油中微量水分和温度变送器的设计

1万 · 2019-5-17 15:12

油中微量水分和温度变送器的设计
油中微量水分和温度变送器的设计及研究

本设计是校外专业实践所在公司产品研发项目—油中微量水分在线监测的一部分，
该项目主要研究各种工业油品中微水含量的在线监测方法和相关产品设计。目前该项目
研发产品已服务于国内多家企业，并成功应用于印度某电力企业的油干燥器设备上。本
论文所设计的油中微量水分变送器是针对变压器油、润滑油和液压油等工业油品中微量
水分的在线测量应用。

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由于运行环境和技术工艺等方面的原因，在变压器油、润滑油、液压油等工业油品
的生产、储存、运输及使用过程中，极易造成水分的残留和侵入[fll。同时，这类油品中
都含有芳香烃类物质，具有较强的吸水能力。通常情况下，芳香烃类成分越多，相对来
说油品的吸水能力就越强。由于含水量和溶解度的不同，油中水分多以溶解态、乳化态
和游离态的形式存在。
变压器油以其稳定的电气性能，被广泛应用在油浸式电力变压器设备内部作为重要
的绝缘介质，起到绝缘、冷却和灭弧的作用[L21。变压器油中只要存在微量的水分，就会
对油品的理化性质和电气性能造成很大危害。因为水分的存在会增加变压器油的介质损
耗，降低变压器油的击穿电压[f3l0

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图1-1所示为变压器油的工频击穿电压和含水量的关系[4]。此关系曲线考虑了温度

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液压油用作液压介质广泛应用于液压系统中，起着能量传递、系统润滑、防腐、防
锈、冷却等作用。水分是液压油污染物的主要来源之一，液压油中含有水分的危害【川:
(1)水与液压油可形成乳化液，使油液变稠，堵塞液压元件和滤油管道，影响液压系统
的正常运行。
(2)水与液压油中的化学成分作用使油品氧化变质，产生胶质、油泥等沉淀物，影响油
品的书仁能，SCI i [}] 1-3所示。
(3)液压汕润滑性能变差，加剧系统零部件磨损。
W锈蚀液压元件，降低系统的使用寿命。
(5)低温时油液中的水分凝结成冰粒，也会堵塞元件问隙。

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1.油中微量水分检测仪
油中微量水分检测仪是将带有操作系统的智能仪表与油微水测量结合在一起，实时
在线监测油中水分含量，并能长时间记录测量结果，具有自分析、校准、诊断、报警等
功能，属于高端化产品。目前国外品牌占据主要市场，如芬兰KYTOLA OILAN A4在
线式油中水分含量分析仪等。国内部分厂家也在专注此类产品的研发，主要是通过购买
国外知名品牌的变送器，然后进行二次开发。由于这类产品功能强大，价格一般在上万
元，在一些大中型企业使用较多。

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与检测仪相比，尽管油中微量水分变送器功能有限，但是其设计灵活、紧凑，便于
OEM集成，特别适合客户的二次开发，最重要的是价格比较适中，便于普及应用，备受
相关中小企业客户的青睐。目前国际上比较有影响力的几款在线检测变送器产品如表1-2
所示。

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注意到水活性参数，温度为}o℃时油液的水活性为0.4,温度为30℃时油液的水活
性为0.57。水活性始终提供饱和点裕度的精确值，很好的反映了油液中水分含量占整个
饱和点范围的比重，也给维护人员提供了可靠精确的数据依据。因此在线测量油中水活
性有如下优点:
(})水活性能精确反映油液中出现游离水的风险程度，而不用关心油液饱和点的变化。
(2)随着油液饱和点的变化，水活性始终能精确反映出新的饱和点裕度。
(3)水活性与被测油品无关，可以在不考虑化学成分或物理特性的情况下用于各种油液。