螺桿壓縮機(jī)油中的水分影響及含量檢測方法

工業(yè)用油是旋轉(zhuǎn)設(shè)備最關(guān)鍵的問題之一。螺桿壓縮機(jī)中油的兩個主要作用是防止螺桿摩擦和冷卻。隨著從大氣中吸收的空氣的壓力增加，其溫度也會增加。事實上，壓縮機(jī)螺桿出口溫度可能超過 100°C。

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

壓縮機(jī)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(jié)，油路中的水量增加。壓縮機(jī)油可能含有一定量的溶解水，這是可以預(yù)料的。事實上，氣相的水對系統(tǒng)沒有顯著影響。然而，特別是在低溫下運行的壓縮機(jī)中，隨著壓縮空氣和油中保持氣相水的能力下降，水蒸氣會變成液相。

一個典型的問題是，在持續(xù)低容量運行的變速（變頻）壓縮機(jī)或無法達(dá)到理想工作溫度的大型選定壓縮機(jī)中，油路中存在比預(yù)期更多的液態(tài)水。這會損壞所有內(nèi)部零件，特別是壓縮機(jī)螺桿，影響壓縮機(jī)性能，縮短設(shè)備壽命并導(dǎo)致突然停機(jī)。

檢測和測量油中的水含量

測量油中水分含量的傳統(tǒng)常見用途是將其確定為以 ppm（百萬分之一）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(jī)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(tǒng)中的水凝結(jié)并保持游離狀態(tài)。在這種情況下，油路中的流動將變成兩相，并且會出現(xiàn)問題，特別是在初次啟動和工作溫度較低時。

 圖 1 壓縮機(jī)油中水的形成 

雖然習(xí)慣上用 ppm 來表示油中的水分含量，但在生命系統(tǒng)中使用這種方法是不正確的。因為油的飽和點取決于溫度和油的成分。即使壓縮機(jī)系統(tǒng)中水的絕對量保持恒定，溫度也會根據(jù)條件而變化。此外，隨著時間的推移，油會發(fā)生化學(xué)和物理變化。這兩個條件會改變油的成分，自然也會改變其飽和點。

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，飽和點為 3000 ppm。隨著同一油的溫度升高，飽和點也升高，在 80°C 時達(dá)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(jié)的距離隨著溫度的升高而增加。

油的含量，就像它的溫度一樣，是動態(tài)的。隨著時間的推移，油中會發(fā)生化學(xué)變化，飽和點也會相應(yīng)變化。因此，測量絕對濕度（或 ppm）來控制工業(yè)油路中的濕度會導(dǎo)致誤導(dǎo)性的結(jié)果。

在該公式中，盡管絕對濕度和溫度發(fā)生變化，但系統(tǒng)中的水距離冷凝的距離是通過兩個自變量來測量的。需要注意的是，測量水分活度值的傳感器也會測量溫度并進(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(rèn)測量的準(zhǔn)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(zhǔn)確地分析我們距離凝結(jié)點還有多遠(yuǎn)。

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傳感器作為模擬信號接收，并且還可以與現(xiàn)代接口進(jìn)行通信。

可應(yīng)用于變壓器用油、機(jī)油、潤滑油、液壓油、燃油燃料，具有許多優(yōu)點。

· 高精度

電容式傳感器非常靈敏，即使在較低的值下也能準(zhǔn)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 ?" 螺紋輕松安裝。