Лучшее решение для борьбы с масляным туманом учитывает конкретные технологические процессы предприятия.

Современные обрабатывающие центры отличаются от центров предыдущих поколений. Современные станки обеспечивают гораздо более высокую скорость обработки и более высокое давление подачи смазочно-охлаждающей жидкости. При этом генерируются большие объемы мельчайших частиц тумана (2 микрона и менее), которые необходимо улавливать с помощью туманоуловителя или системы улавливания масляного тумана. Эффективная фильтрация воздуха с целью задержания этих мельчайших частиц — очень сложная задача. При неправильном подходе к улавливанию тумана смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) он может представлять опасность для здоровья и безопасности работников, не говоря уже о трудностях с их привлечением и удержанием. Понимание различий между разными технологиями улавливания масляного тумана может помочь в проектировании системы улавливания, оптимизированной с учетом технологических процессов на конкретном предприятии и обеспечивающей более безопасные условия работы.

Что делает масляный туман опасным?

Туман СОЖ образуется, когда в процессе механообработки или шлифования на эту жидкость воздействуют механические силы. Масляный туман попадает в воздух из-за высокого давления подачи СОЖ, высокой скорости перемещения металлорежущий инструмента и трения между инструментом и заготовкой. Этот туман может проникать в окружающий воздух рабочего пространства, создавая риск вдыхания работниками или вызывая у них раздражение слизистой оболочки глаз. Из-за небольшого размера частиц тумана современных жидкостей СОЖ потенциальный риск вдыхания возрастает, потому что в отдельных случаях субмикронные частицы могут проникать глубже в легкие.¹

Длительное воздействие тумана СОЖ может привести к различным проблемам со здоровьем, включая респираторные заболевания. Известно, что профессиональная бронхиальная астма является одним из самых распространенных профессиональных заболеваний и требует значительных затрат на лечение и выплату компенсаций работникам.²

Управление по технике безопасности и гигиене труда США (OSHA) признает эти опасности и устанавливает предельно допустимые концентрации масляного тумана определенных типов. Это означает, что во исполнение требований управления OSHA работодатели обязаны тщательно контролировать качество воздуха.

¹ Агентство охраны окружающей среды США: воздействие твердых частиц (ТЧ) на здоровье человека и окружающую среду (на английском языке).

² Центры по контролю и профилактике заболеваний: Национальный институт США по охране труда и производственной санитарии (NIOSH): смазочно-охлаждающие жидкости (на английском языке).

Снижение рисков

Рекомендованный институтом NIOSH метод «Иерархическая структура средств контроля» позволяет составить дорожную карту для реализации эффективных мер борьбы с опасным воздействием тумана СОЖ.

Как предусмотрено этой иерархической структурой, компания должна внедрить практические осуществимые технические средства контроля, такие как локальная система вытяжной вентиляции, чтобы снизить уровень опасного воздействия, если невозможно его полностью устранить или заменить в рамках технологического процесса.

Примерами местных систем вытяжной вентиляции для улавливания тумана СОЖ являются:

• индивидуальная система;
• модульная система;
• централизованная система.

По вопросам оценки и выбора подходящей системы технических средств контроля целесообразно и рекомендуется обращаться к доступным и хорошо информированным специалистам. Они помогут создать достаточно эффективную систему, которая будет соответствовать требованиям стандартов на начальном этапе и в дальнейшей перспективе. В случае какого-либо изменения локальной системы вытяжной вентиляции подлежит переоценке и система технических средств контроля.

Принцип работы улавливателей масляного тумана

Основным назначением улавливателя тумана является задержание капель тумана и дыма, содержащихся в потоке воздуха. Для выполнения этой задачи улавливатель тумана должен обеспечить коалесценцию, то есть объединение, маленьких капель в более крупные и последующий слив уловленной жидкости. Капли тумана, содержащиеся в потоке воздуха, могут задерживаться разными способами, включая многоступенчатую фильтрацию, электростатическое осаждение и инерционную сепарацию. В силу необходимости более эффективного улавливания мельчайших частиц тумана фильтрация с помощью различных фильтрующих материалов заменила старые технологии и стала стандартным решением для многих производителей.

В пылесборниках, основным средством улавливания тумана в которых является фильтрующий материал, обычно используется несколько фаз гравитационного слива. Это позволяет выбирать конкретный фильтрующий материал для каждой фазы исходя из количества и размера образующихся капель.

Одной из задач при фильтрации тумана является поиск баланса между необходимостью обеспечить эффективность его улавливания и необходимостью слива капель. Повышенной эффективности фильтрации можно добиться за счет использования плотно упакованных волокон меньшего размера, но для скрепления более мелких волокон в продаваемых сегодня фильтрах используются смолы, которые препятствуют эффективному сливу коалесцированных капель жидкости. 

Это может быть проблемой, поскольку фильтры, изготовленные из мелких плотно упакованных волокон, могут легко закупориваться захваченными частицами, из-за чего увеличивается перепад давления, снижаются скорости улавливания и сокращается срок службы фильтров (Рисунок 1).

Когда фильтрующий материал изготавливается из крупных волокон, характеристики слива значительно улучшаются, но способность фильтрующего материала задерживать капли тумана (особенно более мелкие) серьезно снижается. Усовершенствованный фильтрующий материал, состоящий из смеси мелких и крупных стеклянных волокон, не скрепленных смолой, обеспечивает превосходный слив жидкости (Рисунок 2). 

Ступени фильтрации с помощью разных фильтрующих материалов

Одним из способов добиться одновременно и высокой эффективности, и эффективного слива является многоступенчатая фильтрация с использование разных слоев фильтрующих материалов. Если на какой-то из ступеней фильтрации хороший слив не обеспечивается, то соответствующие фильтры могут забиться и эффективность улавливания снизится.

1. Многие улавливатели тумана имеют слой предварительной фильтрации, который обычно состоит из крупных волокон, ячеистого материала или металлической сетки, которые улавливают самые крупные капли и позволяют им легко стекать.
2. Второй, или основной, слой улавливает большинство оставшихся капель с помощью более высокоэффективного фильтрующего материала, но при этом тоже обеспечивает надлежащий слив.
3. В качестве фильтра тонкой очистки обычно используется фильтр HEPA (эффективность 99,97 % для частиц размером 0,3 микрона) или DOP (эффективность 95 % для частиц размером 0,3 микрона).

Некоторые улавливатели с фильтрами рукавного типа оснащаются упругим волокнистым фильтрующим материалом. Эти фильтры не содержат много смолы, поэтому они обеспечивают нормальный слив шлифовальной мути или липких жидкостей и отличаются приличной эффективностью. Однако их внутренняя структура не очень устойчива. Со временем волокна фильтрующего материала соединяются вместе, вызывая увеличенный перепад давления, снижение скорости потока воздуха и снижение эффективности фильтрации.

Конструкция системы улавливания масляного тумана

Даже когда для достижения наивысшей эффективности используются фильтры тонкой очистки HEPA, крайне важно, чтобы вся система в целом была правильно спроектирована. Ниже перечислены факторы, которые следует учитывать при проектировании локальной системы вытяжной вентиляции и улавливания масляного тумана, которая соответствует потребностям конкретных процессов предприятия.

• Часы работы • Время цикла
• Тип металла и процесса обработки
• Тип жидкости СОЖ
• Давление подачи жидкости
• Наличие мельчайшей металлической стружки
• Тип, размер частиц и количество тумана
• Целевые показатели эффективности и улавливания масляного тумана (необходимая скорость потока воздуха)
• Возможность изменения конфигурации и опции пылесборника (особенности)
• Потребности предприятия

Цель состоит в том, чтобы спроектировать систему, которая улавливает воздух, содержащий частицы масляного тумана, при наименьшем необходимом для этого потоке воздуха. Если поток воздуха будет слишком слаб, то результаты улавливания окажутся неудовлетворительными и воздух с частицами масляного тумана сможет просачиваться через открытые двери, попадая в окружающий воздух или зоны рабочего пространства. Если поток воздуха будет слишком силен, то это грозит неоправданными потерями энергии на подачу лишнего воздуха в пылесборник и значительным сокращением срока службы фильтров. Чтобы помочь оптимизировать поток воздуха, важно подобрать вентилятор подходящего размера, который поддерживал бы необходимую скорость улавливания в вытяжной системе и восполнял статические потери, возникающие при прохождении потока через систему.

Методы определения размеров 

Ключевым фактором обеспечения эффективной работы и стабильных результатов улавливания масляного тумана является размер вентилятора пылесборника, который должен обеспечивать указанный поток воздуха и необходимое статическое давление в системе. Поток обычно измеряется в кубометрах в час или кубических футах в минуту (или дюймах водяного столба). Для определения требуемого потока воздуха используются разные методы.

Кратность воздухообмена: используется для локализации тумана при закрытых дверцах на станках с герметичным корпусом.

Расчет: объем корпуса станка (фут³) × 3–5 обменов в минуту = общий поток воздуха (фут³/мин)

Размер открытой зоны: используется для локализации тумана при закрытых или открытых дверцах на станках с герметичным корпусом.

Расчет (для вертикальной дверцы): все открытые зоны (фут²) × 50 фут/мин = общий поток воздуха (фут³/мин) Расчет (для вертикальной дверцы с крышей): все открытые зоны (фут²) × 75 фут/мин = общий поток воздуха (фут³/мин)

Размер для всей окружающей зоны: используется, только когда системы улавливания у источника не являются подходящей опцией.

Расчет: объем помещения (фут³) × 10–20 минут на обмен = общий поток воздуха (фут³/мин)

То, какая методика определения размеров для станков с герметичным корпусом подходит лучше всего, зависит от желаемых рабочих показателей. Например, если требуется локализовать распространение тумана и обеспечить четкость просмотра при закрытых дверцах станка, то подойдет метод кратности воздухообмена. А метод размера открытой зоны обеспечит локализацию тумана за счет поддержания пониженного давления воздуха внутри станка даже при открытых дверцах или зонах. Уравнения могут потребовать корректировки путем ввода дополнительных членов, учитывающих способ применения и конструкцию оборудования. Дополнительные рекомендации для конкретных условий применения можно получить у консультанта по очистке промышленного воздуха.

Что все это значит для покупателя системы улавливания масляного тумана?

Принимая решения о наиболее подходящих способах борьбы с масляным туманом и защиты сотрудников, следует учитывать множество факторов. Лучше понимая природу образования масляного тумана и связанных с ним опасностей, вы можете оценить различные системы его улавливания, выбрать ту, которая лучше всего подходит для ваших конкретных процессов, и проследить за тем, чтобы вся система была оптимизирована и обеспечивала постоянную эффективность работы. Смело обращайтесь к квалифицированному специалисту или в компанию Donaldson, чтобы получить поддержку по продукции и способам ее практического применения и получить в итоге оптимальное решение для снижения рисков, связанных с масляным туманом, на своем предприятии.

Дополнительные ресурсы

Смазочно-охлаждающие жидкости: стандарты | Управление по охране труда и производственной санитарии США (osha.gov)

Промышленная вентиляция: руководство по рекомендуемым методам (ACGIH, 1998) (на английском языке); содержит общие рекомендации по рециркуляции выпускного воздуха.