量測潤滑油中的含水量 | 預知保養

量測潤滑油中的含水量

#水分汙染 #含水量 #潤滑油乳化

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)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。

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