量測潤滑油中的含水量
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前言
我們常聽人說：「油水不相容」 。這句話並不完全適用於潤滑油 。水分在潤滑油中可以以多種狀態存在，若不加以控制，會對昂貴的資產造成相當大的損害 。在本指南中，我們將探討潤滑油中水分帶來的挑戰，並討論可靠性專業人員可用於量測油中水分的方法 。
為什麼要量測含水量?
工業用油中的水分污染會導致機械零件的嚴重問題 。水分的存在會改變潤滑劑的黏度，並引起化學變化，導致添加劑耗盡以及酸、油泥和漆膜（varnish）的形成 。水分測試始終是潤滑劑狀態監測計畫的一部分 。歷史上，具有強大油水分離特性的工業用油，其水分污染一直難以用任何技術精確量測 。
你知道嗎?
水分在油樣中可以以三種相態共存：溶解態 (Dissolved)、乳化混合態 (Emulsion mix) 和 游離珠狀 (Free globules)，
這使得取得具代表性的樣品具有挑戰性 。
這類油品的添加劑配方旨在當水分超過 50-250 ppm 的飽和極限時能有效分離水分 。超過飽和點後，水分會形成離散的水滴，若靜置則最終會與油分離 。
溶解水通常對工業應用影響不大，但游離水或乳化水必須嚴格控制 。
量測含水量有哪些方法?
原理：純水會吸收紅外光，並在紅外光譜約 3400 cm-1 處被偵測到峰值 。ASTM E2412 標準實務即透過此峰值與水分濃度的關聯性進行量測 。
應用：此方法非常適合某些應用，例如含有助溶添加劑的引擎油 。分析過程快速、簡單且非常可靠，即使是非技術人員也能操作 。
限制與對策：當油中存在游離水或乳化水時，光線會發生散射而非吸收，導致難以直接關聯濃度 。
水分穩定法：使用表面活性劑預處理樣品以助溶解，但需精確添加化學品，不便於現場使用 。
均質化法：使用均質機將水分機械式地納入油中成為離散的微小水滴 。
FluidScan 油品分析儀即採用此技術，與卡爾費雪滴定法顯示出極佳的相關性 。
- 性質：主要是定性分析，能告訴您是否有水，但無法量測確切含量 。
- 操作：將油滴放在約 160°C (320°F) 的加熱板上 。若油中含水，熱量會使其轉為氣泡 。氣泡的大小與水分含量粗略相關 。
- 原理：將已知體積的油與氫化鈣在密封容器中混合並劇烈搖晃 。
水會與氫化鈣反應產生氫氣：CaH2 + 2 H2O -> Ca(OH)2 + 2 H2 。 - 量測：透過壓力計讀取氫氣壓力，換算為水分含量 。正確使用下，準確度可低至 50 ppm 的游離水或乳化水 。
優點：由熟練的操作員執行時，可提供極高準確度與重複性，是其他分析技術的對比基準 。它可以測量任何狀態的水分：溶解、游離或乳化 。
原理：消耗的碘量等同於樣品中的含水量 。
限制：由於需要樣品預處理及使用易揮發化學品，幾乎總是在實驗室內進行，難以在設備現場使用 。
- 原理：油持有水蒸氣的能力取決於溫度 。感測器的電容層會隨水分含量改變電壓 。
- 限制：濕度感測器只能測量油中的溶解水，無法測量游離水或乳化量，因此應用範圍有限 。
總結
可靠性專業人員有多種方法可量測潤滑油中的水分 。選擇哪種方法取決於預算、人員培訓、所需的數據精度及其他因素 。最重要的是持續監測設備的水分污染，以避免意外停機和設備故障 。
FluidScan 利用紅外線光譜量測，並成功以內建資料庫比對，幫助可靠性專業人員判別油液狀態。