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
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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：
[0005] Pg= Hx g (a)
[0006] 式中pg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\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Pa，状态可用理想气体状态方程描述，如式（b)所示：
【主权项】
1. 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，其特征在于，该计算方 法包括以下步骤： 步骤一：初始测量，控制真空测量室（4)初始压力p1; 测量真空测量室（4)总体积Vrt;将真空测量室（4)抽真空至初始压力Pi，所述Pi大于 汽轮机油样发生汽化时的最小压力；测量油样的温度V，环境温度Te;设真空测量室（4)剩 余空气质量为叫，此时剩余空气体积为总体积，气体常数为Rg;由理想气体状态方程，该 状态下真空测量室（4)中的剩余空气的基本状态参数满足下式： P!Vrl= mrRgTe (1) 步骤二：向真空测量室（4)中加入体积为％的油样，计算剩余空气体积和压力变化P2； vr2=Vrl-V〇 (2)
步骤三：搅拌油样使其脱气，计算质量为A的原剩余空气此时在已知变化压力p3下的 分体积、以及油样中释放出的空气的分体积Vt3;
vt3=Vr2-Vr3 (5) 步骤四：将油中释放出的空气分体积Vt3和油样体积V。分别换算成标准状况下对应的 体积Vts和V。,；
v0s= V0-V0(T0「Te)A (7) 其中，匕为标准状态下大气压，T3为标准状态下的温度，A为油样体积膨胀系数； 步骤五：计算油样中含气量；
【专利摘要】本发明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，包括初始测量，加入油样，搅拌脱气，油中所释放气体和油样体积的折算，计算油中含气量等步骤；该方法采用可控制压力的真空测量室对被测油样进行脱气，通过真空控制器对真空测量室初始压力设定，使压力控制在大于汽轮机油汽化发生的最小压力之上，从而避免高真空条件汽轮机油汽化带来误差；当初始压力不是真空时，油样进入真空室后，会对原残留的空气进行压缩，也就会引起压力的变化，从而产生误差。本发明的计算方法考虑了油样进入真空测量室后对残余气体压缩效应产生的压力变化，并对其进行了修正，从而提高了油中含气量测量的准确性。
【IPC分类】G01N7-00
【公开号】CN104777072
【申请号】CN201510200530
【发明人】王志芳, 郭瑞, 傅行军, 杨建刚, 邓艾东, 邢海波
【申请人】东南大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月24日