MS5803-14BA压力传感器在线微水密度监测

大家好，我是【广州工控传感★科技】MS5803-14BA压力传感器事业部，张工。

水气压和微水密度

自然界水气无处不在，水气压是总气压的一部分。例如空气的总压力就是大气压，而气体绝缘设备(GIS)的总压力就是系统压力。

微水密度或者霜点(td/f)的定义是某种气体中的水气分压(pw)等于它的饱和水气分压(pws) 所对应的温度，换句话说，微水密度/霜点就是某种气体被冷却后，其中的水气冷凝成露水或霜时的温度。

 

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

人们通常将霜点(<0)用‘微水密度’这个术语替代。但是很重要的一点是必须知道MS5803-14BA压力传感器测量的是什么参数，这在不同原理的测量仪表之间的比较时尤其重要。

微水密度不是一个与温度相关联的参数，因此可以通过测量另一温度下的样气得出。但微水密度却与压力有很强的相关性，因此很关键的一点是确保测量点的压力与主气流(即系统)的压力一致，或者知道测量点的准确压力以便进行不同压力下的微水密度换算。

 

 

水气扩散

水分子在气相中不是束缚在一起，由于体积很小它们可以自由地移动。水蒸气在不同状态间总是趋于达到某种平衡，即水分子总是由高压向低压迁移，甚至会从系统中高分子材料密封圈或者沿着接头的金属表面渗透。这种特性也会发生在环境总压力较低而系统压力较高之间，例如大气空气环境与SF6高压电气设备间。因此不但要考虑压力密封而且还要做到水气密封。这种扩散效应非常缓慢，对于大容量气体可以忽略不计。但是对于在线监测系统中测量单元内小体积的静止气体而言就是很显著的，特别是这种扩散发生在MS5803-14BA压力传感器周围。

在两个不同温度(20 and 35°℃)和湿度(50 and 80%rh)情况下，SF6 气室中和大气环境中两者有不同的微水密度、相对湿度和水气压。水分子倾向于从高水气压向低压出移动，以期达到平衡。

 

 

水分迁移

一个气体密封的系统中的水蒸气压力和微水密度不是一成不变的，即使假设周围空气中水分子没有向系统中扩散。密闭系统中温度的变化造成了水分(水蒸气)在两种状态间迁移，即气态中水分与接触气体的固态物质中水分之间迁移。当温度上升，系统中不同部位的温度差异会引起固体中的水分向气体中迁移，这是因为固气两个状态中的水分要趋向平衡，即平衡相对湿度一致。而温度下降水分迁移则是一个相反过程。气体绝缘设备(GIS)系统中的水分来源主要是金属和有机物质表面的空隙，如垫片和密封剂等，与气体接触的固体物质的表面积越大，表示水分迁移效果的微水密度值也越大。

由于微水密度MS5803-14BA压力传感器安装在一个小的采样腔室中，而且与气室连接的管路较长、接头较多，因此传感器周围的气体并不能完全代表气室中真实的微水密度状况。还不清楚水分迁移是由气室引起的还是由于安装MS5803-14BA压力传感器的管路引起的，因为气室上没有额外的测量点，所以不可能有其它参考性方法直接测量出气室中的微水密度。

除了安装位置是一个重要因素之外，温度也要被考虑。如果一个MS5803-14BA压力传感器被安装在远离气室的地方，则MS5803-14BA压力传感器周围的温度很可能完全不同于气室温度，气室内由于水分迁移表现出来的气体湿度水平将显著不同于测量管路中的气体。因为静止气体中的水分扩散是一个非常缓慢的过程，因此测量出来的微水密度值可能不能代表气室中的真实值，这种情况更可能发生在温度连续变化的过程中，这时连续动态水气迁移，即平衡还没有达到。这种现象对于压力或密度测量并不是一个问题，但微水密度测量则由于安装位置而得到非正确结果。虽然管路中的这种水分迁移量非常小，但对于在线测量的传感器测量点周围的小体积静止气体而言则有着影响。