油品含水率傳感器告訴你水分對齒輪箱的危害
來源：本站 作者：admin 時間：2021-08-18 03:22:06 點擊：2079
油品含水率傳感器告訴你水分對齒輪箱的危害
潤滑油中的水分是導致風電機組失效的一個主要因素。SKF科研人員發現，風電齒輪油中的水分含量達到1000ppm時，軸承的壽命會降低70%。另外，據美國再生能源實驗室研究發現，齒輪箱的失效始于軸承，一旦軸承開始失效，其他的齒輪等部件也會出現相應的問題。所以為了使風電齒輪箱的使用壽命達到20年，必須嚴格控制風電齒輪油中的水分。美國齒輪箱制造協會標準規定，風電齒輪油中的水分要求在500ppm以下，但據最新研究表明，為了提高軸承的壽命，應將水分控制在150ppm以下，這樣軸承壽命會提高到原來的2到3倍。
潤滑油中的水分是導致風電機組失效的一個主要因素。SKF科研人員發現，風電齒輪油中的水分含量達到1000ppm時，軸承的壽命會降低70%。另外，據美國再生能源實驗室研究發現，齒輪箱的失效始于軸承，一旦軸承開始失效，其他的齒輪等部件也會出現相應的問題。所以為了使風電齒輪箱的使用壽命達到20年，必須嚴格控制風電齒輪油中的水分。美國齒輪箱制造協會標準規定，風電齒輪油中的水分要求在500ppm以下，但據最新研究表明，為了提高軸承的壽命，應將水分控制在150ppm以下，這樣軸承壽命會提高到原來的2到3倍。
眾所周知，新加注的風機齒輪箱潤滑油中是沒有水分的。那么水分從何而來，又是以什么形式存在的呢?當風機處于工作狀態時，齒輪箱的工作溫度將高達95攝氏度，但當停機時，齒輪箱將逐漸冷卻時產生“呼吸”效應，導致并從空氣中吸收水分或濕氣。而風電齒輪油中的水分有三種存在形式：(1)溶解水(2)乳化水(3)游離水。
通常我們發現油品狀態透亮，不渾濁時，水分都是以溶解水的狀態存在。當溶解水達到飽和狀態時，油品會出現渾濁，有時甚至呈現乳化狀態，這時的水分稱為乳化水。當呈現乳化狀態的油中的水分繼續增加時，油和水會分層，這時的水分稱為游離水。
而齒輪箱中的水分是會隨季節變化的。由于風電機組都安裝在露天的環境下，因此油中的水分含量受陰雨天氣的影響特別大，通常在梅雨季節時，潤滑油中的水分含量會明顯增加，等到干旱季節時，風電齒輪油中的水分又會明顯降低。所以說在雨季更應該重視水分的監測。
風電齒輪油中水分的危害有很多，主要有以下六個方面(1)加快了抗氧劑的失效，進而加快了油品的氧化反應，增大潤滑油酸值。同時，生成的膠狀聚合物會堵塞過濾設備，形成油泥等。(2)由于水的低粘度和不可壓縮性會降低潤滑油的承載能力，從而導致在高載荷下，高壓使水分變成過熱蒸汽，過熱蒸汽使得油離開摩擦表面，從而導致摩擦表面磨損。(3)加快油品的水解，尤其對于酯類潤滑油，會導致生成相應的醇和酸，增加潤滑油的酸值。(4)使潤滑油中的添加劑失效，從而導致潤滑油功能衰退，增加了摩擦磨損。(5)與某些添加劑反應生成凝膠，這些凝膠成團形成油泥來堵塞過濾設備。(6)使表面張力減小，從而使得空氣更容易進入油中，增加了潤滑油中的泡沫。
那么如何檢測油中的水分呢?離線式測量方法有三種：(1)蒸餾法(2)傅里葉光譜法(3)卡爾費休法。蒸餾法的測試精度比較低，最低的測定值為300ppm，而且需要的油樣比較多，不適合風電機組潤滑油中水分的測試。傅里葉光譜法測試速度快，但是由于傅里葉測試比較敏感，影響結果的因素很多，所以結果準確度不高，也不適合風機中水分精確的測定。實驗室中廣泛采用的一種測試方法是卡爾費休法，它能測試準確到10ppm左右，適合風電齒輪油中的水分的測定。奧吉娜檢測中心的水分測定儀為梅特勒-托利多全自動卡爾費休水分測定儀，它使用方便準確度高，能夠滿足風電潤滑油水分測定的要求。
從潤滑油配方設計出發控制水分的危害可以作以下三方面的工作：
第一、從基礎油的選擇入手，目前風電齒輪油使用合成類基礎油，主要有PAO(聚α-烯烴)型、PAG(聚醚)型和P0E(聚酯)型。其中PAG和POE型的基礎油容易吸收空氣中的水分，并且與水反應發生水解，導致潤滑油質量下降。所以PAO為基礎油的風電齒輪油是目前被廣泛認可的類型。
第二、 在風電齒輪油的配方設計中，特別在其中加入了抗乳化添加劑，這些添加劑的作用是，一旦水分進入齒輪箱后，能夠使得油與水的盡快分離，確保齒輪箱軸承和齒輪的正常潤滑。
第三、 同時考慮潤滑油的抗水解能力，杜絕因水分進入后添加劑水解失效，從而導致摩擦副的摩擦磨損。
綜上所述，水分是影響齒輪箱壽命的關鍵因素之一，希望可以通過本文引起廣大風場技術人員對于齒輪箱潤滑油水分指標的高度重視，加強對水分的日常監測，嚴格控制水分含量，確保風機的連續平穩運轉。
延伸閱讀
工業4.0和物聯網的日益普及以及工業機器人技術的需求不斷增長是推動市場增長的關鍵因素
據MarketsandMarkets Research報告，工業傳感器市場規模預計將從2020年的182億美元增長到2025年的290億美元，復合年增長率為9.8％。工業4.0和物聯網的日益普及以及工業機器人技術的需求不斷增長是推動市場增長的關鍵因素。
與此同時，COVID-19大流行的爆發對制造業，石油和天然氣等許多行業的增長產生了不利影響。
石油和天然氣是工業傳感器市場的主要最終用途行業。由于采用了COVID-19，整個石油和天然氣價值鏈中的許多進行中或新項目可能在項目執行，計劃和風險管理方面面臨許多挑戰。由于大流行，包括液化天然氣，石化以及石油存儲和煉油廠在內的各個領域的2000多個EPC油氣項目不得不暫停或推遲。能源研究公司Rystad Energy預測，油價下跌25％可能會導致全球油氣投資減少300億美元。
汽車和運輸業也是工業傳感器市場的主要最終用途行業。由于COVID-19大流行，包括美國，中國，日本和韓國在內的許多國家已經停止生產汽車。
除了石油和天然氣和汽車以外，由于大流行，世界上許多其他行業，包括發電和采礦業，都已暫停了幾乎所有國家的生產活動。預計這將降低對工業傳感器的需求，并在預測期內顯著影響市場增長。
解讀工業傳感器的市場動態
驅動因素：工業4.0和IIoT的日益普及
工業4.0革命已經開始，在當前行業中使用新的破壞性技術的好處越來越明顯。AT＆T和Google等技術巨頭也紛紛涉足工業4.0解決方案。
工業物聯網（IIoT）是物聯網的一個子類別，用于工業目的，例如制造和供應鏈的監視與管理。IIoT的使用不斷增長，預計將推動包括汽車和醫療保健在內的大多數行業對傳感器的需求。傳感器技術與計算能力相結合，為客戶提供了更高生產率的解決方案。
制約因素：價格競爭市場
許多工業傳感器都是為制造商或系統供應商定制的。它還不是商品。取決于應用，傳感器的規格變化，這增加了傳感器的成本，并且由于缺乏大量生產，傳感器制造商不能降低成本。但是，OEM希望傳感器制造商以較低的成本提供最佳技術。這就增加了傳感器制造商的定價壓力，因為它們不得不降低利潤。
機會：在多個制造業中使用智能傳感器
考慮到智能傳感器在工業自動化和樓宇自動化中的使用，由于其能夠監測和處理振動和噪聲信號的能力，這些傳感器在石油化工，半導體，食品加工和運輸等其他行業中的需求也在增長。智能傳感器具有收集，傳輸和處理信息的能力。因此，它們能夠檢測機器的運行狀況并預測其故障的可能性，從而幫助制造行業減少維護成本，并通過最大程度地減少停機時間來節省更多成本。
挑戰：不愿在舊工業中采用傳感器技術
如今，大多數行業仍在使用未配備傳感器的十年歷史的機器上運行。這是由于無法提供即時解決方案以及每個行業在其要求方面的差異。此外，還需要一個敏銳的知識來理解每臺機器的功能和要跟蹤的指標。通過反復試驗確定正確的傳感器及其合適的安裝位置；以及收集，過濾和解密收集到的數據的計劃。工業界認為，此過程很復雜，而且成本很高。他們認為傳感器會使設備更加復雜。
液位傳感器市場在2019年占據最大份額
2019年，液位傳感器市場占據最大的市場。液位傳感器用于檢測和測量液體，散裝固體和其他流體的液位。液位測量可以是連續的，也可以是點值的形式。由于各種因素，例如對精度，外觀，響應率的需求，因此需要使用液位傳感器。易于校準儀器；儀器的尺寸；監視和/或控制連續或點級別。
接觸式市場在2019年占據最大份額
預計到2019年，接觸型傳感器市場將在整個工業傳感器市場中占據更大的份額。接觸液位傳感器涉及設備（包括接觸型工業傳感器）與介質之間的物理接觸。接觸式液位傳感器中使用的技術是磁阻，振動探頭，靜液壓，磁浮和機械浮選，氣動，旋轉槳葉，電阻鏈以及重鏈。接觸式傳感器中最常見的一些類型是溫度傳感器，壓力傳感器，力傳感器，流量傳感器等。
亞太市場占有最大份額
就價值而言，亞太地區在2019年主導了工業傳感器市場，按區域劃分占整個工業傳感器市場的最大份額。由于中國是世界主要工業區之一，預計到2025年，亞太地區的市場份額將創歷史新高。亞太地區市場的主要國家是中國和日本。未來幾年，亞太地區將有大量的機會從工業領域創收。
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