MS5803-14BA壓力傳感器在線微水密度監(jiān)測

大家好，我是【廣州工控傳感★科技】MS5803-14BA壓力傳感器事業(yè)部，張工。

水氣壓和微水密度

自然界水氣無處不在，水氣壓是總氣壓的一部分。例如空氣的總壓力就是大氣壓，而氣體絕緣設(shè)備(GIS)的總壓力就是系統(tǒng)壓力。

微水密度或者霜點(td/f)的定義是某種氣體中的水氣分壓(pw)等于它的飽和水氣分壓(pws) 所對應(yīng)的溫度，換句話說，微水密度/霜點就是某種氣體被冷卻后，其中的水氣冷凝成露水或霜時的溫度。

pw = pws (td/f). (1)

人們通常將霜點(<0)用‘微水密度’這個術(shù)語替代。但是很重要的一點是必須知道MS5803-14BA壓力傳感器測量的是什么參數(shù)，這在不同原理的測量儀表之間的比較時尤其重要。

微水密度不是一個與溫度相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，因此可以通過測量另一溫度下的樣氣得出。但微水密度卻與壓力有很強的相關(guān)性，因此很關(guān)鍵的一點是確保測量點的壓力與主氣流(即系統(tǒng))的壓力一致，或者知道測量點的準(zhǔn)確壓力以便進(jìn)行不同壓力下的微水密度換算。

水氣擴散

水分子在氣相中不是束縛在一起，由于體積很小它們可以自由地移動。水蒸氣在不同狀態(tài)間總是趨于達(dá)到某種平衡，即水分子總是由高壓向低壓遷移，甚至?xí)南到y(tǒng)中高分子材料密封圈或者沿著接頭的金屬表面滲透。這種特性也會發(fā)生在環(huán)境總壓力較低而系統(tǒng)壓力較高之間，例如大氣空氣環(huán)境與SF6高壓電氣設(shè)備間。因此不但要考慮壓力密封而且還要做到水氣密封。這種擴散效應(yīng)非常緩慢，對于大容量氣體可以忽略不計。但是對于在線監(jiān)測系統(tǒng)中測量單元內(nèi)小體積的靜止氣體而言就是很顯著的，特別是這種擴散發(fā)生在MS5803-14BA壓力傳感器周圍。

在兩個不同溫度(20 and 35°℃)和濕度(50 and 80%rh)情況下，SF6 氣室中和大氣環(huán)境中兩者有不同的微水密度、相對濕度和水氣壓。水分子傾向于從高水氣壓向低壓出移動，以期達(dá)到平衡。

水分遷移

一個氣體密封的系統(tǒng)中的水蒸氣壓力和微水密度不是一成不變的，即使假設(shè)周圍空氣中水分子沒有向系統(tǒng)中擴散。密閉系統(tǒng)中溫度的變化造成了水分(水蒸氣)在兩種狀態(tài)間遷移，即氣態(tài)中水分與接觸氣體的固態(tài)物質(zhì)中水分之間遷移。當(dāng)溫度上升，系統(tǒng)中不同部位的溫度差異會引起固體中的水分向氣體中遷移，這是因為固氣兩個狀態(tài)中的水分要趨向平衡，即平衡相對濕度一致。而溫度下降水分遷移則是一個相反過程。氣體絕緣設(shè)備(GIS)系統(tǒng)中的水分來源主要是金屬和有機物質(zhì)表面的空隙，如墊片和密封劑等，與氣體接觸的固體物質(zhì)的表面積越大，表示水分遷移效果的微水密度值也越大。

由于微水密度MS5803-14BA壓力傳感器安裝在一個小的采樣腔室中，而且與氣室連接的管路較長、接頭較多，因此傳感器周圍的氣體并不能完全代表氣室中真實的微水密度狀況。還不清楚水分遷移是由氣室引起的還是由于安裝MS5803-14BA壓力傳感器的管路引起的，因為氣室上沒有額外的測量點，所以不可能有其它參考性方法直接測量出氣室中的微水密度。

除了安裝位置是一個重要因素之外，溫度也要被考慮。如果一個MS5803-14BA壓力傳感器被安裝在遠(yuǎn)離氣室的地方，則MS5803-14BA壓力傳感器周圍的溫度很可能完全不同于氣室溫度，氣室內(nèi)由于水分遷移表現(xiàn)出來的氣體濕度水平將顯著不同于測量管路中的氣體。因為靜止氣體中的水分?jǐn)U散是一個非常緩慢的過程，因此測量出來的微水密度值可能不能代表氣室中的真實值，這種情況更可能發(fā)生在溫度連續(xù)變化的過程中，這時連續(xù)動態(tài)水氣遷移，即平衡還沒有達(dá)到。這種現(xiàn)象對于壓力或密度測量并不是一個問題，但微水密度測量則由于安裝位置而得到非正確結(jié)果。雖然管路中的這種水分遷移量非常小，但對于在線測量的傳感器測量點周圍的小體積靜止氣體而言則有著影響。