潤滑油飽和點和水分活度

美國METER Group, Inc.公司專注于水分活度的研究，提供專業的水分活度解決方案，AquaLab水分活度儀采用鏡面冷凝露點方法，是FDA、AOAC、ISO、USP等標準組織推薦的技術，更多水分活度咨詢，請北京技術服務中心 010 65610082。

潤滑油都有能力溶解一定的水分。在一個特定的潤滑油中能溶解zui大的水分含量稱之為飽和點。一旦流體達到飽和點，所有額外加入的水分都會成為自由水，在潤滑油中存在分層現象。由于大部分油類的密度都小于水，通常水會在油的下面。

             水分溶解狀態（飽和點以下）                          水和油分層（飽和點以上）

潤滑油的飽和點對許多不同的因素起到很多作用，比如，基礎油的組成（礦物或合成）以及添加劑、乳化劑和氧化劑的類型。

除了這些初始的組成差異之外，潤滑油的飽和點將在其整個使用壽命期間作為工作流體而變化。影響潤滑油飽和點的兩個主要因素是溫度的波動以及由于形成在動態潤滑油體系內發生的作為化學反應副產物的新物質而造成的化學組成變化。

潤滑油中水分的計算傳統都是水分含量ppm表示。ppm測量的意義是什么？通過ppm水分含量的定義可以知道是一個的水分參數，描述水和油的體積比或者質量比：

體積比： 1ppm_(體積) 水分=1 L水/1,000,000 L油

質量比：1ppm_(重量) 水分=1 kg水/1,000,000 kg油

通過動態測量油中水的含量，可以知道水的決定量。然而，水分含量ppm的測量有一個非常明顯的不足—無法解釋潤滑油的飽和點的變化。另外的角度來說，在動態潤滑油系統中飽和點的波動，ppm水分含量的測量無法指示提供對水分含量和飽和點的變化的相關性。這個在接近飽和點的水分含量時更加關鍵，存在超過飽和點的風險并產生自由水—對潤滑油的所有應用都具有破壞性的污染。

為了解釋這個概念，考慮到以下潤滑油在經過55°C降低的變化：

齒輪潤滑油                                                                 齒輪潤滑油

溫度：82°C                                                                                    溫度：27°C

飽和點：5000 ppm                                                     飽和點：3000 ppm

實際的水分含量：2000 ppm                                       實際的水分含量：2000 ppm

水分活度aw：0.40                                                                          水分活度aw：0.67

上圖顯示了潤滑油在82°C時的飽和點是5000 ppm。水分含量是2000 ppm。這意味著潤滑油在達到飽和點前可以有額外的3000 ppm水分溶解。在很多時候這個值是指距離飽和點的差距。

當潤滑油的溫度降低到27°C時，潤滑油的飽和點降到了3000 ppm。值得注意的是潤滑油中的水分含量沒有變化（還是在2000 ppm）。然而，距離飽和點的差距只縮小到了1000 ppm。

在這個情況下，如果操作人員還是只測量水分含量，只看到水分含量沒有發生變化，但是這個水分含量距離飽和點的差距已經非常小了，游離水的形成風險變得更大。

如果使用一年以后，由于潤滑油的老化，飽和點降低到了1500 ppm，這時又會發生什么變化呢？

在這個情況下，潤滑油中的水分含量已經超過了飽和點，操作人員還是繼續測量水分含量為2000 ppm，但實際情況是飽和點為1500 ppm，已經有500 ppm的游離水生成。

通過測量水分活度，而不是水分含量，可以很好的避免以上問題：

什么是水分活度aw？

水分活度是樣品里的水分蒸汽壓和純水的蒸汽壓的比值，定義為：

a_w=p/p₀

式中，p為樣品中水分的蒸汽壓

           p₀為純水的蒸汽壓

在上面的例子中，水分活度aw的變化隨飽和點的變化（分母p₀），水分活度也隨著實際水分含量變化。換句話說，水分活度總是提供到飽和點的真正的指示點。

雖然有可能計算出水分活度和水分含量的關系，但是在動態潤滑油系統里這兩個的關系的準確性隨著使用壽命而減小。如前所述，隨著潤滑油的老化，由于發生化學反應，潤滑油會發生組成變化，這不僅影響其飽和點，而且還影響與水分活度的關系。這個現象可以在下面的圖中看到：

圖中的數據來自輪船發動機油，比較了新的油和用過的油的區別。因為油的老化，水分活度和水分含量的關系始終在不同的變化，很難在整個使用壽命期間維持正確的相關性。

目前，在市面上有很多中方法來測量油中的水分，美國METER Group, Inc.研發的的水分活度測量技術是AquaLab TDL水分活度測量儀使用可調激光的方法來測量，可以很有效的避免了油揮發性的問題。

在特定波長的光中，水分會對光有吸收，而其他的揮發性物質的吸收可以忽略不計。油中吸附的水和水分活度成正比。AquaLab TDL水分活度測量儀可以測量準確快速的乙醇、汽油、潤滑油等溶劑的水分活度。

目前，許多生產設備采用某種類型的預防性維護程序，旨在防止機器停機并延長設備壽命，水分活度測量是許多流體管理計劃中的組成部分。

總之，雖然傳統上對潤滑油中的水分含量測量，但是水分活度的測量可以更加完整的描繪流體的狀態：

1，不管流體的飽和點如何，水分活度的讀數總是提供游離水生成的風險指標。

2，無論是什么原因造成飽和點的升高還是降低（溫度、老化和物理屬性的變化），水分活度總是反映距離飽和點的差距。

3，水分活度與所測量的流體類型無關。及軟水分活度應用于所有流體和固體，它可以被廣泛使用到所有的物質中，和物質的化學組成以及物理特征沒有關系。