螺桿壓縮機油中的水分影響及含量檢測方法

工業(yè)用油是旋轉設備最關(guān)鍵的問(wèn)題之一。螺桿壓縮機中油的兩個(gè)主要作用是防止螺桿摩擦和冷卻。隨著(zhù)從大氣中吸收的空氣的壓力增加，其溫度也會(huì )增加。事實(shí)上，壓縮機螺桿出口溫度可能超過(guò) 100°C。

然而，當大氣被壓縮時(shí)，其中的水分也會(huì )凝結。在這方面，壓縮機分離器包含熱壓縮空氣、油和水的混合物。例如，夏季在阿達納（30°C，相對濕度 75%）運行的 55 kW 壓縮機中，每天大約會(huì )凝結 100 升水。該量從螺桿出口輸送至油分離器。綜上所述，壓縮機油中存在水分是不可避免的。

壓縮機油中為何以及如何含有水？

由于從大氣中吸收的空氣中的水分在壓力下凝結，油路中的水量增加。壓縮機油可能含有一定量的溶解水，這是可以預料的。事實(shí)上，氣相的水對系統沒(méi)有顯著(zhù)影響。然而，特別是在低溫下運行的壓縮機中，隨著(zhù)壓縮空氣和油中保持氣相水的能力下降，水蒸氣會(huì )變成液相。

一個(gè)典型的問(wèn)題是，在持續低容量運行的變速（變頻）壓縮機或無(wú)法達到理想工作溫度的大型選定壓縮機中，油路中存在比預期更多的液態(tài)水。這會(huì )損壞所有內部零件，特別是壓縮機螺桿，影響壓縮機性能，縮短設備壽命并導致突然停機。

檢測和測量油中的水含量

測量油中水分含量的傳統常見(jiàn)用途是將其確定為以 ppm（百萬(wàn)分之一）為單位的體積比或質(zhì)量比。

體積：1ppmv 水 = 1 升水 / 1,000,000 升水    質(zhì)量：1ppmm 水 = 1g 水 / 1,000,000g 水 

壓縮機油中的水可以以圖 1 所示的所有三種形式存在。其中最危險的是系統中的水凝結并保持游離狀態(tài)。在這種情況下，油路中的流動(dòng)將變成兩相，并且會(huì )出現問(wèn)題，特別是在初次啟動(dòng)和工作溫度較低時(shí)。

 圖 1 壓縮機油中水的形成 

雖然習慣上用 ppm 來(lái)表示油中的水分含量，但在生命系統中使用這種方法是不正確的。因為油的飽和點(diǎn)取決于溫度和油的成分。即使壓縮機系統中水的絕對量保持恒定，溫度也會(huì )根據條件而變化。此外，隨著(zhù)時(shí)間的推移，油會(huì )發(fā)生化學(xué)和物理變化。這兩個(gè)條件會(huì )改變油的成分，自然也會(huì )改變其飽和點(diǎn)。

圖2 油中水的溫度關(guān)系

在圖 2 中，在 30°C 下進(jìn)行的第一次測量中，油中的水含量測得為 2000 ppm。

什么是水分活度（aw）？

水分活度aw（水分活度）是類(lèi)似于油中水分相對比例的物理性質(zhì)。它是水的分蒸氣壓與相關(guān)溫度下的最大蒸氣壓的比值。

aw = p / p0

p = 水的蒸氣分壓。該值取決于溫度。p0 = 測量溫度下水的飽和蒸氣壓。

在此溫度下，飽和點(diǎn)為 3000 ppm。隨著(zhù)同一油的溫度升高，飽和點(diǎn)也升高，在 80°C 時(shí)達到 5000 ppm。在第二種條件 (80°C) 下，油中的絕對濕度恒定為 2000 ppm，但凝結的距離隨著(zhù)溫度的升高而增加。

油的含量，就像它的溫度一樣，是動(dòng)態(tài)的。隨著(zhù)時(shí)間的推移，油中會(huì )發(fā)生化學(xué)變化，飽和點(diǎn)也會(huì )相應變化。因此，測量絕對濕度（或 ppm）來(lái)控制工業(yè)油路中的濕度會(huì )導致誤導性的結果。

在該公式中，盡管絕對濕度和溫度發(fā)生變化，但系統中的水距離冷凝的距離是通過(guò)兩個(gè)自變量來(lái)測量的。需要注意的是，測量水分活度值的傳感器也會(huì )測量溫度并進(jìn)行必要的校正。因此，從測量水分活度的傳感器獲取溫度信息將有助于確認測量的準確性。

在圖 2 中，盡管絕對濕度保持恒定，但在第一種情況下測得的水分活度為 0.67，在第二種情況下測得的水分活度為 0.4。這樣，就可以更準確地分析我們距離凝結點(diǎn)還有多遠。

圖 3 油水分測量傳感器 (德國CS儀表 FO510)

使用圖 3 所示的FO 510傳感器可以測量工業(yè)油中水分活度 (aw) 的水分含量。水活度、溫度和相對濕度值可以從此類(lèi)傳感器作為模擬信號接收，并且還可以與現代接口進(jìn)行通信。

可應用于變壓器用油、機油、潤滑油、液壓油、燃油燃料，具有許多優(yōu)點(diǎn)。

· 高精度

電容式傳感器非常靈敏，即使在較低的值下也能準確測量油中的水分。

· 耐用性

傳感器堅固耐用，可在惡劣環(huán)境下使用。

· 易安裝

儀表可通過(guò) ?" 螺紋輕松安裝。