CN106769303B - 不同温度下油液水分饱和度测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种油液水分饱和度测试装置，其包括油样配制瓶(1)、油液水活性检测变送器(2)、抽样装置(6)，其中，所述油样配制瓶(1)用于装载待测油液；其中，所述油液水活性检测变送器(2)用于检测所述待测油液的水活性；其中，所述油液水活性检测变送器(2)和抽样装置(6)与所述油样配制瓶(1)以密封方式安装在一起；其中，所述抽样装置(6)用于从所述油样配制瓶(1)中抽取所述待测油液，以对所述待测油液进行绝对含水量检测。本发明可以实现油样的恒定配制、样本均匀搅拌、耐温加热保持恒温、密封条件下抽样等工作的油液水分饱和度测试。
Description
技术领域
本发明涉及油液中水分检测领域，尤其涉及一种油液水分饱和度测试装置及方法。
背景技术
航空油液(主要指润滑油、液压油、燃油)受到水分污染时，会严重影响设备的性能，甚至可能造成严重事故。为了保证油液的质量，防止由于水分超标而使油液性能下降，及时准确地检测油液中水分含量具有非常重要的意义。现在的国家对军用飞机油液系统含水都有明确规定，例如，GJB1177《石油基航空液压油》要求航空用液压油中水分含量不大于100ppm(≤0.01wt％)。
油液中100ppm的水分含量是在100g(或者体积)的油液中含有0.01g水分，表示了水分在油中的绝对含量，根据GB/T11146的要求的条件，油液水分检测只能在实验室条件下实施。另一种油液水分检测技术测试油液水活性，是一种基于吸水材料的油液水分在线监测技术，与绝对水分检测相比油液水活性检测广泛应用于现场检测，对及时了解航空油液水分含量，确保飞行按照具有重要意义。在现场使用中，为了便于水活性和绝对水分含量的换算，需要测出油液的水分饱和度。
实践操作证明，油液水分饱和度的精密测试需要避免多方面因素干扰：1)环境水分影响。试验设备自带的水分溶解到油中，会污染样本。2)空气水分影响。空气中包含大量水分子，不断与油液进行水分交换，有时吸收油液中水分，有时释放水分到油液中去，影响油样水分含量的恒定。3)油液与水分样本不均匀。水分密度大于油液密度，在静置条件下水分和油液难以均匀混合。4)环境温度影响。油样温度越高可以溶解的水分量越大，一般随着温度升高油液溶解水分呈指数关系增大，导致油液可以不断吸收更多水分，影响样本水分含量的恒定。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，通过消除上述干扰因素影响，设计一款可以实现油样的恒定配制、样本均匀搅拌、耐温加热保持恒温、密封条件下抽样等工作的油液水分饱和度测试装置。
根据本发明的实施例，提供了一种油液水分饱和度测试装置，其包括油样配制瓶(1)、油液水活性检测变送器(2)、抽样装置(6)、磁力搅拌器(11)，其中，所述油样配制瓶(1)用于装载待测油液；其中，所述油液水活性检测变送器(2)用于检测所述待测油液的水活性；其中，所述油液水活性检测变送器(2)和抽样装置(6)与所述油样配制瓶(1)以密封方式安装在一起；其中，所述抽样装置(6)用于从所述油样配制瓶(1)中抽取所述待测油液，以对所述待测油液进行绝对含水量检测，其中，所述磁力搅拌器(11)位于所述油样配制瓶(1)的底部，并且，所述磁力搅拌器(11)具有炉丝式加热恒温功能，用于使所述待测油液达到并维持在预定温度，其中，所述磁力搅拌器(11)连接有搅拌子(10)，所述搅拌子(10)与所述油样配制瓶(1)以密封方式安装在一起，用于对所述待测油液进行搅拌。
根据本发明的实施例的油液水分饱和度测试装置，还包括与所述油样配制瓶(1)以密封方式安装在一起的抽气装置(5)，用于排空所述油样配制瓶(1)中的空气。
根据本发明的实施例，所述油样配制瓶(1)的瓶口处安装有橡胶塞(3)，所述油液水活性检测变送器(2)、所述抽样装置(6)和所述抽气装置(5)安装在所述橡胶塞(3)上，其在与所述油样配制瓶(1)以密封方式安装在一起之前，经过充分干燥。
根据本发明的实施例的油液水分饱和度测试装置，还包括与所述油样配制瓶(1)以密封方式安装在一起的搅拌子(10)，用于对所述待测油液进行搅拌。
根据本发明的实施例，所述搅拌子(10)是通过与其连接的磁力搅拌器(11)产生旋转的，其中，所述搅拌子(10)和所述磁力搅拌器(11)位于的所述油样配制瓶(1)的底部，并且，所述磁力搅拌器(11)还具有加热恒温功能，用于使所述待测油液达到并维持在预定温度。
根据本发明的实施例，所述橡胶塞(3)通过法兰(4)安装在所述油样配制瓶(1)上，其中，所述油液水活性检测变送器(2)、所述抽气装置(5)和所述抽样装置(6)通过T型螺纹结构(7)安装在橡胶塞(3)上。
根据本发明的实施例，所述T型螺纹结构(7)通过紧固螺母(9)与橡胶塞(3)进行紧固密封，所述油样配制瓶(1)的瓶口具有外延伸出部分，所述橡胶塞(3)的截面呈T型结构，所述法兰(4)被安装在所述油样配制瓶(1)的所述外延伸出部分。
根据本发明的实施例，所述油样配制瓶(1)连同所述橡胶塞(3)一起被固定在稳定台架上，所述稳定台架的底部具有加热装置，用于对所述油样配制瓶(1)中的所述待测油液进行加热、恒温。
根据本发明的实施例，提供了由所述油液水分饱和度测试装置实现的油液水分饱和度测试方法，其包括如下步骤：步骤1、将所述待测油液引入所述油样配制瓶(1)中；步骤2、利用所述抽气装置(5)抽取所述油样配制瓶(1)中的所述待测油液的液面上方的空气；步骤3、使搅拌子(10)持续旋转，对所述待测油液进行充分搅拌；步骤4、对所述待测油液进行加热，并保持在预定温度；步骤5、待所述油液水活性检测变送器(2)的检测值稳定后，通过所述抽样装置(6)从所述油样配制瓶(1)抽取所述待测油液；步骤6、测量所述待测油液的绝对含水量，并根据所述水活性检测变送器(2)的检测值，得到所述待测油液在所述预定温度上的水分饱和度。
根据本发明的实施例，在所述步骤1中，将待测油样用引流棒引流到所述油样配制瓶(1)中，待测油样的体积达到所述油样配制瓶(1)的容积的2/3至4/5。
本发明的优点是能够克服油液水分饱和度不易测试的问题，根据本发明的实施例，该油液水分饱和度测试装置及方法通过全面处理，避免了油液水分饱和度测试过程中的各种影响因素。
附图说明
图1为根据本发明的实施例的油液水分饱和度测试装置的总体结构示意图；
图2为根据本发明的实施例的油液水分饱和度测试装置的油样配制瓶的结构示意图；
图3为根据本发明的实施例的油液水分饱和度测试装置的“T型”螺纹结构件的示意图；以及
图4为根据本发明的实施例的油液水分饱和度测试方法流程图。
具体实施方式
下面，结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。
本领域的技术人员能够理解，尽管以下的说明涉及到有关本发明的实施例的很多技术细节，但这仅为用来说明本发明的原理的示例、而不意味着任何限制。本发明能够适用于不同于以下例举的技术细节之外的场合，只要它们不背离本发明的原理和精神即可。
另外，为了避免使本说明书的描述限于冗繁，在本说明书中的描述中，可能对可在现有技术资料中获得的部分技术细节进行了省略、简化、变通等处理，这对于本领域的技术人员来说是可以理解的，并且这不会影响本说明书的公开充分性。
下面结合附图对具体实施方案进行详细描述。
油液水活性具体指代的物理意义是溶解在油液中的微量水分，一般来说油液溶解水分的能力比较小，常温下液压油饱和溶解度为200ppm，润滑油的饱和溶解度300ppm。油液为了改善某方面的性能，一般会添加一些增粘剂、抗氧剂、抗磨剂、防锈剂、染色剂等不同的添加剂。另外不同的油液在生产过程中，也会存在其他有机分子，因此实际上的油液是多种分子构成的混合物，混合物的具体状态会影响油液的水分饱和度，油液水分饱和度需要根据油液实际情况单独测试。
水分子在生活中普遍存在，并且会与油液中的水分子进行动态交换，以达到不同介质中水分的蒸汽压力相等(例如：油中、空气中)，测试油液水分饱和度的时候，需要保证油样水分含量在试验前后过程中的恒定性，不受外界影响。油液的水分饱和度与温度大体呈指数增长关系，测试某一状态下的水分饱和度时，温度应保持固定。油液中水的密度比较大，受重力影响一般难以均匀混合，这导致样品测试和抽样的差异性，因此试验装置必须要求均匀混合。
综上所述，结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。
图1示出了根据本发明的实施例的一种油液水分饱和度测试装置。
根据本发明的实施例，提供了一种油液水分饱和度测试装置，其中油样在油样配制瓶(1)中进行配制，油样配制瓶(1)采用石英玻璃加工，底部设计为5mm厚度的平底，用于加热恒定油样配置环境。5mm的平底结构既满足耐温要求便于加热，也防止太厚引起加热时应力不均匀导致的碎裂。油样配制瓶(1)顶端设计为广口法兰盘结构，用于固定橡胶塞(3)，起密封作用。广口设计，便于清洗残余油液和干燥油样配制瓶(1)。
橡胶塞(3)采用“T型”结构设计，弹性模型范围在0.5～3GPa，可以密封和加工。在橡胶塞上加工法兰孔和装配孔，法兰孔用于与油样配制瓶(1)上的法兰配合安装，装配孔用于安装特制“T型”螺纹结构(7)，并且能与“T型”螺纹结构(7)密封配合。
“T型”螺纹结构(7)通过螺母(图中未示出)安装在橡胶塞(3)的装配孔上，紧固螺母(9)和“T型”螺纹结构(7)配合可以将橡胶塞(3)的装配孔的空隙密封。通过“T型”螺纹结构(7)安装抽气装置(5)、抽样装置(6)和油液水活性检测变送器(2)。抽气装置(5)由短管路(8)、单向阀构成，外接抽气机可以抽空油样配制瓶(1)内的空气，抽气装置(5)的短管路(8)深入到油样配制瓶(1)内0.5～3cm。抽样装置(6)由长管路(12)、单向阀构成，外接油泵可以抽吸油样配制瓶(1)内的油样，抽样装置(6)的长管路(12)伸入到油样配制瓶的距离底部5～10cm的距离。
其中，油样配制瓶(1)装载一定容量的待测油液，油液水活性检测变送器(2)探头部分浸没在油样中间部分。橡胶塞(3)通过法兰(4)安装在油样配制瓶(1)上。油液水活性检测变送器(2)、抽气装置(5)和抽样装置(6)通过“T型”螺纹结构(7)安装在橡胶塞(3)上。抽气装置(5)的短管路(8)刚刚露出橡胶塞(3)的内表面，抽样装置(9)的管路伸入到油样配制瓶(1)的油样中间部分，搅拌子(10)放置在油样配制瓶(1)的底部中央部分，搅拌子(10)是磁力搅拌器(11)的组成部分。
根据本发明的实施例，“T型”螺纹结构(7)安装了抽气装置(5)、抽样装置(6)和油液水活性检测变送器(2)。即，多个“T型”螺纹结构(7)通过多个螺母(图中未示出)安装在橡胶塞(3)的装配孔上。抽气装置由管路、单向阀构成，抽气装置(5)的短管路(8)深入到油样配制瓶(1)内0.5～3cm，外接抽气机可以抽净油样配制瓶(1)内的空气，避免测试过程中油液上方存在空气吸收或释放水分到油液中，导致油液中的水分含量不恒定。抽样装置(6)由长管路(9)、单向阀构成，外接油泵可以抽吸油样配制瓶(1)内的油样，抽样装置(6)的长管路(9)伸入到油样配制瓶(1)的距离底部5～10cm的距离，伸入位置与油液水活性检测变送器(2)探头检测点的位置保持在同一水平位置上。
磁力搅拌器(11)采用炉丝式，可以加热石英玻璃质的材料，同时通过搅拌子(10)搅拌油样配制瓶(1)内的油样，使油样充分均匀，并且保持油样的恒定温度。
橡胶塞(3)采用“T型”结构设计，既要满足密封要求，也要满足加工固定其他装置的要求，因此，弹性模型范围在0.5～3GPa之间。在橡胶塞(3)上加工法兰孔和装配孔，法兰孔用于与油样配制瓶(1)上的法兰配合安装，装配孔用于安装“T型”螺纹结构(7)，并且能与“T型”螺纹结构(7)密封配合。
图2根据本发明的实施例的油样配制瓶结构示意图。
油样配制瓶(1)材质为石英玻璃，石英玻璃与金属或陶瓷类材质相比，便于观测和分析试验过程。石英玻璃的厚度为5mm，厚度太薄，不利于保温；厚度太厚在加热过程缓慢，加热功率大时应力分布不均匀容易碎裂。油样配制瓶(1)底部设计为平底结构，可以用于搅拌和均匀加热。油样配制瓶(1)内径为100mm，高度为200mm。测试油液水分饱和度过程中，油样体积达到油样配制瓶(1)的三分之二到五分之四之间。油样配制瓶(1)顶端设计为广口法兰盘结构，用于固定橡胶塞(3)，起密封作用。广口设计，便于清洗残余油液和干燥油样配制瓶(1)。
图3为根据本发明的实施例的“T型”螺纹结构件示意图。
“T型”螺纹结构(7)通过螺母安装在橡胶塞(3)的装配孔上。“T型”螺纹结构(7)中间为通孔螺纹，可以用于安装检测和抽样装置(6)，并且便于拆卸和安装。，通过紧固螺母(9)将“T型”螺纹结构(7)橡胶塞(3)的装配孔密封。
图4为根据本发明的实施例的油液水分饱和度测试方法流程图。
步骤1、组装配件。将“T型”螺纹结构(7)通过紧固螺母(9)安装在橡胶塞(3)的装配孔上，拧紧固定。将油液水活性检测变送器(2)、将抽气装置(5)和抽样装置(6)通过安装在“T型”螺纹结构(7)上；
步骤2、干燥试验设备，避免水分污染。将油样配制瓶(1)和步骤1的组装件进行干燥，保证没有水分；
步骤3、油样注入到油样配制瓶(1)中。将待测油样用引流棒引流到油样配制瓶(1)中，待测油样容积达到油样配制瓶(1)的2/3～4/5之间，将搅拌子(10)放置在油样配制瓶(1)的底部中央部分。
步骤4、安装油液水分饱和度测试装置。将盛有待测油样的油样配制瓶(1)和步骤1的组装件，通过法兰(4)进行紧固安装。
步骤5、抽净油样配制瓶(1)中的空气。利用抽气装置(5)抽净油样配制瓶(1)上方的空气；
步骤6、搅拌加热使油样水分充分均匀恒定。打开磁力搅拌器(11)让搅拌子(10)在800～1500r/min旋转速度下充分搅拌，用磁力搅拌器(11)(炉丝式)加热油样配制瓶(1)内的待测油样。
步骤7、抽取油样。充分搅拌油样配制瓶(1)内的待测油样，待油液水活性检测变送器(2)的示值稳定后，通过抽样装置(6)抽取油样配制瓶(1)内的油样。
步骤8、测试计算油液水分饱和度。利用库伦法卡尔费修测试仪测量油样的ppm值(绝对含水量)，根据水活性检测变送器(2)测得的水活性，求解出当前温度下的油样的水分饱和度。具体地，例如，油样的水分饱和度＝油样的ppm值/油样的水活性。
进一步地，在步骤6中，可以将油样配制瓶(1)内的待测油样加热并维持在不同温度下，在步骤7中得到不同温度下的油液中水活性值，从而能够得到不同温度下的油液的水分饱和度。
最后，本领域的技术人员能够理解，对本发明的上述实施例能够做出各种修改、变型、以及替换，其均落入如所附权利要求限定的本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种油液水分饱和度测试装置，其包括油样配制瓶(1)、油液水活性检测变送器(2)、抽样装置(6)、磁力搅拌器(11)，
其中，所述油样配制瓶(1)用于装载待测油液，
其中，所述油液水活性检测变送器(2)用于检测所述待测油液的水活性，
其中，所述油液水活性检测变送器(2)和抽样装置(6)与所述油样配制瓶(1)以密封方式安装在一起，
其中，所述抽样装置(6)用于从所述油样配制瓶(1)中抽取所述待测油液，以对所述待测油液进行绝对含水量检测，
其中，所述磁力搅拌器(11)位于所述油样配制瓶(1)的底部，
并且，所述磁力搅拌器(11)具有炉丝式加热恒温功能，用于使所述待测油液达到并维持在预定温度，
其中，所述磁力搅拌器(11)连接有搅拌子(10)，所述搅拌子(10)与所述油样配制瓶(1)以密封方式安装在一起，用于对所述待测油液进行搅拌。
2.根据权利要求1所述的油液水分饱和度测试装置，还包括与所述油样配制瓶(1)以密封方式安装在一起的抽气装置(5)，用于排空所述油样配制瓶(1)中的空气。
3.根据权利要求2中的一个所述的油液水分饱和度测试装置，其中，所述油样配制瓶(1)的瓶口处安装有橡胶塞(3)，所述油液水活性检测变送器(2)、所述抽样装置(6)和所述抽气装置(5)安装在所述橡胶塞(3)上，其在与所述油样配制瓶(1)以密封方式安装在一起之前，经过充分干燥。
4.根据权利要求3所述的油液水分饱和度测试装置，其中，所述橡胶塞(3)通过法兰(4)安装在所述油样配制瓶(1)上，
其中，所述油液水活性检测变送器(2)、所述抽气装置(5)和所述抽样装置(6)通过T型螺纹结构(7)安装在橡胶塞(3)上。
5.根据权利要求4所述的油液水分饱和度测试装置，其中，所述T型螺纹结构(7)通过紧固螺母(9)与橡胶塞(3)进行紧固密封，所述油样配制瓶(1)的瓶口具有外延伸出部分，所述橡胶塞(3)的截面呈T型结构，所述法兰(4)被安装在所述油样配制瓶(1)的所述外延伸出部分。
6.根据权利要求3所述的油液水分饱和度测试装置，其中，所述油样配制瓶(1)连同所述橡胶塞(3)一起被固定在稳定台架上，所述稳定台架的底部具有加热装置，用于对所述油样配制瓶(1)中的所述待测油液进行加热、恒温。
7.根据权利要求3所述的油液水分饱和度测试装置实现的油液水分饱和度测试方法，其包括如下步骤：
步骤1、将所述待测油液引入所述油样配制瓶(1)中；
步骤2、利用所述抽气装置(5)抽取所述油样配制瓶(1)中的所述待测油液的液面上方的空气；
步骤3、使搅拌子(10)持续旋转，对所述待测油液进行充分搅拌；
步骤4、对所述待测油液进行加热，并保持在预定温度；
步骤5、待所述油液水活性检测变送器(2)的检测值稳定后，通过所述抽样装置(6)从所述油样配制瓶(1)抽取所述待测油液；
步骤6、测量所述待测油液的绝对含水量，并根据所述水活性检测变送器(2)的检测值，得到所述待测油液在所述预定温度上的水分饱和度。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述步骤1中，将待测油样用引流棒引流到所述油样配制瓶(1)中，待测油样的体积达到所述油样配制瓶(1)的容积的2/3至4/5。
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