[发明专利]一种可控压力体积修正式汽轮机油含气量的测量计算方法

说明书

技术领域

本发明属于电力技术领域，具体设计涉及一种可控压力体积修正式汽轮机油含气量的测量计算方法。

背景技术

汽轮机油是一种液态的工业润滑剂，具有良好的流动性及一定的粘性，主要成分为基础油及少量的为改善其理化性能的添加剂。汽轮机油根据粘度划分为标准的等级及牌号序列，广泛应用于在蒸汽轮机、大型空气压缩机、水泵等重载旋转机械中，是滑动轴承、齿轮及控制系统等设备中的工作介质，主要作用为减小动静部件之间的摩擦、承担转子自重及高速旋转和涡动产生的静、动载荷及传递控制系统中的压力信号等。

在现场使用中，汽轮机油在储油箱、油泵、输油管道、用油设备，回油管道等组成的油系统中循环流动，流动情况较为复杂，形成的局部漩涡、湍流等流动结构对管道系统中存在的空气有强烈的卷吸、混合作用，并且其粘度减缓了气泡、气核的析出过程，油中包含有一定量的空气，形成了复杂的气液两相流形态。油中的空气在日常使用条件下为不凝结气体，不仅直接影响油品的粘度及密度，而且在压力降低时会直接析出形成空气泡，以及降低汽轮机油的饱和蒸汽压，更易于发生汽化，形成蒸汽泡，并会与空气泡相互耦合。因此，与油品生产及机械设备设计时依据的纯液体油品相比，运行中的汽轮机油由于包含有空气使性能发生了一定的改变，可能会致使机械设备的性能偏离设计工况。尤其对于滑动轴承、齿轮等承载部件，其中承压区域的压力场分布及动、静承载力受其影响更为敏感，严重时威胁设备的安全稳定运行。因此，测量与监测现场使用条件的汽轮机油中含气量对优化设备的设计、运行及维护具有重要的意义。

汽轮机油含气量一般用一定体积(或质量)的油样中含有气体的体积(或质量)来表示，测量技术的关键是使被测油样中含有的空气从中析出(该过程称为脱气)并测量其体积(或质量)。目前脱气方法主要采用真空法，将空气等效为一种气体，根据亨利定律，等温等压下空气在汽轮机油中含量(溶解度)与液面上空气的压力成正比，如式(a)所示：

p_g＝Hx_g (a)

式中p_g是油所在环境的空气压力，x_g是空气在汽轮机油中的物质的量分数，H为亨利常数，其值与温度，溶质和溶剂的本性有关。可看出：润滑油中空气物质的量分数x_g随环境空气压力p_g降低而降低。因此，将油试样引入一压力很低的封闭真空测量室中可使油中的空气析出。析出空气的体积(或质量)可根据理想气体的性质通过测量脱气前后的压力变化求得。以求体积为例进行分析，设脱气前真空测量室(4)中m千克的空气体积为V_a，压力为p_a，状态可用理想气体状态方程描述，如式(b)所示：

其中，p_a为真空测量室中气体压力，m为真空测量室中空气质量，R_g为气体常数，T_e为环境温度。当油中的气体析出后，气体质量增大，压力随之增大为p_b，根据亚美格分体积定律，脱气前真空测量室中m千克的空气在脱气后所占体积V_b为：

比较式(b)、(c)可知，由于压力p₂较大，V_b减小，其与V_a的差值即为释放出空气在压力p₂时所占的体积，传统的真空脱气法存在以下问题：

1)对真空测量室中初始压力的具体数值不做控制，一般抽至真空泵及测试室系统能达到的极限压力；这样在过低的压力下会导致汽轮机油中高挥发成分发生汽化，形成油蒸汽，使真空测量室压力升高，增大测量误差。

2)为收集被测试油样释放出空气，所以在进油之前需要对测量室抽真空，但真正的真空不可能达到，会残留一定量的气体在真空室中，因此，当测试油样进入测量室后会压缩剩余气体，使压力升高，增大了计算误差。

发明内容

针对现有技术中上述问题，本发明提出了一种可控压力体积修正式汽轮机油含气量的测量计算方法，采用真空测试与控制装置控制真空测量室中的初始压力，以避免被测油样发生汽化，在计算中修正了由于被测试油样进入测量室压缩剩余气体引起的压力变化。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

步骤一：初始测量，控制真空测量室初始压力p₁；