳化剂等添加剂。乳化液本身也能自我污染，严重缩短使用寿命。液压元件和装置繁殖霉菌，糜烂发臭在使用和储存时间过长时容易产生。液压元件通常以空穴和气蚀为特征，大大缩短液压元件的寿命。所以对于乳化液的浓度检测方法创新，找到及时准确的技术手段极为必要，这将大大促进乳化液的使用寿命，降低工业成本。乳化液污染的主要检测方法有重量分析、折光仪法及显微镜法。重量分析通过测量单个液体体积的质量来确定粒子的污染程度。这种方法易于使用，成本较低，但时间较长，分析频率较低。显微镜分析利用微孔滤膜法过滤乳液，收集过滤后的颗粒，与现有标准污染水平进行比较，确定污染大小。显微镜法检测时间长，准确性很大程度上取决于操作员的经验和主观性。折光仪法通过检测光在待测乳化液中的折射率大小来判断其污染程度，操作简单，但是需要人工采样和目视读数，主观性太大。

二、乳化液浓度检测、配比現状和发展趋势

在我国，大多数传统的乳化液浓度控制方法都是通过折光仪和破乳法来实现的。这两种方法都需要人工取样和目视测量，没有一种方法可以在线监测模拟浓度的变化。乳化液浓度过低直接影响支架和液压支柱的使用寿命;如果浓度过高，影响生产成本，就迫切需要一个适合生产现场的高精度实时控制系统。在浓度测定方面，外部泵站的测定方法已从手工法改为自动混合法，这是乳化液制备方法的趋势。乳化液在合理稳定浓度下的制备是国内外制造商的一个研究项目。大多数新型乳液罐都有自动给液装置，但自动化程度较低，仅限于液压或电磁控制阀。在一定程度上，它还取决于手动调整，测量的准确性不能保证。

三、利用光学散射和透射对乳化液污染度检测的原理

光学透射方法测量原则：辽宁工业大学提出了一种检测红光外乳化液污染程度的方法，对于已知的固定溶液，当入射光的波长固定时，只要能测量吸收能量A，即可测量溶液的污染程度;当入射光I0的强度保持不变时，只需测量透射光I的强度即可确定溶液的污染程度。LgI/I0=KCa此公式中，其中I是透射光的强度;I0是入射光的强度;k为吸收系数;c浓度;a是厚度。光学散射法测量原理：以2-15mg/l的乳化油分散于水中，水中以液滴的形态分布。当光源透过不同污染度的乳化液，当光源遇到液体喷射形式的分散模拟时，会向四周分散，发生光学散射现象，然后光功率检测，可以确定其污染程度。光学散射测量原理：乳化液实际上是水中含有乳化油油滴，使得水原来无色透明变为混浊，经过光学散射方法检测液体中颗粒的散射光强度也可以反映出液体的混浊度，因为乳化液中一定数量的乳化油以液体的形式进入水中，浓度的变化也可能是一种浊度的变化。

四、利用光学散射和透射对乳化液污染度的实验研究

物理原理分析结果表明，经过几个试验比较，阐释了浓度变化散射和透射功率的影响。我们用红光照射比色皿，测试光功率。比较不同污染度的乳化液对光功率的影响程度。乳化液配置：准备原液，AC 0～5，Coal5～10，Fe5～10μm。一个100mL量筒，三个10mL量筒，三个滴管，配置不同污染类别的乳化液。根据实验要求，准备8种乳化液，为2、3、4、5、8、10、12、15 mg/L。制备乳化液后，必须对污染程度进行试验。在配置过程中，原液数量非常少。用量筒量取完倒入瓶中的时候，一部分原料粘在量筒的壁上，从而减少乳化液的污染，标准达不到。然量筒本身是有这个设计来抵消乳化液的损失，但是由于乳化液液呈油性，粘度比水高，损失的值更大，此外，在试验阶段还可能出现其他情况，因此，必须检验乳化液，以确保以下实验的结果可信且令人信服。方法：比色皿中将水滴入，将比色皿放置在光功率计和红光笔表面的同一水平线上两侧，读取性能值，测量透射比;接下来，将光学功率计装置移至玻璃一侧比色皿，与红光笔成90度，读取功率值，并测量光散射。然后，在大约三分之二的比色皿中滴入乳化液，并重复上述步骤，得出不同污染度的乳化液与光功率的关系。

乳化液污染与光的光学散射功率其结果是成正相关，污染越严重，光学散射功率越大;乳化液污染度与光学透射功率成负相关，即污染程度越高，透射功率越低。通过这个实验，我们可以研制出一种更可靠、更实用的新型乳化液污染度检测方法。

参考文献

[1]周献云.乳化液在煤矿的应用[J].润滑与密封，2019，（3）：85-87.

[2]王大，等.乳化液浓度自动检测配比系统[J]中国矿业大学学报，2019.3，32（1）：9-15.

[3]王光龙.乳化液浓度的检测与自动配比[J].煤矿机械，2019，（7）：45-46.

安钢集团冷轧有限责任公司 河南 安阳 455000