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(diǎn)(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(duì)應(yīng)的溫度，換句話說，微水密度/霜點(diǎn)就是某種氣體被冷卻后，其中的水氣冷凝成露水或霜時(shí)的溫度。

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

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

微水密度不是一個(gè)與溫度相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，因此可以通過測(cè)量另一溫度下的樣氣得出。但微水密度卻與壓力有很強(qiáng)的相關(guān)性，因此很關(guān)鍵的一點(diǎn)是確保測(cè)量點(diǎn)的壓力與主氣流(即系統(tǒng))的壓力一致，或者知道測(cè)量點(diǎn)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(kuò)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(dòng)。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(huì)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(kuò)散效應(yīng)非常緩慢，對(duì)于大容量氣體可以忽略不計(jì)。但是對(duì)于在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中測(cè)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(kuò)散發(fā)生在MS5803-14BA壓力傳感器周圍。

在兩個(gè)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(duì)濕度和水氣壓。水分子傾向于從高水氣壓向低壓出移動(dòng)，以期達(dá)到平衡。

水分遷移

一個(gè)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(kuò)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(huì)引起固體中的水分向氣體中遷移，這是因?yàn)楣虤鈨蓚€(gè)狀態(tài)中的水分要趨向平衡，即平衡相對(duì)濕度一致。而溫度下降水分遷移則是一個(gè)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(jī)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(gè)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(shí)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?yàn)闅馐疑蠜]有額外的測(cè)量點(diǎn)，所以不可能有其它參考性方法直接測(cè)量出氣室中的微水密度。

除了安裝位置是一個(gè)重要因素之外，溫度也要被考慮。如果一個(gè)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(cè)量管路中的氣體。因?yàn)殪o止氣體中的水分?jǐn)U散是一個(gè)非常緩慢的過程，因此測(cè)量出來的微水密度值可能不能代表氣室中的真實(shí)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(shí)連續(xù)動(dòng)態(tài)水氣遷移，即平衡還沒有達(dá)到。這種現(xiàn)象對(duì)于壓力或密度測(cè)量并不是一個(gè)問題，但微水密度測(cè)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(duì)于在線測(cè)量的傳感器測(cè)量點(diǎn)周圍的小體積靜止氣體而言則有著影響。