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：1049
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(fā)現(xiàn)，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(jù)美國再生能源實驗室研究發(fā)現(xiàn)，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(xiàn)相應(yīng)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(xié)會標準規(guī)定，風電齒輪油中的水分要求在500ppm以下，但據(jù)最新研究表明，為了提高軸承的壽命，應(yīng)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(fā)現(xiàn)，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(jù)美國再生能源實驗室研究發(fā)現(xiàn)，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(xiàn)相應(yīng)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(xié)會標準規(guī)定，風電齒輪油中的水分要求在500ppm以下，但據(jù)最新研究表明，為了提高軸承的壽命，應(yīng)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(tài)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(chǎn)生“呼吸”效應(yīng)，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(fā)現(xiàn)油品狀態(tài)透亮，不渾濁時，水分都是以溶解水的狀態(tài)存在。當溶解水達到飽和狀態(tài)時，油品會出現(xiàn)渾濁，有時甚至呈現(xiàn)乳化狀態(tài)，這時的水分稱為乳化水。當呈現(xiàn)乳化狀態(tài)的油中的水分繼續(xù)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(jié)變化的。由于風電機組都安裝在露天的環(huán)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(jié)時，潤滑油中的水分含量會明顯增加，等到干旱季節(jié)時，風電齒輪油中的水分又會明顯降低。所以說在雨季更應(yīng)該重視水分的監(jiān)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(yīng)，增大潤滑油酸值。同時，生成的膠狀聚合物會堵塞過濾設(shè)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(yīng)的醇和酸，增加潤滑油的酸值。(4)使?jié)櫥椭械奶砑觿┦В瑥亩鴮е聺櫥凸δ芩ネ?，增加了摩擦磨損。(5)與某些添加劑反應(yīng)生成凝膠，這些凝膠成團形成油泥來堵塞過濾設(shè)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(jié)果的因素很多，所以結(jié)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(shè)計出發(fā)控制水分的危害可以作以下三方面的工作：
第一、從基礎(chǔ)油的選擇入手，目前風電齒輪油使用合成類基礎(chǔ)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(chǔ)油容易吸收空氣中的水分，并且與水反應(yīng)發(fā)生水解，導致潤滑油質(zhì)量下降。所以PAO為基礎(chǔ)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(shè)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(guān)鍵因素之一，希望可以通過本文引起廣大風場技術(shù)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(jiān)測，嚴格控制水分含量，確保風機的連續(xù)平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。
延伸閱讀
工業(yè)4.0和物聯(lián)網(wǎng)的日益普及以及工業(yè)機器人技術(shù)的需求不斷增長是推動市場增長的關(guān)鍵因素
據(jù)MarketsandMarkets Research報告，工業(yè)傳感器市場規(guī)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(yè)4.0和物聯(lián)網(wǎng)的日益普及以及工業(yè)機器人技術(shù)的需求不斷增長是推動市場增長的關(guān)鍵因素。
與此同時，COVID-19大流行的爆發(fā)對制造業(yè)，石油和天然氣等許多行業(yè)的增長產(chǎn)生了不利影響。
石油和天然氣是工業(yè)傳感器市場的主要最終用途行業(yè)。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(zhí)行，計劃和風險管理方面面臨許多挑戰(zhàn)。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(nèi)的各個領(lǐng)域的2000多個EPC油氣項目不得不暫?；蛲七t。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(yè)也是工業(yè)傳感器市場的主要最終用途行業(yè)。由于COVID-19大流行，包括美國，中國，日本和韓國在內(nèi)的許多國家已經(jīng)停止生產(chǎn)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(yè)，包括發(fā)電和采礦業(yè)，都已暫停了幾乎所有國家的生產(chǎn)活動。預計這將降低對工業(yè)傳感器的需求，并在預測期內(nèi)顯著影響市場增長。
解讀工業(yè)傳感器的市場動態(tài)
驅(qū)動因素：工業(yè)4.0和IIoT的日益普及
工業(yè)4.0革命已經(jīng)開始，在當前行業(yè)中使用新的破壞性技術(shù)的好處越來越明顯。AT＆T和Google等技術(shù)巨頭也紛紛涉足工業(yè)4.0解決方案。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）是物聯(lián)網(wǎng)的一個子類別，用于工業(yè)目的，例如制造和供應(yīng)鏈的監(jiān)視與管理。IIoT的使用不斷增長，預計將推動包括汽車和醫(yī)療保健在內(nèi)的大多數(shù)行業(yè)對傳感器的需求。傳感器技術(shù)與計算能力相結(jié)合，為客戶提供了更高生產(chǎn)率的解決方案。
制約因素：價格競爭市場
許多工業(yè)傳感器都是為制造商或系統(tǒng)供應(yīng)商定制的。它還不是商品。取決于應(yīng)用，傳感器的規(guī)格變化，這增加了傳感器的成本，并且由于缺乏大量生產(chǎn)，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(shù)。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(yè)中使用智能傳感器
考慮到智能傳感器在工業(yè)自動化和樓宇自動化中的使用，由于其能夠監(jiān)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?shù)绕渌袠I(yè)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(yè)減少維護成本，并通過最大程度地減少停機時間來節(jié)省更多成本。
挑戰(zhàn)：不愿在舊工業(yè)中采用傳感器技術(shù)
如今，大多數(shù)行業(yè)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(yè)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(shù)據(jù)的計劃。工業(yè)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(shè)備更加復雜。
液位傳感器市場在2019年占據(jù)最大份額
2019年，液位傳感器市場占據(jù)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(xù)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(yīng)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(jiān)視和/或控制連續(xù)或點級別。
接觸式市場在2019年占據(jù)最大份額
預計到2019年，接觸型傳感器市場將在整個工業(yè)傳感器市場中占據(jù)更大的份額。接觸液位傳感器涉及設(shè)備（包括接觸型工業(yè)傳感器）與介質(zhì)之間的物理接觸。接觸式液位傳感器中使用的技術(shù)是磁阻，振動探頭，靜液壓，磁浮和機械浮選，氣動，旋轉(zhuǎn)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(qū)在2019年主導了工業(yè)傳感器市場，按區(qū)域劃分占整個工業(yè)傳感器市場的最大份額。由于中國是世界主要工業(yè)區(qū)之一，預計到2025年，亞太地區(qū)的市場份額將創(chuàng)歷史新高。亞太地區(qū)市場的主要國家是中國和日本。未來幾年，亞太地區(qū)將有大量的機會從工業(yè)領(lǐng)域創(chuàng)收。
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