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技術(shù)文章
根據ASTMD971測量絕緣油與水的
界面張力用于絕緣油質(zhì)量的評估
由于界面張力（IFT）對污染物和雜質(zhì)的高度敏感性，通常作為評估絕緣油等液體樣品隨時(shí)間老化而變質(zhì)的有效指標，用于檢測絕緣油的劣化從而對變壓器的故障進(jìn)行排除和避免災難性故障的發(fā)生。本文介紹了通過(guò)測量絕緣油和水的界面張力來(lái)判斷正在使用的絕緣油是否到了更換的期限。
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ASTMD971標準[1]：是一種廣泛使用的用吊環(huán)法測定絕緣油與水界面張力的標準試驗方法，是檢驗絕緣油質(zhì)量的標準方法。以下為采用德國德飛Dataphysics的DCAT系列表/界面張力儀根據ASTMD971標準進(jìn)行絕緣油質(zhì)量檢驗的應用。
測量方法
根據ASTMD971標準，DuNoüy環(huán)法可用于測量油與水的界面張力。界面張力是通過(guò)測量當金屬絲環(huán)被拉出液體時(shí)，液膜對金屬絲環(huán)施加的最大力（Fmax）來(lái)評估的。當環(huán)半徑R大于金屬絲半徑r時(shí)，界面張力σ可由下式計算：
式中
L：環(huán)的周長(cháng)；
mmax：被拉的液膜的最大質(zhì)量；
g：重力加速度，約為9.81m/s2。
表觀(guān)張力和“實(shí)際"界面張力之間的差異通過(guò)環(huán)校正因子f進(jìn)行校正。表/界面張力儀軟件DCATS中內置有不同參考文獻（如Huh-Mason,Zuidema-Waters或Harkins-Jordan）提供校正因子。
德國德飛Dataphysics公司DCAT系列的表/界面張力儀是一種基于力的界面參數和現象研究的通用測量系統。憑借全面的軟件模塊和標準測試附件，如Wilhelmy板或DuNoüy環(huán)，以及高精密的稱(chēng)量系統，可以測量靜態(tài)和依賴(lài)于時(shí)間、溫度的動(dòng)態(tài)界面張力（IFT）。這種基于力學(xué)的表/界面張力儀特別適用于研究不透明液體的表面張力或具有類(lèi)似折射率的兩種液體的界面張力，即無(wú)法采用光學(xué)輪廓法進(jìn)行分析的體系。
因此，根據ASTMD971標準,德國德飛Dataphysics公司的DCAT系列表/界面張力儀是測量變壓器油與水的界面張力的理想設備。
實(shí)驗
（圖1）表界面張力儀DCAT8T
為了計算環(huán)校正系數f，必須知道水和油的密度差。因此，實(shí)驗分為兩部分進(jìn)行：（一）樣品油的密度測定；（二）油-水界面張力測量。
注意事項：樣品容器需用水清洗，然后用丙酮沖洗，然后再用自來(lái)水和蒸餾水沖洗干凈，并在使用前干燥。
（二）油-水界面張力測量
2）水的純度確定
為了保證蒸餾水的純度、樣品容器的清潔度和環(huán)尺寸的準確性，進(jìn)行了初步試驗。將室溫下的蒸餾水倒入深度約為10-15mm的干凈容器中。水面上不能有泡沫。泡沫表明水被污染了，或者容器不干凈。樣品容器放置在DCAT8T的樣品臺上，將環(huán)放入測量天平的聯(lián)軸鎖中。選擇“界面張力"軟件模塊中的“法向環(huán)-RG11"方法，自動(dòng)測定蒸餾水的表面張力為72.8mN/m，與文獻值吻合較好[2]。
3）油相分層
重復步驟1）后，將環(huán)放入測量天平的聯(lián)軸鎖中。選擇“界面張力"軟件模塊中的“ASTMD971"方法進(jìn)行測量。系統自動(dòng)上升樣品臺，直到環(huán)浸入深度為3.5mm(<6mm)的水中。然后，系統等待油的加入。用移液管將絕緣油小心地分層加到水面上。與此同時(shí)，環(huán)仍然淹沒(méi)在水中（圖4左）。加油至厚度約11mm（>10mm），因為油相不應覆蓋測試環(huán)的橫桿（圖4右）。完成油相加入后，保持油-水界面30秒左右不受干擾。
4）自動(dòng)測量
在軟件中點(diǎn)擊繼續，軟件控制樣品臺以0.2mm/s的速度自動(dòng)下降并記錄液膜重量隨位置的變化。軟件自動(dòng)檢測液膜的最大質(zhì)量（圖5），并自動(dòng)根據所選的環(huán)校正因子計算界面張力。
結果
結論
參考文獻
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