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螺杆压缩机油中的水分影响及含量检测方法

更新时间:2024-05-24点击次数:274

工业用油是旋转设备最关键的问题之一。螺杆压缩机中油的两个主要作用是防止螺杆摩擦和冷却。随着从大气中吸收的空气的压力增加,其温度也会增加。事实上,压缩机螺杆出口温度可能超过 100°C。

 

然而,当大气被压缩时,其中的水分也会凝结。在这方面,压缩机分离器包含热压缩空气、油和水的混合物。例如,夏季在阿达纳(30°C,相对湿度 75%)运行的 55 kW 压缩机中,每天大约会凝结 100 升水。该量从螺杆出口输送至油分离器。综上所述,压缩机油中存在水分是不可避免的。


压缩机油中为何以及如何含有水?


由于从大气中吸收的空气中的水分在压力下凝结,油路中的水量增加。压缩机油可能含有一定量的溶解水,这是可以预料的。事实上,气相的水对系统没有显着影响。然而,特别是在低温下运行的压缩机中,随着压缩空气和油中保持气相水的能力下降,水蒸气会变成液相。

一个典型的问题是,在持续低容量运行的变速(变频)压缩机或无法达到理想工作温度的大型选定压缩机中,油路中存在比预期更多的液态水。这会损坏所有内部零件,特别是压缩机螺杆,影响压缩机性能,缩短设备寿命并导致突然停机。


检测和测量油中的水含量


测量油中水分含量的传统常见用途是将其确定为以 ppm(百万分之一)为单位的体积比或质量比。

体积:1ppmv 水 = 1 升水 / 1,000,000 升水    质量:1ppmm 水 = 1g 水 / 1,000,000g 水 

 

压缩机油中的水可以以图 1 所示的所有三种形式存在。其中最危险的是系统中的水凝结并保持游离状态。在这种情况下,油路中的流动将变成两相,并且会出现问题,特别是在初次启动和工作温度较低时。

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 图 1 压缩机油中水的形成 

虽然习惯上用 ppm 来表示油中的水分含量,但在生命系统中使用这种方法是不正确的。因为油的饱和点取决于温度和油的成分。即使压缩机系统中水的绝对量保持恒定,温度也会根据条件而变化。此外,随着时间的推移,油会发生化学和物理变化。这两个条件会改变油的成分,自然也会改变其饱和点。

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图2 油中水的温度关系


在图 2 中,在 30°C 下进行的第一次测量中,油中的水含量测得为 2000 ppm。


什么是水分活度aw)?


水分活度aw(水分活度)是类似于油中水分相对比例的物理性质。它是水的分蒸气压与相关温度下的最大蒸气压的比值。

aw = p / p0

p = 水的蒸气分压。该值取决于温度。p0 = 测量温度下水的饱和蒸气压。


在此温度下,饱和点为 3000 ppm。随着同一油的温度升高,饱和点也升高,在 80°C 时达到 5000 ppm。在第二种条件 (80°C) 下,油中的绝对湿度恒定为 2000 ppm,但凝结的距离随着温度的升高而增加。

油的含量,就像它的温度一样,是动态的。随着时间的推移,油中会发生化学变化,饱和点也会相应变化。因此,测量绝对湿度(或 ppm)来控制工业油路中的湿度会导致误导性的结果。

在该公式中,尽管绝对湿度和温度发生变化,但系统中的水距离冷凝的距离是通过两个自变量来测量的。需要注意的是,测量水分活度值的传感器也会测量温度并进行必要的校正。因此,从测量水分活度的传感器获取温度信息将有助于确认测量的准确性。

在图 2 中,尽管绝对湿度保持恒定,但在第一种情况下测得的水分活度为 0.67,在第二种情况下测得的水分活度为 0.4。这样,就可以更准确地分析我们距离凝结点还有多远。

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图 3 油水分测量传感器 (德国CS仪表 FO510)

使用图 3 所示的FO 510传感器可以测量工业油中水分活度 (aw) 的水分含量。水活度、温度和相对湿度值可以从此类传感器作为模拟信号接收,并且还可以与现代接口进行通信。

可应用于变压器用油、机油、润滑油、液压油、燃油燃料,具有许多优点。

· 高精度

电容式传感器非常灵敏,即使在较低的值下也能准确测量油中的水分。

· 耐用性

传感器坚固耐用,可在恶劣环境下使用。

· 易安装

仪表可通过 ½" 螺纹轻松安装。

 

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