[實用新型]微量水分變送器

有效

• 申請號: 201520194462.1
• 申請日: 2015-04-01
• 公開（公告）號: CN204807497U
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 施建雄
• 申請（專利權）人: 施建雄;施易滿
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00;G01N27/22
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 彭家恩;彭愿潔

技術領域

本實用新型涉及微水含量的檢測領域，具體涉及微量水分變送器。

背景技術

由于運行環境和技術工藝等方面的原因，在變壓器油、潤滑油、液壓油等工業油品的生產、儲存、運輸及使用過程中，被測流體中極易造成水分的殘留和侵入。同時，這類油品中都含有芳香烴類物質，具有較強的吸水能力。通常情況下，芳香烴類成分越多，相對來說油品的吸水能力就越強。由于含水量和溶解度的不同，油中水分多以溶解態、乳化態和游離態的形式存在。

變壓器油以其穩定的電氣性能，被廣泛應用在油浸式電力變壓器設備內部作為重要的絕緣介質，起到絕緣、冷卻和滅弧的作用。變壓器油中水分的增加會增加變壓器油的介質損耗，降低變壓器油的擊穿電壓。

在潤滑系統中，油中含有水分不僅對潤滑油本身的物理化學性質產生影響，而且危害潤滑系統甚至是整個設備的正常運行。水分在潤滑油中會形成乳化液，降低潤滑油的粘性，使油品容易產生沉渣，堵塞油路；加速有機酸對系統部件的銹蝕。此外水污染物會破壞潤滑油形成的油膜，因氫“自由基”而造成的微裂紋(也稱為“氫脆”)隨時間增長，造成點蝕和剝落。

液壓油用作液壓介質廣泛應用于液壓系統中，起著能量傳遞、系統潤滑、防腐、防銹、冷卻等作用。水分是液壓油污染物的主要來源之一，若液壓油中含有水分，則具有以下危害：(1)水與液壓油可形成乳化液，使被測流體變稠，堵塞液壓元件和濾油管道，影響液壓系統的正常運行。(2)水與液壓油中的化學成分作用使油品氧化變質，產生膠質、油泥等沉淀物，影響油品的性能。(3)液壓油潤滑性能變差，加劇系統零部件磨損。(4)銹蝕液壓元件，降低系統的使用壽命。(5)低溫時被測流體中的水分凝結成冰粒，也會堵塞元件間隙。

在線監測被測流體中水活性和微水含量以隨時掌握油中含水量的變化，并根據設定的報警值適時報警和控制，對設備的安全運行十分重要。目前離線式監測油中水含量包括蒸餾法、氣相色譜法以及卡爾費休法等等。這些方法是在現場抽取待測被測流體若干送到實驗室，在實驗室完成被測流體的檢測工作，這往往需要很長的一段時間，通常需要一周左右。例如，卡爾費休法有滴定法與庫侖電量法兩種方法，卡氏庫侖法(庫侖電量法)測定水分是一種電化學方法，其原理是儀器的電解池中的卡氏試劑達到平衡時注入含水的樣品，水參與碘、二氧化硫的氧化還原反應，在吡啶和甲醇存在的情況下，生成氫碘酸吡啶和甲基硫酸吡啶，消耗了的碘在陽極電解產生，從而使氧化還原反應不斷進行，直至水分全部耗盡為止，依據法拉第電解定律，電解產生碘是同電解時耗用的電量成正比例關系的，1摩爾碘與1摩爾水的當量反應，即電解碘的電量相當于電解水的電量，電解1摩爾碘需要2×96493毫庫侖電量，電解1毫摩爾水需要電量為96493毫庫侖電量，則微水含量需要根據庫倫電量予以確定，可見，庫侖電量法需要復雜的操作工序、需要在實驗室內進行操作、不能當場測量。

除了上述例舉的油液之外，對于其他液體以及氣體等流體，也存在類似的問題，故不再贅述。

上述現有技術的方法最主要的缺陷在于測試周期太長，不能實現現場快速測量；有的測試方法還存在測定工序復雜、測試結果不精確、費用高等缺陷。采用在線式監測油中微水含量的方法中，紅外光譜測試精度高，但是價格昂貴，維護成本高，在在線式被測流體水分監測中的應用受到限制，直接測量被測流體介電常數的電容法和直接測量被測流體電導率的阻抗譜法受到被測流體中粒子、雜質、酸堿度等的影響，不能有效的測量被測流體中水分的含量。因此，開發一種便捷、小體積、現場快速測量水分的傳感器(即微量水分變送器)具有重要意義。

發明內容

根據本實用新型的第一方面，提供一種微量水分變送器，包括：第一單元，其至少部分用于伸入當前被測流體中感應被測流體的溫度，從而產生與當前被測流體的溫度相關的第一信號；第二單元，其至少部分用于伸入當前被測流體中感應被測流體的水活性，從而產生與當前被測流體的水活性相關的第二信號；控制單元，連接至第一單元和第二單元，用于根據第一信號得到當前被測流體的溫度值，用于根據第二信號得到當前被測流體的水活性值，根據水活性值和溫度值計算當前被測流體的微水含量。

本實用新型所說的被測流體包括液體和氣體。被測的液體可以是油液(如變壓器油、潤滑油、液壓油等)，被測的氣體可以是六氟化硫氣體等。

在一種實施方式中，控制單元根據水活性值和溫度值計算當前被測流體的微水含量的計算式為

ppm＝aw*f(Ta)

其中，ppm為微水含量，aw為當前被測流體的水活性值，Ta為當前被測流體的溫度值，f(Ta)為Ta的非線性函數。