Методы определения Воды в масле

Определить наличие воды в масле можно методами, которые разделены на две группы: качественные и количественные

Качественные испытания, к которым относят методы оценки пробы на прозрачность, Клиффорда, на потрескивание и реактивную бумагу, определяют не только эмульсионную, но и растворенную воду . Наиболее широко в лабораториях физико-химического анализа масла транспортных предприятий используется метод пробы на потрескивание, который выполняется одновременно при выполнении температуры вспышки масла в открытом тигле .

Прямые количественные методы Дина и Старка, титрования реактивом Фишера, гидридкальциевый и другие методы основаны на использовании физико-химических свойствах самой воды. Диэлькометрический, кондуктометрический и колориметрический методы, в основе которого лежат диэлектрические свойства нефтепродуктов и воды, относятся к косвенным методам определения воды .

Количественными критериями содержания воды в смазочном масле могут являться плотность, вязкость, поверхностное натяжение, электропроводность, диэлектрическая проницаемость и др. Методы на основе данных критериев обусловлены неаддитивным химическим взаимодействием молекул воды и смазочной среды. По этой причине рассчитать заранее вид функции невозможно, и математические зависимости обычно находятся по экспериментальным данным.

Решение поставленных задач. Определить содержание воды в масле можно, используя резонансный метод колебательного контура от низкого напряжения . Значение индекса качества масла ИКМ является диагностическим критерием, по которому можно оценивать степень загрязненности работающего масла водой или охлаждающей жидкостью относительно аналогичного значения для свежего масла. Учитывая, что охлаждающие жидкости в двигателях внутреннего сгорания являются антифризами, т.е. смесью воды с одноатомными спиртами (например, этиленгликолем), то оценки степени загрязнения масла охлаждающими жидкостями будут идентичны загрязнению водой.

Материалы и методы исследования

Практическая реализация метода идентификации воды в масле с использованием резонансной схемы колебательного контура была выполнена на приборе ИКМ-2. Лабораторные испытания проводились с использованием моторного масла М-10ДМ. Пробы загрязненных водой масел с известными концентрациями помещались на измерительный датчик плоского конденсатора, создавалась разность потенциалов, и выполнялся замер значения ИКМ с интервалом в 15 с. По результатам измерений строились графики и определялись математические модели, описывающие физические процессы взаимодействия воды в масле с электрическим полем.

Чувствительность индекса ИКМ оценивалась при концентрациях воды в масле до 2,5 % по объему. Однако наличие воды в масле, согласно теории взаимодействия воды с жидкими диэлектриками, определить по одному измерению невозможно. Повторные измерения через кратковременные промежутки времени dt показывали измененные текущие значения d(ИКМ), пропорциональные снижению напряженности электрического поля dЕ между обкладками конденсатора S и увеличению эффективной диэлектрической проницаемости среды загрязненного водой смазочного масла dε*.

Результаты исследования и их обсуждение

Загрязненность масла М-10ДМ водой оценивалась экспериментально в лабораторных условиях. Результаты эксперимента приведены на рис. 2 и 3.

На рис. 2 показан график поверхности, построенный по точкам трехмерного рассеяния, которая позволяет выявить взаимосвязь между концентрацией воды, временем ее измерения и оценочным параметром ИКМ. График, являясь элементом разведочного анализа, наглядно показывает несложную конфигурацию поверхности, которая указывает на целесообразность выполнения подгонки пользовательских функций линейными уравнениями регрессии между их переменными (рис. 3).

Математические модели вида ИКМ(t) = f(H2O), выполненные с использованием регрессионного и корреляционного анализа, представлены в таблице. Высокие коэффициенты корреляции свидетельствуют о практически функциональной зависимости значений ИКМ от концентрации воды и времени измерения. Коэффициенты детерминации достаточно высоки и означают, что построенные регрессии объясняют 93...99 % разброса значений ИКМ относительно их среднего значения. Математические модели адекватны, т.к. их расчетные уровни значимости близки нулю.

Рис. 2. Зависимости ИКМ = f(H2O; t) для масла М-10ДМ

Рис. 3. Зависимости ИКМ = f(H2O) для масла М-10ДМ

Математические модели системы «вода в масле»

Увеличение значений ИКМ при последующих измерениях одноименной пробы масла через равные промежутки времени можно объяснить следующим образом. Проба исследуемого масла помещается между обкладками конденсатора и создается разность потенциалов. Микроскопические капли воды в масле при наведении электрического поля выстраиваются в кластерные цепочки по направлению силовых линий поля.

Подвижность коллоидных частиц эмульгированной воды обратно пропорциональна вязкости масла [2]. С понижением вязкости масла повышается скорость взаимодействия частиц воды с электрическим полем. Силы трения Стокса у масла снижаются, подвижность частиц увеличивается, это позволяет быстрее создавать эмульгированные конгломераты. Такие конгломераты имеют высокую диэлектрическую проницаемость среды (ε = 81), что в итоге будет снижать общую напряженность электрического поля Е. Таким образом, высокая подвижность воды в масле будет приводить к тому, что интенсивное снижение Е приведет к более интенсивному росту индекса качества масла ИКМ.

Более вязкая среда ограничивает подвижность частиц воды. С увеличением вязкости масла уменьшается число эмульгированных коллоидных частиц в единице объема, а это в свою очередь уменьшает ионную электропроводность масла. Ионная электропроводность смазочной среды дополняется незначительной катафоретической электропроводностью [2].

Оборудование для определения влаги в нефтепродуктах

Оборудование для удаления воды из масел

Выводы

Присутствие воды в масле агрегата транспортного средства недопустимо. Вода в работающем масле является диагностическим параметром и характеризует нарушение в техническом состоянии агрегата, главным образом его герметичность. Оценить наличие воды в масле позволяет резонансный метод колебательного контура, который отличается простотой конструкции и экспрессностью проведения анализа. Метод колебательного контура по разности частот в зависимости от емкости измерительной ячейки со свежим и обводненным маслами, способен оценить диэлектрические изменения в смазочной среде. Вода изменяет эффективную диэлектрическую проницаемость масляной среды, что подтверждают теоретические и экспериментальные исследования. В настоящей работе было установлено, что на значение диагностического параметра ИКМ влияет продолжительность измерения, которая фиксирует процессы взаимодействия воды с электрическим полем, а также вязкость масляной среды.

Перспективой развития метода оценки воды в масле является возможность разработки приборов, основанных на измерении разностной частоты колебательного контура, которая позволит диагностировать агрегаты транспортных машин любой отраслевой принадлежности.