微量水分變送器制造技術

本實用新型專利技術公開了微量水分變送器，該微量水分變送器包括：第一單元，由電阻模塊和溫度調理電路模塊組成，電阻模塊在接觸當前被測流體(含液體和氣體)時發生阻值的變化，使得溫度調理電路模塊根據阻值產生與當前被測流體的溫度相關的電壓值并發送至控制單元；第二單元，由電容模塊和振蕩電路模塊組成，電容模塊在接觸當前被測流體時發生容值的變化，使得振蕩電路模塊根據容值產生與當前被測流體的水活性相關的頻率值并發送至控制單元；控制單元，連接至第一單元和第二單元，用于根據頻率值和電壓值計算當前被測流體的微水含量。本實用新型專利技術的微量水分變送器能夠現場檢測被測流體中的微量水分，具有節省時間、提高工作效率的優點。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及微水含量的檢測領域，具體涉及微量水分變送器。
技術介紹
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 2X96493暈庫侖電量，電解1暈摩爾水需要電量為96493暈庫侖電量，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。
技術實現思路
根據本技術的第一方面，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。 本技術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。 在另一種實施方式中，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。 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 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，A為第一系數，B為第二系數； 或者 ppm = aw*Ta/((100-(Ta-Tx))*(100+(Ta_Tx)*Kt))/Kaw/Tx 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，Tx為水活性系數的參考溫 度值，Kt為溫度系數，Kaw為水活性系數。Tx、Kt、Kaw的值已經預存在單片機中。 第一單元包括溫度傳感器，控制單元根據溫度傳感器的輸出得到當前被測流體的 溫度值。 溫度傳感器為熱敏電阻，第一單元還包括與熱敏電阻相連的溫度調理電路模塊， 溫度調理電路模塊連接至控制單元，溫度調理電路模塊用于根據熱敏電阻的電阻值產生與 當前被測流體的溫度相關的電壓值，控制單元根據該電壓值得到當前被測流體的溫度值。 溫度調理電路模塊根據電阻值產生與當前被測流體的溫度相關的電壓值的計算 式為 Vc = V min+K*(Rx-Rmin) 其中，Vc為與當前被測流體溫度相關的電壓值，Vmin為對應第一單元的溫度量程 的最低測量溫度的相關電壓值，K為第一單元的放大倍數，Rmin為對應Vmin的電阻值，Rx 為與當前被測流體的溫度相關的電阻值。 第一信號為與當前被測流體溫度相關的電壓值，控制單元根據第一信號得到當前 被測流體的溫度值的計算式為 其中，Ta為當前被測流體的溫度值，V為被測流體溫度為T時溫度調理電路產生的 第一電壓值，V為被測流體溫度為T時溫度調理電路產生的第二電壓值，Vc為與當前被測流 體溫度Ta相關的電壓值。 第二單元包括電容模塊，電容模塊感應被測流體介電常數的變化而產生變化的電 容，控制單元根據電容模塊的電容得到當前被測流體的水活性值。 第二單元還包括與電容模塊相連接的振蕩電路模塊，振蕩電路模塊連接至控制單 元，振蕩電路模塊用于根據電容模塊的電容值產生與當前被測流體的水活性相關的頻率 值，控制單元根據振蕩電路模塊輸出的頻率值得到當前被測流體的水活性值。或者，第二單 元還包括與電容模塊相連接的差分電路模塊，差分電路模塊連接至控制單元，差分電路模 塊用于根據電容模塊的電容值產生與當前被測流體的水活性相關的電本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種微量水分變送器，其特征在于，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，連接至所述第一單元和所述第二單元，用于根據所述第一信號得到當前被測流體的溫度值，用于根據所述第二信號得到當前被測流體的水活性值，根據所述水活性值和所述溫度值計算當前被測流體的微水含量。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：施建雄，
申請(專利權)人：施建雄，施易滿，
類型：新型
國別省市：廣東;44