GB 2626-2006《呼吸防護用品——自吸過濾式防顆粒物呼吸器》是我國勞動防護用品領域的一項強制性標準,在最初的實行階段并未能得到生產企業(yè)較好地落實,原因在于企業(yè)無能力購買檢測防塵口罩過濾效率的檢測儀器。為解決這個難題,國家勞動保護質量監(jiān)督檢驗中心經過3年時間,研發(fā)出價格適中、檢測準確、操作簡單的“全自動過濾材料測試儀”,并獲得2011年度“神華杯”中國職業(yè)安全健康協會科學技術獎三等獎。
2010年10月,北京市科學技術研究院組織召開了“全自動過濾材料測試儀的研發(fā)及應用”鑒定會,專家組一致認為:北京市科學技術研究院研制出的全自動過濾材料測試儀,解決了因缺少檢測設備而長期困擾我國呼吸防護裝備生產管理和質量控制的難題,對推動呼吸防護裝備的發(fā)展和保護從業(yè)人員職業(yè)安全健康具有重要意義。該測試儀還填補了國內同類測試設備的空白,儀器性能總體達到國際先進水平。
2012年7月,中國職業(yè)安全健康協會完成2011年度“神華杯”中國職業(yè)安全健康協會科學技術獎的評審工作,北京市勞動保護科學研究所國家勞動保護質量監(jiān)督檢驗中心(北京)與浙江朝暉過濾技術股份有限公司合作完成的“全自動過濾材料測試儀的研發(fā)及應用”項目獲得三等獎。
全自動過濾材料測試儀(以下簡稱“全自動測試儀”)究竟有哪些獨特之處?帶著這個問題,記者走訪了“全自動過濾材料測試儀的研發(fā)及應用”項目的負責人——國家勞動保護質量監(jiān)督檢驗中心(北京)主任楊文芬,請她來做一解答。
“為企業(yè)服務”
談及全自動測試儀的研發(fā)背景,楊文芬真誠地說道:“當時就是想著要為企業(yè)服務,把這個事做起來。”
為什么這么說呢?GB 2626-2006《呼吸防護用品——自吸過濾式防顆粒物呼吸器》自2006年12月1日實行以來,最初一段時間生產企業(yè)并不能很好地落實標準要求,矛盾主要集中在防塵口罩過濾效率的檢測。
當時,測試防塵口罩過濾效率的設備主要是國外公司生產的。雖然國外生產的過濾效率檢測儀集合了氣溶膠發(fā)生、氣溶膠濃度檢測、持續(xù)加載測試并記錄的功能,具有較高的技術含量,成為NIOSH(美國國家職業(yè)安全與健康協會)認證及廠家進行防塵口罩產品質量控制時的首選測試設備,但由于價格昂貴(單套價格約80萬元),國內只有幾家檢測機構購買了,并且檢測儀的耗材同樣需要進口,維護成本也很高。
楊文芬介紹說,國家勞動保護質量監(jiān)督檢驗中心(以下簡稱“質量監(jiān)督中心”)從2007年就開始關注這件事,并對全國各省市的近百家防塵口罩生產企業(yè)的檢測設備的配備情況進行調查,發(fā)現僅有個別外企和出口型生產企業(yè)共7家規(guī)模較大的企業(yè)購置了國外的檢測設備,其他絕大部分企業(yè)則尚未配備生產中測試過濾效率的檢測儀器。當然也有企業(yè)將生產出的防塵口罩送到檢測機構進行檢測的,但一來生產成本增加,二來也比較花費時間,不適宜推廣。
然而,我國防塵口罩需求量極大,盡管生產廠家眾多,但由于銷售價格低,生產利潤小,生產企業(yè)普遍規(guī)模小、實力弱,難以承擔這種價格昂貴的檢測設備。這一現狀嚴重影響了防塵口罩生產企業(yè)的質量控制能力,制約了我國防塵口罩整體質量水平的提高,同時也給國家相關部門對防塵口罩的監(jiān)管造成困難,成為提升我國呼吸防護用品整體水平的瓶頸。
針對這種情況,楊文芬說:“我們想把檢測儀器的價格降到最低,讓企業(yè)能夠接受,不僅價格適中,而且要檢測準確,操作簡單。”于是,質量監(jiān)督中心正式啟動研發(fā)“全自動過濾材料測試儀”項目。
技術創(chuàng)新實現先進適用
2010年,質量監(jiān)督中心的“全自動過濾材料測試儀”研制成功,并通過北京市科學技術研究院專家組的鑒定。
楊文芬介紹說,“全自動過濾材料測試儀”主要由氣溶膠發(fā)生系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成,因此,項目組重點針對這3個系統(tǒng)展開研究。
氣溶膠發(fā)生系統(tǒng)要滿足最基本的要求,即在進行防塵口罩過濾效率檢測時,檢測介質(NaCl氣溶膠和DOP氣溶膠,NaCl代表固體顆粒物,DOP代表油性顆粒物)粒徑需符合標準要求,這是保證檢測結果準確的重要保障。如何實現呢?質量監(jiān)督中心的項目組設計了一種氣溶膠發(fā)生器來達成目的,即試驗介質是由氣泵提供的空氣與氣溶膠發(fā)生器產生的氣溶膠混合而成的,氣溶膠發(fā)生器產生的NaCl氣溶膠和DOP氣溶膠的中位徑、幾何標準偏差等完全滿足檢測的需要。為保證氣溶膠濃度在測試過程中的穩(wěn)定性和持續(xù)性,項目組在氣溶膠發(fā)生器內設有一供氣系統(tǒng),控制輸入氣體的穩(wěn)定,這樣就使用于檢測防塵口罩過濾效率的氣溶膠濃度保持穩(wěn)定和不間斷。
楊文芬告訴記者,氣溶膠發(fā)生系統(tǒng)中用于控制氣溶膠顆粒尺寸的碰撞器這一技術成果還獲得國家的發(fā)明專利。同時,“全自動過濾材料測試儀”中運用的空氣過濾材料測試儀也獲得1項國家發(fā)明專利,還有用于去除大顆粒氣溶膠的碰撞器等3項實用新型專利。
“檢測系統(tǒng)可實時監(jiān)控顆粒物的濃度,在過濾效率測試過程中需要對過濾材料上下游空氣中的顆粒物濃度進行采集分析。”楊文芬深入介紹說,根據國內外過濾效率檢測方法的現狀及發(fā)展趨勢,質量監(jiān)督中心研發(fā)的“全自動過濾材料測試儀”采用激光粒子計數法作為測試手段。在粒子計數器中,顆粒物首先進入一個受到密集光照的測量空間,顆粒物穿越光敏區(qū)時引起光散射,特定空間角的光探測器感受到散射光后,將其轉換成電脈沖,脈沖高度即代表顆粒物的尺寸,單位時間內的脈沖數可以表明被測空氣中顆粒物的濃度。楊文芬補充說,這種粒子計數法是在傳統(tǒng)測試手段的基礎上有所改進和提高,可以同時測出顆粒物濃度及顆粒物直徑,滿足防塵口罩高效過濾材料的測試需求。
除了檢測結果準確外,生產企業(yè)還希望防塵口罩過濾效率檢測儀操作也比較簡單。怎樣能夠實現這一功能呢?楊文芬介紹說,質量監(jiān)督中心研發(fā)的“全自動過濾材料測試儀”采用國際前沿的數字全自動控制模式進行設計,測試中所有數據都能在微機上顯示、分析、處理,并且實現過濾效率測試過程中對阻力的實時測試。測試參數如風量等,都可以在微機中進行數字調節(jié),無需設置物理調節(jié)閥,操作十分便利,并且測試系統(tǒng)穩(wěn)定、噪聲低。相比傳統(tǒng)的配試劑、化學滴定等方法簡單許多,智能化程度較高,可以實現人機對話。這樣也便于生產企業(yè)的檢測員掌握和操作。
總體來說,“全自動過濾材料測試儀”擁有自主研發(fā)的氣溶膠發(fā)生器,可選擇性地去除大粒徑氣溶膠,實現檢測介質——氣溶膠粒徑分布的可控調節(jié),保證氣溶膠粒子的均一性;并且擁有自主設計的流量控制系統(tǒng),保證了氣溶膠發(fā)生氣源的穩(wěn)定性,排除外界空氣的干擾,提供一個獨立的測試環(huán)境。通過綜合采用增加激光亮度、降低光路噪聲、增強氣流穩(wěn)定性、多級稀釋、氣溶膠多級碰撞粒徑分布控制等技術方法,解決了高濃度測試中氣溶膠的發(fā)生和檢測等技術難題。更難得的是價格只有國外同類產品的1/4,性價比較高,易于操作和培訓,比較適合國內防塵口罩生產企業(yè)使用。
楊文芬還介紹說,目前他們研制的 “全自動過濾材料測試儀” 已有40余臺投入使用,生產企業(yè)很高興能夠使用這種性價比較高的過濾效率測試儀器,不僅有利于防塵口罩生產中的質量控制,也方便防塵口罩出廠時的質量控制。此外,“全自動過濾材料測試儀”的研究應用,還有利于促進特種勞動防護用品市場規(guī)范化,提高粉塵作業(yè)場所職業(yè)危害的防護水平。