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螺桿壓縮機油中的水分影響及含量檢測方法

更新時間:2023-05-24點擊次數:266

工業用(yong)油(you)是旋轉設(she)備(bei)最關鍵的(de)問題(ti)之一。螺(luo)桿(gan)壓縮(suo)機中油(you)的(de)兩個(ge)主要作用(yong)是防(fang)止螺(luo)桿(gan)摩擦和冷卻。隨著(zhu)從大氣(qi)中吸收的(de)空氣(qi)的(de)壓力增加,其溫(wen)(wen)度(du)也會(hui)增加。事(shi)實上,壓縮(suo)機螺(luo)桿(gan)出口溫(wen)(wen)度(du)可(ke)能超(chao)過 100°C。

 

然而,當(dang)大氣被壓縮時,其中的(de)水分(fen)也會凝結(jie)。在(zai)這方(fang)面,壓縮機分(fen)離器包(bao)含熱壓縮空氣、油和水的(de)混(hun)合物。例如,夏季在(zai)阿達納(30°C,相對(dui)濕度 75%)運(yun)行(xing)的 55 kW 壓(ya)縮(suo)機(ji)中(zhong),每(mei)天(tian)大約會凝(ning)結 100 升水(shui)。該量從(cong)螺桿(gan)出口輸送至油分離(li)器。綜上所述,壓(ya)縮(suo)機(ji)油中(zhong)存在水(shui)分是不(bu)可(ke)避(bi)免的。


壓縮機油中為何以及(ji)如何含有水(shui)?


由(you)于從大氣(qi)中吸收的空氣(qi)中的水(shui)(shui)分在(zai)壓力下(xia)凝(ning)結(jie),油路中的水(shui)(shui)量增加。壓縮機(ji)油可能含有一定(ding)量的溶解水(shui)(shui),這是可以預(yu)料的。事實上,氣(qi)相的水(shui)(shui)對系統(tong)沒有顯著(zhu)影響。然而,特別是在(zai)低溫下(xia)運行(xing)的壓縮機(ji)中,隨(sui)著(zhu)壓縮空氣(qi)和油中保持氣(qi)相水(shui)(shui)的能力下(xia)降(jiang),水(shui)(shui)蒸(zheng)氣(qi)會變成液相。

一個典型的問題是,在(zai)持續低容量運行的變速(變頻)壓(ya)(ya)縮(suo)機或無(wu)法(fa)達到(dao)理想工(gong)作溫(wen)度的大型選定壓(ya)(ya)縮(suo)機中,油路(lu)中存(cun)在(zai)比預期更多的液態水(shui)。這會損(sun)壞(huai)所有(you)內(nei)部零(ling)件,特(te)別是壓(ya)(ya)縮(suo)機螺(luo)桿,影響壓(ya)(ya)縮(suo)機性能(neng),縮(suo)短設備壽命并(bing)導致突(tu)然停機。


檢測和測量油中的水(shui)含量


測量油中水(shui)分含(han)量的傳統常見用途是將(jiang)其(qi)確定為以 ppm(百萬分之一)為單位的(de)體積比或質量比。

體積(ji):1ppmv 水(shui) = 1 升水(shui) / 1,000,000 升水(shui)    質量:1ppmm 水(shui) = 1g 水(shui) / 1,000,000g 水(shui) 

 

壓縮機油中(zhong)的水可以以圖 1 所(suo)示的所(suo)有(you)三種(zhong)形(xing)式存在(zai)。其中(zhong)(zhong)最(zui)危險的是系統中(zhong)(zhong)的水凝結并保持游離狀態(tai)。在(zai)這種(zhong)情況下,油路中(zhong)(zhong)的流動將變成兩相,并且會(hui)出現問題,特別是在(zai)初次啟(qi)動和工作溫度較(jiao)低時。

圖片

 圖 1 壓(ya)縮機油中水的形(xing)成 

雖然習慣上用 ppm 來表示(shi)油(you)中(zhong)的(de)水(shui)分含量(liang),但在生命系統中(zhong)使用這(zhe)種方法(fa)是不正確的(de)。因為油(you)的(de)飽(bao)和(he)(he)點(dian)取(qu)決(jue)于溫(wen)度(du)和(he)(he)油(you)的(de)成(cheng)分。即使壓(ya)縮機系統中(zhong)水(shui)的(de)絕對量(liang)保持(chi)恒定,溫(wen)度(du)也會根據條件而變化(hua)。此外(wai),隨著時間(jian)的(de)推移,油(you)會發生化(hua)學和(he)(he)物理變化(hua)。這(zhe)兩個條件會改(gai)變油(you)的(de)成(cheng)分,自然也會改(gai)變其飽(bao)和(he)(he)點(dian)。

 圖片

圖2 油中水(shui)的溫度(du)關系(xi)


在圖 2 中,在 30°C 下進(jin)行的(de)第一(yi)次(ci)測量(liang)中,油中的(de)水含量(liang)測得為 2000 ppm。


什么是水分活(huo)度aw)?


水分活度(du)aw(水(shui)分(fen)活度(du))是(shi)類(lei)似于油(you)中水(shui)分(fen)相對比(bi)例的(de)物理性質。它是(shi)水(shui)的(de)分(fen)蒸氣壓與(yu)相關溫度(du)下的(de)最大蒸氣壓的(de)比(bi)值。

aw = p / p0

p = 水的蒸(zheng)氣分(fen)壓。該值取(qu)決于溫度(du)。p0 = 測量溫度(du)下水的飽和蒸(zheng)氣壓。


在此溫度下,飽和點(dian)為 3000 ppm。隨(sui)著(zhu)同一油(you)的(de)溫度(du)升(sheng)(sheng)高(gao),飽和點也升(sheng)(sheng)高(gao),在 80°C 時達(da)到 5000 ppm。在第二種條件(jian) (80°C) 下(xia),油(you)中的(de)絕對濕度(du)恒定(ding)為 2000 ppm,但凝結的(de)距離隨(sui)著(zhu)溫度(du)的(de)升(sheng)(sheng)高(gao)而(er)增加。

油的含量(liang),就(jiu)像它的溫度一樣(yang),是動態的。隨著時間(jian)的推(tui)移,油中會(hui)發生化學(xue)變(bian)化,飽和點也(ye)會(hui)相應變(bian)化。因此,測量(liang)絕對濕度(或(huo) ppm)來控制工業(ye)油路中的濕度(du)會導致誤(wu)導性的結果(guo)。

在該公(gong)式中(zhong),盡管(guan)絕(jue)對濕度(du)和溫度(du)發生(sheng)變(bian)化,但系(xi)統中(zhong)的(de)(de)水(shui)距(ju)離(li)冷(leng)凝(ning)的(de)(de)距(ju)離(li)是通過兩個自(zi)變(bian)量(liang)(liang)來測量(liang)(liang)的(de)(de)。需要注(zhu)意的(de)(de)是,測量(liang)(liang)水(shui)分(fen)活(huo)度(du)值的(de)(de)傳感器也會測量(liang)(liang)溫度(du)并進行必要的(de)(de)校正。因此,從測量(liang)(liang)水(shui)分(fen)活(huo)度(du)的(de)(de)傳感器獲取溫度(du)信息將有(you)助于確(que)(que)認測量(liang)(liang)的(de)(de)準確(que)(que)性。

在圖 2 中,盡管絕對濕度(du)保(bao)持(chi)恒(heng)定,但在第一種情(qing)況下(xia)測(ce)得的水(shui)分活度(du)為 0.67,在第二種情(qing)況下(xia)測(ce)得的水(shui)分活度(du)為 0.4。這樣,就可以(yi)更準(zhun)確(que)地分析我們距離凝結點還有多遠。

 圖片

圖 3 油(you)水分(fen)測量傳感(gan)器 (德國CS儀表 FO510)

使(shi)用圖 3 所示的FO 510傳感(gan)器(qi)可以測量(liang)工業(ye)油(you)中水(shui)分活度 (aw) 的(de)水分含量。水活度、溫度和相對(dui)濕度值可(ke)以從此類傳感器作為模(mo)擬(ni)信號(hao)接收,并且還可(ke)以與(yu)現代(dai)接口進行通信。

可應用于變壓器用油、機油、潤滑油、液壓油、燃(ran)油燃(ran)料(liao),具有許多優點。

· 高(gao)精度

電容(rong)式傳感器非常靈敏,即使在(zai)較(jiao)低的值下也能準確測量油中的水分。

· 耐用性(xing)

傳感器(qi)堅固耐用,可(ke)在惡劣環(huan)境下(xia)使用。

· 易安裝

儀表可通(tong)過 ?" 螺紋(wen)輕松安裝。

 

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