浅谈油中水含量监测手段

浅谈油中水含量监测手段

闫红军韦占海

(华能澜沧江水电股份有限公司糯扎渡水电厂云南普洱665005)

摘要：水电厂里大量使用润滑油和绝缘油，水分会影响润滑油的油品质量，引起油品乳化、绝缘破坏、腐蚀生锈，因此监测油中水含量非常重要。目前现场监测水中含量的手段主要有两种，一种是油中积水测量，一种是油中微水。

关键词：油中积水、油中微水

ElementaryintroductiontomonitoringMethodof

WatercontentinOil

Abstract:alargenumberoflubricatingoilandinsulatingoilareusedinhydropowerplants.Watercontentwillaffectthequalityoflubricatingoil,andcauseoilemulsification,insulationdamage,corrosionandrust.Therefore,itisveryimportanttomonitorthewatercontentintheoil.Atpresent,therearetwomainwaystomonitorthewatercontentinthefield.Oneisthemeasurementofwaterinoil,andtheotherismicromoistureinoil.

Keywords:waterinoilandmicromoistureinoil

1前言

水电厂使用最多的是润滑油和绝缘油，润滑油主要用在各导轴承油槽、液压系统，起润滑、散热作用。润滑油需要水进行冷却，润滑油和水进行热交换时，由于冷却器质量、冷却器超期服役、水里杂质多等原因，冷却器难免会发生泄露，油中会混入水，有时候冷凝水也会造成油混水。油中混入水，会使油品乳化、绝缘破坏、腐蚀生锈。绝缘油用在变压器、断路器等设备，起绝缘、散热作用，油水冷变压器如果油中混入水，会引起绕组绝缘下降，严重者绝缘击穿，引起变压器事故。水电厂对润滑油的含水率都是ppm(百万分之)级别，这种含量一般采用人工化验方法，采用化学原理才可能测得，这种监测方式是离线的、间断的。如果在两次采样时间中发生油中漏水、进水等事件便无法监测，如果能及时发现油中混入水，对避免事故、减小损失非常重要。下文就是介绍两种在线测量油中水含量方法。

2方法介绍

2.1油中积水测量

图2-1油积水安装示意图

如果油中含水量达到饱和点后，多余水分会形成明显的油水分层，以游离水状态而被析出。由于大多数油的密度比水的密度小，因此水层通常沉淀在油层之下，因此油积水测量装置传感器一般深入油槽底部。油积水这种测量的原理是依据电容值在其他条件不变，只有电容两极间的介质常数变化时，其值随介电常数的变化而线性变化的原理，装置由探头外壳、内芯构成电容两级，如图2-1所示，当两极间油中混水后将改变其介电常数，从而引起电容值的变化，通过微电路设定油混水比例，当油混水的比例达到设定值时，控制器输出报警接点信号。

2.1.1油中积水测量优点

1)这种装置可以测量碳水化合物或任何不导电液体，气体中水的含量。

2)旁路式安装可以安装在小管径应用场合，校准和清洗都非常方便，而直插式为油箱和储油罐中油混水的测量提供简单可靠方案。

3)价格较低。

2.1.2油中积水测量缺点

1)测量精度不高。油混入少量水后，水还未分层至底部就无法测出，而且轴承在旋转时润滑油也在油槽内部甩动，油和水呈混合状，也无法测出。因此这种方法有一定局限性，必选保证油和水已经分层。

2)只能输出开关量，不能输出模拟量，不能达到连续的在线测量。

3)传感器探头必须伸到油箱的最低位置。

2.2油中微水测量

油中微水基本原理基本上都是利用测量油的相对湿度的芯片，来准确测量油中含水量。

介绍油中微水测量之前首先介绍几个概念。测量油中水含量通常是测量指油中含有非游离态水分的多少，通常用ppm和活性aw表示。

2.2.1ppm

ppm(partpermillion)：百万分之，是一个绝对水分参数，可以用来描述油中微水的体积或质量按体积：1ppm(V)水=1毫升水/1立方米油或按质量：1ppm(W)水=1克水/1000公斤油

ppm测量存在一个主要的限制因素，就是它并不能说明油液饱和点的任何变化。

2.2.2aw

aw（Wateractivity）：水的活性，是某种物质中的水分含量与它所能容纳的水分总量的比值，范围0～1.0aw，aw<1说明水在油中还未饱和，aw>1，说明水已饱和，多余水分已经变成游离态。aw而且与温度有关，如图2-2所示，在油液中温度越高aw越高。

图2-2油中水的活性

2.2.3ppm和aw参数优缺点

aw比传统的ppm参数有几个方面的优点：

1)不用考虑油液的饱和点情况下，aw读数精确显示了产生游离水风险的程度。

2)无论出于什么原因（例如温度、老化和物理性能变化），导致饱和点的提高或降低，aw都能精确地反映出新的饱和裕度。

3)aw与被测液体无关。因为aw适用于所有液体和固体，它可以在不考虑化学成分或物理特性的情况下用于各种物质。

油中微水传感器就是通过测量水中aw值，来测量油中水含量是否超标。

2.2.4油中微水测量的优点

1)测量精度高。因为在油水未分离之前就可以检测到水含量超标。

2)不仅能输出开关量，还能输出模拟量，可以在线测量。

3)安装方便。只需安装在可以接触到液体的地方，比如管路。

2.2.5油中微水测量的缺点

1)由于结构复杂，技术含量高，因此价格较贵。

2)由于灵敏度很高，安装或使用不当，可能会误报警。

3总结

通过对油中积水和油中微水测量，我们可以得出以下结论。

1)油中微水是测量从油中分离成游离态之前的含量，能预测产生游离水的风险程度；油中积水不能精确预测游离水的风险，只能在产生游离水后产生报警；

2)油中微水的安装位置，可安装到接触到被测液体或固体的任何位置，包括油箱底部、顶部、侧面；油积水只能安装在油箱底部。

3)无论出于任何原因（如温度、老化、物理性能）导致饱和点提高或是降低，油中微水都能精确反应出任何时刻新的饱和裕度。

4)aw与被测液体无关。aw适用所有油品，无需考虑化学成分或物理特性。

5)因此对于对油品品质要求高的场合，选用正确的测量方式非常重要。

参考文献:

[1]李钰洁，《计量与测试技术》，2011

作者简介:闫红军，男，1986年2月出生，2009年毕业于长春工业大学电气工程及其自动化专业，工程师,现任华能糯扎渡水电厂运维部电气专责。