螺杆压缩机油中水分含量检测的新方法及影响因素

  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最大的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。

  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变弱，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时候的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。

  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。

  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，并且会出现一些明显的异常问题，特别是在首次启动和工作时候的温度较低时。

  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，跟着时间的推移，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。

  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。

  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。

  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。随着同一油的温度上升，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。跟着时间的推移，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明显的变化，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。必须要格外注意的是，测量水分活度值的传感器也会测量温度并做必要的校正。因此，从测量水分活度的传感器获取温度信息将有利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。

  使用图 3 所示的FO 510传感器能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。