潤滑油中除固體顆粒外，水分可能是所有污染物中危害最大的。雖然水的存在常常被忽視，但它卻是引發(fā)機(jī)器故障的主要原因，因?yàn)橛鸵褐羞^量的水分污染會導(dǎo)致潤滑油過早降解、加劇腐蝕和磨損。

　　液壓油和潤滑油一旦被水分污染，就會對潤滑劑和機(jī)器本身產(chǎn)生降解作用。雖然一些添加劑會吸附在水中并在水與油分離時被去除，但其他添加劑會被水引起的化學(xué)反應(yīng)破壞。水還會促進(jìn)潤滑油的氧化，導(dǎo)致機(jī)器表面生銹和腐蝕，并降低關(guān)鍵的承載油膜強(qiáng)度。從本質(zhì)上講，水對設(shè)備構(gòu)成的風(fēng)險(xiǎn)是主要的，應(yīng)積極控制。

　　水在潤滑油中的不同狀態(tài)：

　　水以溶解或游離狀態(tài)與油液共存。當(dāng)單個水分子由于水對流體的化學(xué)吸引力而分布在整個油中時，它處于溶解狀態(tài)。粘度、基礎(chǔ)油類型和狀況、雜質(zhì)和添加劑包等許多因素決定了油溶解的水量。

　　此外，溶解體積是油溫度的函數(shù)，因此濕度報(bào)告為相對濕度(取決于溫度)。如果油在給定溫度下溶解了所有可能的水，則油已飽和。溶解的水很難控制，但對機(jī)器和油造成的損害很小。

　　當(dāng)飽和油的溫度降低時，它達(dá)到水不會凝結(jié)成游離形式的程度。這稱為露點(diǎn)溫度。游離水是水與油共存的另一種狀態(tài)。當(dāng)未溶解的水滴物理懸浮在油中時，水處于游離狀態(tài)。

　　大的球體往往會分離到容器或污水坑的底部。然而，在機(jī)械設(shè)備中，齒輪、泵、軸承等的剪切力往往會將水壓碎成小球，從而形成穩(wěn)定的乳化液。

　　乳化液是化學(xué)不溶性物質(zhì)(如油和水)物理共存的穩(wěn)定狀態(tài)。降低油表面張力的添加劑和雜質(zhì)可以充當(dāng)強(qiáng)化乳液的劑。游離水和乳化水對機(jī)器和潤滑劑構(gòu)成最大的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)嚴(yán)格控制。

　　1.視覺裂紋測試

　　確定油中是否存在水的最簡單方法是使用視覺裂紋測試。雖然這是識別低至 500 ppm 的游離水和乳化水的有效測試，但其最大的局限性在于該測試是非定量的且相當(dāng)主觀。

　　夾帶的揮發(fā)性溶劑和氣體可能會出現(xiàn)誤報(bào)。盡管如此，作為實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場的篩選工具，在需要對游離水和乳化水快速給出“是”或“否”答案的情況下，裂紋測試始終會發(fā)揮作用。

　　2.紅外光譜分析

　　FTIR可以成為篩選含水量超過 1,000 ppm 的樣品的有效方法，前提是可用于光譜扣除的正確的新油基線。然而，由于其有限的精度和相對較高的檢測限，F(xiàn)TIR 在許多需要低于 1,000 ppm 或 0.1% 的精確水濃度的情況下是不夠的。

　　迪恩和斯塔克方法

　　測定油中水的經(jīng)典方法是迪安斯塔克蒸餾法 (ASTM D95)。這種測試方法相當(dāng)繁瑣，并且需要較大的樣本才能保證準(zhǔn)確性，這也是目前生產(chǎn)型油液分析實(shí)驗(yàn)室很少使用的原因。

　　該方法涉及油樣的直接共蒸餾。當(dāng)油被加熱時，任何存在的水都會蒸發(fā)。然后將水蒸氣冷凝并收集在刻度收集管中，以便可以測量蒸餾產(chǎn)生的水的體積作為所用油的總體積的函數(shù)。

　　3.卡爾費(fèi)休水分測定儀

　　當(dāng)需要準(zhǔn)確度和精 密度來確定油樣中游離水、溶解水和乳化水的含量時，卡爾費(fèi)休水分測試，是首 選方法。然而，即使在卡爾費(fèi)休測試的范圍內(nèi)，也使用了多種方法。

　　所有卡爾費(fèi)休程序的工作方式基本相同。使用標(biāo)準(zhǔn)卡爾費(fèi)休試劑滴定油樣直至達(dá)到終點(diǎn)。測試方法的差異取決于測試所用樣品的量和確定滴定終點(diǎn)的方法。

　　常用的卡爾費(fèi)休方法遵循 ASTM D1744，涉及樣品的體積滴定，使用電位池確定終點(diǎn)。雖然這種方法可靠且精 確，但在低水濃度(200 ppm 或更低)下可能存在重現(xiàn)性問題。此外，測試可能會受到含硫添加劑(例如，AW 和 EP 型添加劑)和因磨損碎片而可能存在的鐵鹽的干擾。

　　這兩種物質(zhì)都與卡爾費(fèi)休試劑發(fā)生反應(yīng)，就好像它們是水一樣，可能會產(chǎn)生假陽性，導(dǎo)致水濃度過高。事實(shí)上，新的、干凈的、干燥的 AW 或 EP 油的讀數(shù)可能高達(dá) 200 至 300 ppm，這是由于添加劑的反應(yīng)，而不是因?yàn)樗诌^多。

　　實(shí)驗(yàn)室已改用 ASTM D6304 中描述的庫侖滴定方法。該方法在低水濃度下比 D1744 更可靠，并且不易產(chǎn)生干擾效應(yīng)，盡管由于含硫添加劑的影響，AW 和 EP 添加油中的水含量可能高達(dá) 100 ppm。

　　可靠的方法是 ASTM D6304，包括共蒸餾。在共蒸餾方法中，油樣在真空下加熱，使樣品中存在的水分蒸發(fā)。水蒸氣被冷凝并溶解到甲苯中，然后使用 D6304 程序進(jìn)行滴定。

　　由于廢油樣品中可能存在的添加劑和其他干擾污染物仍然溶解或懸浮在油中，因此甲苯中的冷凝水不受干擾影響，并且是樣品中存在的水的真實(shí)計(jì)數(shù)。

　　另一種不太常用的方法是 ASTM D1533，它用于使用庫侖卡爾費(fèi)休試劑測定變壓器油中低至 10 ppm 或更低的水濃度。

　　4.氫化鈣測試套件

　　確定現(xiàn)場水濃度的最簡單方便的方法之一是使用氫化鈣測試套件。該方法采用水與固體氫化鈣的已知反應(yīng)來產(chǎn)生氫氣。由于反應(yīng)按化學(xué)計(jì)量發(fā)生，因此釋放的氫氣量與樣品中存在的水量成正比。

　　因此，樣品中的水含量可以通過測量密封容器中由于樣品中的任何水與氫化鈣反應(yīng)時釋放氫氣而引起的壓力升高來確定。據(jù)報(bào)道，如果使用正確，這些測試套件的游離水或乳化水濃度可精 確至 50 ppm。

　　5.油液飽和度傳感器

　　當(dāng)油樣中的水含量低于飽和點(diǎn)時，可以使用飽和度(露點(diǎn))傳感器來間接量化水含量。油的飽和點(diǎn)就是在給定溫度下油含有盡可能多的溶解狀態(tài)水的點(diǎn)。

　　此時，油已飽和或相對濕度為 100%。大多數(shù)飽和度傳感器使用薄膜電容裝置，其電容根據(jù)其所浸沒的流體的相對濕度而變化。事實(shí)證明，飽和度傳感器在確定廢油的飽和度百分比方面是準(zhǔn)確可靠的。

　　飽和度傳感器的最大缺點(diǎn)是飽和點(diǎn)很大程度上取決于溫度以及極性物質(zhì)的存在(或不存在)，包括添加劑、污染物和磨損顆粒。此外，由于水位超過飽和點(diǎn)(大多數(shù)工業(yè)油通常為 200 至 600 ppm)，飽和度傳感器無法準(zhǔn)確量化水含量。

　　盡管有這些限制，只要經(jīng)常和常規(guī)使用，飽和度傳感器仍然可以成為現(xiàn)場確定濕度的有用趨勢工具。

　　監(jiān)測和控制任何潤滑系統(tǒng)中的水位都很重要。無論是大型柴油機(jī)、蒸汽輪機(jī)、液壓系統(tǒng)還是電力變壓器，水都會對設(shè)備的可靠性和壽命產(chǎn)生重大影響。

　　定期水分監(jiān)測，無論是簡單的現(xiàn)場裂紋測試還是基于實(shí)驗(yàn)室的卡爾費(fèi)休水分測試都應(yīng)成為標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)監(jiān)測工具。但請記住，與所有測試一樣，用于檢測油中水分的方法也各有優(yōu)缺點(diǎn)，因此請務(wù)必選擇滿足您的需求和所需檢測限的方法。

　　測量油中的水分產(chǎn)品：油液含水率傳感器、油液微量水分傳感器

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