Измеритель влагосодержания масла — это прибор, который используется для определения количества воды в промышленных маслах: трансформаторных, смазочных, турбинных, трансмиссионных и др. В этой статье мы рассмотрим наиболее важные вопросы, касающиеся увлажнения масел:

• как вода попадает в масло;
• в каких формах вода может находиться в масле;
• чем опасно наличие воды в масле;
• какими способами можно достоверно определить количество в воды в масле;
• измеритель влагосодержания масла ТОR-1.

Пути попадания воды в промышленные масла

Пути попадания воды в масло условно можно разделить на два типа. Первый тип — эксплуатационный, когда вода образуется непосредственно во время работы маслонаполненного оборудования или попадает в него при работе из-за негерметичности уплотнений. В основном это связано с высокими нагрузками и экстремальными температурами, под действием которых происходят химические реакции с образованием воды. Например, в трансформаторах вода образуется в результате старения и окисления целлюлозы. А в турбинных установках — из-за конденсации пара, который начинает выделяться при высоких температурах.

Второй тип — неэксплуатационные факторы. Вода может попасть в масло из воздуха во время транспортировки или хранения в емкостях на складе. Поэтому измеритель влагосодержания масла должен использоваться также и перед заливкой масла в оборудование.

Формы, в которых вода может находиться в масле

Вода может пребывать в маслах в трех разных формах:

• растворенная вода;
• эмульгированная вода;
• свободная вода.

Растворенная вода — это вода, связанная с активными веществами, которые появляются в процессе старения масла, а также вода, адсорбированная механическими примесями, которые пребывают в масле в виде взвеси. Эмульгированная вода — это глобулы воды, висящие в масле. Размер глобул определяется “точкой росы” и фактической температурой заэмульгированного водомасла. Свободная вода появляется в масле в результате прямого попадания в бак.

В новых трансформаторных маслах с малым содержанием ароматических углеводородов практически вся влага находится в растворенной форме. Растворенная вода образует в маслах раствор и практически не влияет на изменение изоляционных характеристик, то есть не снижает электрическую прочность жидкого диэлектрика. Но при понижении температуры образуется вода в виде конденсата, которая затем переходит в эмульсионную воду, повышающую диэлектрические потери масла. В состарившихся трансформаторных маслах большая часть влаги находится в связанной форме.

Измеритель влагосодержания масла должен давать наиболее полную и точную информацию независимо от того, в какой форме вода пребывает в масле. В качестве единиц измерения влагосодержания масла используются граммы на тонну (ppm) или весовые проценты.

Чем опасна вода для масла

Вода — опасная примесь для любого промышленного масла. Попадая в трансформаторное масло, вода ухудшает изоляционные свойства, что приводит к диэлектрическому пробою. Наибольшая опасность для трансформатора существует при колебании температур. В этом случае любая растворенная влага ухудшает диэлектрические свойства изоляции и приводит к ее разрушению.

Также вода способствует окислению промышленных масел, меняет их вязкость и провоцирует пенообразование. Прочность масляной пленки уменьшается, что ускоряет износ трущихся деталей.

Использование обводненного моторного масла опасно усилением процессов ржавления и коррозии. Из-за этого сталь становится хрупкой и возрастает риск разрушения деталей двигателя внутреннего сгорания.

Также если в масле содержаться какие-либо присадки, повышенное содержание воды может привести к их вымыванию и ухудшению эксплуатационных свойств масла.

Также вода является коварной примесью, потому что способна не только сама отрицательно влиять на свойства масла, но и усиливать отрицательное влияние других факторов.

Предельные содержания влаги в маслах

В качестве диэлектрика используются масла различного происхождения: минеральные, силиконовые и эфиры. Технология получения этих масел отличается, как отличаются их свойства, включая склонность к растворению воды.

Молекулы углеводородов гидрофобны, поэтому минеральные масла имеют низкую растворимость воды на уровне 30-60 ppm (г/т). У силиконовых масел и эфиров более высокий предел насыщения, который равен 150-300 ppm и 300-2600 ppm соответственно.

Содержание воды в масле, которое заливается в трансформаторы с пленочной или азотной защитой, герметичные вводы и герметичные измерительные трансформаторы, не должно превышать 10 ppm (10 г/т). В силовые трансформаторы без пленочной защиты и негерметичные вводы нужно заливать трансформаторное масло с содержанием воды не более 25 ppm. Масло с содержанием воды не более 10 ppm считается сухим, но при поставке влагосодержание масла может достигать 35 ppm, что требует применения процессов сушки (термовакуумной или с помощью цеолитов). Но решение о выполнении сушки принимается только тогда, когда измеритель влагосодержания масла показал, что параметр превышает допустимое значение.

Методы определения влагосодержания масла

Методы, которые используются для измерения влаги в трансформаторном масле, делятся на три группы:

• методы, основанные на экстракции воды и измерениях посредством химических реакций. К этой группе принадлежит кулонометрическое титрование по методу Карла Фишера, а также гидридкальциевый метод. При гидрокальциевом методе выполняются измерения объема выделившихся газов в результате взаимодействия гидрида кальция (СаН2) и воды, содержащейся в масле. Метод Карла Фишера предусматривает определение воды автоматическим кулонометрическим титрованием. Сущность количественного определения влагосодержания в масле состоит в автоматическом измерении количества электричества, затраченного на электролиз воды в реактиве Карла Фишера;
• методы, основанные на физической экстракции до уровня равновесия и измерениях с использованием газового хроматографа и фотоакустической эмиссии;
• метод емкостного датчика, с помощью которого выполняются косвенные измерения относительного насыщения масла по изменению проводимости чувствительной пленки.

Методы анализа масла в лаборатории хоть и точны, но занимают длительное время, сложно выполняются и требуют повышенных мер безопасности. Приборы для работы возле трансформаторов громоздки, а некоторые из них – устаревшие. Без своевременной и точной информации о состоянии изоляционного масла не получится гарантировать надежность высоковольтного оборудования. Для этого нужны компактные, точные, быстродействующие, надежные и простые в эксплуатации приборы.

Как правильно отбирать пробы трансформаторного масла

Для информативного и корректного измерения влагосодержания трансформаторного масла важно не только иметь хорошие приборы, но и правильно выполнить отбор проб. Если проба будет некачественной и влага попадет в масло на этапе отбора, то это приведет к ложным результатам и, как следствие, неправильным решениям по коррекции программы обслуживания трансформатора.

Для отбора проб лучше задействовать квалифицированного специалиста, который должен работать при хорошей погоде (без осадков, сильного ветра и т.п.). Отбор проб выполняется только в сухую и чистую посуду, а каждый сосуд должен быть наполнен на не менее 95% своей вместимости. Сразу после заполнения сосуд плотно закрывается пробкой. Далее образцы хранятся в темном месте до тех пор, пока не выполнится испытание трансформаторного масла на влагосодержание.

Измеритель влажности ТОR-1 компании GlobeCore

Компанией GlobeCore разработан прибор ТОR-1. Он предназначен для определения массовой доли влаги в изоляционных маслах даже в малых количествах. Кроме абсолютного содержания влаги в ppm прибор также измеряет температуру масла. Точность и стабильность измерений достигаются за счет применения емкостного датчика, нечувствительного к загрязнениям, которые могут содержаться в изоляционном масле.

Прибор измеряет активность воды и температуру. Используя эти величины, тестер ТОR-1 вычисляет содержание влаги (ppm) в минеральном трансформаторном масле. Вычисление содержания влаги в неминеральных трансформаторных и смазочных маслах возможно только после загрузки в прибор удельных параметров этих масел.

Измеритель влагосодержания масла ТОR-1 легко переносится и транспортируется благодаря своей компактности: его высота не превышает 38 сантиметров, а длина и ширина – 18 сантиметров.

Конструкция прибора проста, а его эксплуатация не требует высокой квалификации обслуживающего персонала. После нажатия кнопки начала измерений на индикаторах появляются значения влагосодержания и температуры. Более точный результат доступен уже через десять минут. После этого можно начинать тестирование следующей пробы масла.

Класс защиты прибора позволяет тестировать изоляционное масло возле трансформаторов при любой погоде, а датчик функционирует при температуре окружающей среды от -40 до +60 градусов Цельсия. Надежность работы достигается за счет применения металлических вандалозащищенных кнопок, металлической защиты чувствительного элемента, стабилизированного источника питания и встроенной защиты электрооборудования.

Таким образом, прибор ТОR-1 экономит время и снижает трудоемкость измерений в любых условиях эксплуатации. Он может использоваться как самостоятельно, так и быть частью передвижных лабораторий для оперативного анализа масла в полевых условиях.

Имея достоверную и оперативную информацию о влагосодержании масла в трансформаторе, можно вовремя скорректировать программу обслуживания оборудования и не допустить тяжелых последствий: аварий и дорогостоящих ремонтов.

Как сушить промышленные масла

Удалять воду из промышленных масел можно несколькими способами: центрифугированием, термовакуумной сушкой и пропусканием через слой цеолита. Центрифугирование как метод сушки хоть и отличается простотой, но морально и физически устарело. Более современный метод — термовакуумная сушка, когда масло сначала нагревается, после чего с его поверхности испаряются и удаляются при помощи вакуума пары воды и газов. Цеолитовая сушка выделяется высокой эффективностью и простотой аппаратурного оформления. Сорбент цеолит имеет высокую способность к поглощению воды и удержанию ее в своих гранулах. После насыщения свойства сорбента нужно реактивировать, после чего цеолит можно повторно использовать для сушки масла.