如何测量油中的水分（检测润滑油水含量的5个方法）
润滑油中除固体颗粒外，水分可能是所有污染物中危害最大的。虽然水的存在常常被忽视，但它却是引发机器故障的主要原因，因为油液中过量的水分污染会导致润滑油过早降解、加剧腐蚀和磨损。
液压油和润滑油一旦被水分污染，就会对润滑剂和机器本身产生降解作用。虽然一些添加剂会吸附在水中并在水与油分离时被去除，但其他添加剂会被水引起的化学反应破坏。水还会促进润滑油的氧化，导致机器表面生锈和腐蚀，并降低关键的承载油膜强度。从本质上讲，水对设备构成的风险是主要的，应积极控制。
水在润滑油中的不同状态：
水以溶解或游离状态与油液共存。当单个水分子由于水对流体的化学吸引力而分布在整个油中时，它处于溶解状态。粘度、基础油类型和状况、杂质和添加剂包等许多因素决定了油溶解的水量。
此外，溶解体积是油温度的函数，因此湿度报告为相对湿度(取决于温度)。如果油在给定温度下溶解了所有可能的水，则油已饱和。溶解的水很难控制，但对机器和油造成的损害很小。
当饱和油的温度降低时，它达到水不会凝结成游离形式的程度。这称为露点温度。游离水是水与油共存的另一种状态。当未溶解的水滴物理悬浮在油中时，水处于游离状态。
大的球体往往会分离到容器或污水坑的底部。然而，在机械设备中，齿轮、泵、轴承等的剪切力往往会将水压碎成小球，从而形成稳定的乳化液。
乳化液是化学不溶性物质(如油和水)物理共存的稳定状态。降低油表面张力的添加剂和杂质可以充当强化乳液的剂。游离水和乳化水对机器和润滑剂构成最大的风险，应严格控制。
1.视觉裂纹测试
确定油中是否存在水的最简单方法是使用视觉裂纹测试。虽然这是识别低至 500 ppm 的游离水和乳化水的有效测试，但其最大的局限性在于该测试是非定量的且相当主观。
夹带的挥发性溶剂和气体可能会出现误报。尽管如此，作为实验室和现场的筛选工具，在需要对游离水和乳化水快速给出“是”或“否”答案的情况下，裂纹测试始终会发挥作用。
2.红外光谱分析
FTIR可以成为筛选含水量超过 1,000 ppm 的样品的有效方法，前提是可用于光谱扣除的正确的新油基线。然而，由于其有限的精度和相对较高的检测限，FTIR 在许多需要低于 1,000 ppm 或 0.1% 的精确水浓度的情况下是不够的。
迪恩和斯塔克方法
测定油中水的经典方法是迪安斯塔克蒸馏法 (ASTM D95)。这种测试方法相当繁琐，并且需要较大的样本才能保证准确性，这也是目前生产型油液分析实验室很少使用的原因。
该方法涉及油样的直接共蒸馏。当油被加热时，任何存在的水都会蒸发。然后将水蒸气冷凝并收集在刻度收集管中，以便可以测量蒸馏产生的水的体积作为所用油的总体积的函数。
3.卡尔费休水分测定仪
当需要准确度和精 密度来确定油样中游离水、溶解水和乳化水的含量时，卡尔费休水分测试，是首 选方法。然而，即使在卡尔费休测试的范围内，也使用了多种方法。
所有卡尔费休程序的工作方式基本相同。使用标准卡尔费休试剂滴定油样直至达到终点。测试方法的差异取决于测试所用样品的量和确定滴定终点的方法。
常用的卡尔费休方法遵循 ASTM D1744，涉及样品的体积滴定，使用电位池确定终点。虽然这种方法可靠且精 确，但在低水浓度(200 ppm 或更低)下可能存在重现性问题。此外，测试可能会受到含硫添加剂(例如，AW 和 EP 型添加剂)和因磨损碎片而可能存在的铁盐的干扰。
这两种物质都与卡尔费休试剂发生反应，就好像它们是水一样，可能会产生假阳性，导致水浓度过高。事实上，新的、干净的、干燥的 AW 或 EP 油的读数可能高达 200 至 300 ppm，这是由于添加剂的反应，而不是因为水分过多。
实验室已改用 ASTM D6304 中描述的库仑滴定方法。该方法在低水浓度下比 D1744 更可靠，并且不易产生干扰效应，尽管由于含硫添加剂的影响，AW 和 EP 添加油中的水含量可能高达 100 ppm。
可靠的方法是 ASTM D6304，包括共蒸馏。在共蒸馏方法中，油样在真空下加热，使样品中存在的水分蒸发。水蒸气被冷凝并溶解到甲苯中，然后使用 D6304 程序进行滴定。
由于废油样品中可能存在的添加剂和其他干扰污染物仍然溶解或悬浮在油中，因此甲苯中的冷凝水不受干扰影响，并且是样品中存在的水的真实计数。
另一种不太常用的方法是 ASTM D1533，它用于使用库仑卡尔费休试剂测定变压器油中低至 10 ppm 或更低的水浓度。
4.氢化钙测试套件
确定现场水浓度的最简单方便的方法之一是使用氢化钙测试套件。该方法采用水与固体氢化钙的已知反应来产生氢气。由于反应按化学计量发生，因此释放的氢气量与样品中存在的水量成正比。
因此，样品中的水含量可以通过测量密封容器中由于样品中的任何水与氢化钙反应时释放氢气而引起的压力升高来确定。据报道，如果使用正确，这些测试套件的游离水或乳化水浓度可精 确至 50 ppm。
5.油液饱和度传感器
当油样中的水含量低于饱和点时，可以使用饱和度(露点)传感器来间接量化水含量。油的饱和点就是在给定温度下油含有尽可能多的溶解状态水的点。
此时，油已饱和或相对湿度为 100%。大多数饱和度传感器使用薄膜电容装置，其电容根据其所浸没的流体的相对湿度而变化。事实证明，饱和度传感器在确定废油的饱和度百分比方面是准确可靠的。
饱和度传感器的最大缺点是饱和点很大程度上取决于温度以及极性物质的存在(或不存在)，包括添加剂、污染物和磨损颗粒。此外，由于水位超过饱和点(大多数工业油通常为 200 至 600 ppm)，饱和度传感器无法准确量化水含量。
尽管有这些限制，只要经常和常规使用，饱和度传感器仍然可以成为现场确定湿度的有用趋势工具。
监测和控制任何润滑系统中的水位都很重要。无论是大型柴油机、蒸汽轮机、液压系统还是电力变压器，水都会对设备的可靠性和寿命产生重大影响。
定期水分监测，无论是简单的现场裂纹测试还是基于实验室的卡尔费休水分测试都应成为标准的状态监测工具。但请记住，与所有测试一样，用于检测油中水分的方法也各有优缺点，因此请务必选择满足您的需求和所需检测限的方法。
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