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润滑油饱和点和水分活度

发布时间:2017-12-06      点击次数:3142

美国METER Group, Inc.公司专注于水分活度的研究,提供专业的水分活度解决方案,AquaLab水分活度仪采用镜面冷凝露点方法,是FDA、AOAC、ISO、USP等标准组织推荐的技术,更多水分活度咨询,请北京技术服务中心 010 65610082。

润滑油都有能力溶解一定的水分。在一个特定的润滑油中能溶解zui大的水分含量称之为饱和点。一旦流体达到饱和点,所有额外加入的水分都会成为自由水,在润滑油中存在分层现象。由于大部分油类的密度都小于水,通常水会在油的下面。

                                                               

             水分溶解状态(饱和点以下)                          水和油分层(饱和点以上)

 

润滑油的饱和点对许多不同的因素起到很多作用,比如,基础油的组成(矿物或合成)以及添加剂、乳化剂和氧化剂的类型。

除了这些初始的组成差异之外,润滑油的饱和点将在其整个使用寿命期间作为工作流体而变化。影响润滑油饱和点的两个主要因素是温度的波动以及由于形成在动态润滑油体系内发生的作为化学反应副产物的新物质而造成的化学组成变化。

润滑油中水分的计算传统都是水分含量ppm表示。ppm测量的意义是什么?通过ppm水分含量的定义可以知道是一个的水分参数,描述水和油的体积比或者质量比:

体积比: 1ppm(体积) 水分=1 L/1,000,000 L

质量比:1ppm(重量) 水分=1 kg/1,000,000 kg

通过动态测量油中水的含量,可以知道水的决定量。然而,水分含量ppm的测量有一个非常明显的不足—无法解释润滑油的饱和点的变化。另外的角度来说,在动态润滑油系统中饱和点的波动,ppm水分含量的测量无法指示提供对水分含量和饱和点的变化的相关性。这个在接近饱和点的水分含量时更加关键,存在超过饱和点的风险并产生自由水—对润滑油的所有应用都具有破坏性的污染。

为了解释这个概念,考虑到以下润滑油在经过55°C降低的变化:

齿轮润滑油                                                                 齿轮润滑油

温度:82°C                                                                                    温度:27°C

饱和点:5000 ppm                                                     饱和点:3000 ppm

实际的水分含量:2000 ppm                                       实际的水分含量:2000 ppm

水分活度aw0.40                                                                          水分活度aw0.67

上图显示了润滑油在82°C时的饱和点是5000 ppm。水分含量是2000 ppm。这意味着润滑油在达到饱和点前可以有额外的3000 ppm水分溶解。在很多时候这个值是指距离饱和点的差距。

当润滑油的温度降低到27°C时,润滑油的饱和点降到了3000 ppm。值得注意的是润滑油中的水分含量没有变化(还是在2000 ppm)。然而,距离饱和点的差距只缩小到了1000 ppm

在这个情况下,如果操作人员还是只测量水分含量,只看到水分含量没有发生变化,但是这个水分含量距离饱和点的差距已经非常小了,游离水的形成风险变得更大。

如果使用一年以后,由于润滑油的老化,饱和点降低到了1500 ppm,这时又会发生什么变化呢?

 

在这个情况下,润滑油中的水分含量已经超过了饱和点,操作人员还是继续测量水分含量为2000 ppm,但实际情况是饱和点为1500 ppm,已经有500 ppm的游离水生成。

通过测量水分活度,而不是水分含量,可以很好的避免以上问题:

什么是水分活度aw

水分活度是样品里的水分蒸汽压和纯水的蒸汽压的比值,定义为:

aw=p/p0

式中,p为样品中水分的蒸汽压

           p0为纯水的蒸汽压

在上面的例子中,水分活度aw的变化随饱和点的变化(分母p0),水分活度也随着实际水分含量变化。换句话说,水分活度总是提供到饱和点的真正的指示点。

虽然有可能计算出水分活度和水分含量的关系,但是在动态润滑油系统里这两个的关系的准确性随着使用寿命而减小。如前所述,随着润滑油的老化,由于发生化学反应,润滑油会发生组成变化,这不仅影响其饱和点,而且还影响与水分活度的关系。这个现象可以在下面的图中看到:

 

图中的数据来自轮船发动机油,比较了新的油和用过的油的区别。因为油的老化,水分活度和水分含量的关系始终在不同的变化,很难在整个使用寿命期间维持正确的相关性。

目前,在市面上有很多中方法来测量油中的水分,美国METER Group, Inc.研发的的水分活度测量技术是AquaLab TDL水分活度测量仪使用可调激光的方法来测量,可以很有效的避免了油挥发性的问题。

在特定波长的光中,水分会对光有吸收,而其他的挥发性物质的吸收可以忽略不计。油中吸附的水和水分活度成正比。AquaLab TDL水分活度测量仪可以测量准确快速的乙醇、汽油、润滑油等溶剂的水分活度。

目前,许多生产设备采用某种类型的预防性维护程序,旨在防止机器停机并延长设备寿命,水分活度测量是许多流体管理计划中的组成部分。

总之,虽然传统上对润滑油中的水分含量测量,但是水分活度的测量可以更加完整的描绘流体的状态:

1,不管流体的饱和点如何,水分活度的读数总是提供游离水生成的风险指标。

2,无论是什么原因造成饱和点的升高还是降低(温度、老化和物理属性的变化),水分活度总是反映距离饱和点的差距。

3,水分活度与所测量的流体类型无关。及软水分活度应用于所有流体和固体,它可以被广泛使用到所有的物质中,和物质的化学组成以及物理特征没有关系。

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