〔飽和水・エマルジョン・遊離自由水〕どの状態でも正確に検知します
一般的な相対的飽和水分量を測定する水分センサーとは大きく異なり、ゼレンテック社製ZT-100は、飽和水/エマルジョン/自由水の状態でも配管内に流れる油の中に含まれる水分を検知測定するインライン・常時監視型の油中水分計です。ループ電源で動作し4-20mA に比例出力します。
誘電定数は、油の種類によっても様々ですが、温度変化に伴う比重の変化に依っても変動します。ZT-100は、標準的な油・設置条件に対して設定を簡素化するために、測定する誘電定数レンジ対象を一般的な鉱物油・燃料油に設定されております。
一般的な油の場合、実際の設置現場でゼロ点設定もボタンを押すだけでもご使用いただけます。このプリセットレンジは、燃料・鉱物油(作動油・潤滑油)そして原油、殆どの植物油やバイオ燃料に対してもカバーされております。但し、特殊な油や高精度が要求される場合は、静電容量テーブルの再設定が必要となります。
■ 高周波デジタル静電容量方式による高精度測定
ZT-100は、油と水の誘電率の差を利用する「高周波デジタル静電容量方式」を採用しています。
応答速度が非常に速く(約1秒)、油の組成が多少変化しても影響を受けにくいデジタル処理を行っており、0.01%(100ppm)単位の微細な変化から、大量水混入時の緊急事態まで、一つのセンサーでカバーできる優位性があります。
■なぜ 「デジタル高周波」 なのか?
単なる直流や低周波の測定では、油の粘度、温度、あるいは導電性の不純物(スラッジや塩分)がノイズとなり精度が落ちてしまいますが、高周波(MHz帯)測定では、次のような技術的メリットが挙げられます。
分子の応答: 水分子は極性を持っているため、高周波の電界に対して敏感に回転・配向しようとします。この応答を捉えることで、不純物の影響を受けにくく、水分量に対してリニア(直線的)なデータを得やすくなります。
導電性を無視: 水に塩分が含まれていて導電率が高い場合でも、高周波を用いることで「抵抗成分」ではなく「容量成分」を優先的に抽出できるため、誤差が少なくなります。
非線形補正: 水分量と静電容量の関係は完全なリニアではありません(特に乳化状態など)が、デジタル演算により、複雑な計算式を用いて全レンジで高い直線性を実現しています。
温度補正: 誘電率は温度によっても変化します。ZT-100は、基板上と配管内部にそれぞれ温度センサーを持ち、リアルタイムで周囲温度と液温を測定し誤差をデジタル補正します。
● インライン設置常時監視
● 自動温度補正機能内蔵
● 短いレスポンスタイム
● 4-20mA出力(2線式)
● 幅広い用途・測定レンジ
● タフな使用環境にも対応
● 静電容量再設定機能付き
● TIIS認証JPEx防爆仕様にも対応
● スタティックミキサーオプション
■接続配管径:テーパーRネジ/JIS-RFフランジ 10K Sch40に対応
■測定レンジ:ローレンジ:0~25% ハイレンジ:0~100%
■推奨流量:0.1~4m/秒 ※均一に混ざり、分離やエア噛みが無ければレンジ外も可
■設置油温:0~120℃ (高温仕様~240℃) ■環境温度:-40~65℃ ■電源:DC24V
■消費電力:0.6W ■出力:4~20mA〔2線式〕/HART rev.6
■レスポンス:1秒 ■分解能:0.003% ■精度:±0.01% (~1%), ±0.05% (~5%), ±0.1% (5%~10%), ±0.2% (10%~25%), ±0.5% (25%~65%)
■自動温度補正:積分〔標準内蔵〕 ■本体材質:SUS316L ■本体シール:PEEK
■耐圧:1.6MPa ■保護クラス:IP66 ■防爆仕様:TIIS認証・JPEx(オプション)
■電源供給:デジタルパネルメーター(DC24Vループ電源出力付)
■その他:4桁LCD表示ディスプレイ付き
■ インライン型油中水分センサー・測定原理
ZT-100は、油と水の誘電特性・誘電率が大きく異なっていることで配管内で油が連続通過しながらも静電容量を測定し、その比率を割り出すことができます。また、内蔵温度センサー(RTD・測温抵抗体)により油温を常時モニタリングすることで温度変化に伴う静電容量の変動も自動補正を行います。
この測定法の根幹は、物質が持つ「電気を蓄える能力」の指標である比誘電率の差にあります。液中に水分が混入すると、混合液全体の誘電率が急激に上昇するため、それを電気的に検知する仕組みです。
静電容量(=C:キャパシタンス)とは・・・
導電体(キャパシタ)間に蓄えられる電荷の量を指し、その容量は導電体の形状やサイズが変わることによっても変化します。単位は=F(ファラッド)を使用し、本機での表示単位は=pF(ピコファラッド)となっております。
誘電体: 電場をかけると分極を起こして分極電荷の現れる物質を指す。
誘電定数: 誘電率の実数部であり、誘電体の性質を特定する物理定数。
誘電率(比誘電率):
物質は固有の誘電特性を持ち、電場をかけた時に生じる電荷の数が異なります。つまり分極のしやすさの程度を示す物理量で、物質に電気の溜めやすさをあらわす量でもある。通常、真空中の誘電率=1とした時の比率として比誘電率で表します。
センサーの電極と管壁(二重管)に電極の間に電圧をかけると、一種のコンデンサ(キャパシタ)が形成され、水分が混入すると液全体のインピーダンスが上がり、結果として静電容量(pF)が増加します。ZT-100はこのpFの変化を極めて高い分解能で監視することができます。
●水:80 ●真空:1 ●灯油:1.8 ●軽油:1.8 ●ナフサ:2.3 ●石油: 2~2.2 ●鉱物油:2~2.5 ●絶縁油:2.2~2.4 ●原油:2.428 ●トルエン:2.3 ●ベンゼン:2.3 ●C重油:2.6 ●重油:3.0 ●大豆油:2.9~3.5
■ インライン型油中水分センサー・対象主用途
対象油:
軽油・重油・軽油・原油・石油・作動油・潤滑油・タービン油・絶縁油・トルエン・炭化水素・植物油・油性切削油等
主用途:
船舶ディーゼルエンジン・潤滑油、製鉄所圧延ロールライン・一般産業機械・発電所・石油精製プラント・製油所・製鉄所・製紙工場・鉱山業・食用油精製工場・油備蓄タンク等
■ ZT-100 船舶内での複数台設置の様子・集中モニタリング
船舶では、ディーゼルエンジン・油圧系統・各種ギア類・燃料貯蔵庫・発電機・エンジン潤滑油・船尾管など様々な重要な個所での水分侵入監視が常時必要となります。 ※船舶での納入実績も多数有り
■ ZT-100用 4-20mA 2線式 デジタルパネル表示器
エムジー・デジパネ47DV
■ HARTプロトコル(Rev.6)に準拠したZT-100は、4-20mAアナログ信号に加え、デジタル通信HART接続機能を提供
■ インライン型油中水分センサー・ZT-100 恒温槽 ペルチェヒーターモデル
誤差要因を根本から潰す目的で、補正より先に測定周囲温度そのものを固定します(=恒温槽化)
半導体センサー出力センサーは、「温度に敏感」な要素が含まれており、周囲温度が変化すると、基板上でセンサー素子、電源IC、発熱する部品の温度がそれぞれ違うタイミング・違う量で変化します。この温度ムラがあると、液温に対する温度補正があっても「測った温度」と「センサーが感じている温度」が一致しない、動的(温度が動いている最中)には補正が追従しない値が揺れる・ヒステリシス挙動が生じます。
デジタル補正で取り切れない温度ムラや揺れをペルチェ+ヒーターでセンサー周辺を閉ループ恒温化すると、温度依存誤差が時間変動しなくなる(ドリフト低下)、外乱を双方向に打ち消せる(上げ下げ両対応)、その結果、測定値が非常に安定します。
物理環境を固定して誤差要因を封じ込める」というアプローチは、計測技術において最も硬実で信頼性の高い手法で、センサー内部の演算アルゴリズムによる推測誤差や、温度センサーの精度誤差、応答遅延による「計算上のズレ」を排除できます。
静電容量式は、水分子の吸着による誘電率の変化を測定していますが、素子自体も温度によって熱膨張・収縮し、ベースとなる静電容量が微増減しますが、恒温環境では、素子の物理的な挙動が一定になります。また、温度サイクルに伴うドリフト(ゼロ点の揺らぎ)が低減されるため、PPM換算前の「生データ」の分解能を最大限に引き出すことが可能となります。
作動油・潤滑油管理用 飽和水分相対湿度センサー
ラボでのカールフィッシャー分析結果(ppm)と同じ単位で管理したいという考え方により、PPM表示を求められるユーザーも多いのですが、作動油・潤滑油管理の本質は、油の中に水が何ppmあるかよりも、「その温度・その油種で“水が油中に保持できる余裕がどれだけ残っているか」、「遊離水化や腐食・劣化が起きる危険域にどれだけ近いか」を、センサー運用で可視化することが最大の目的となります。
飽和水分(%飽和)は「今この条件で、遊離自由水が発生するか否か」に直結する飽和度把握の最大の強みとなります。
- 100%:溶解限界で、これ以上は遊離自由水や乳化水が出る
- 70–90%:かなり危険域(要注意・要対策)
- 0–40%:安定状態
飽和点(100%)に近づくほど、少しの条件変動で遊離水が出たり、金属表面に水膜ができたり、添加剤反応が進んだりします。この「危険域との距離」を表すのが飽和度で、PPMはそれを直接表すことができません。
その危険域は、絶対量(PPM)よりも 飽和度(%)で決まる部分が大きいからです。
したがって、油種差・添加剤差・劣化差、運転温度差・温度変動、装置ごとの運用条件の違いがある実装現場では、PPMより飽和水分センサーの方が、閾値設定・異常検知・保全アクションに対して技術的に理にかなっております。
オンライン設置運用では、油温・油種・劣化状態で数値が変わるPPMよりも、オイル・設備の危険度を一貫して読める飽和水分量の方が「保全の意思決定」に直結しています。
飽和水分センサーは、こういう「運転条件の変化で危険域に近づく挙動」をそのまま指標に反映しており、特に、停止・夜間冷え・冬季の低温側でのリスク(析出水・サーボ不具合等)を管理する際にも飽和度監視を推奨しております。
また、多くの潤滑油・作動油は、温度が上がるほど水を多く溶かせます。その結果、温度上昇→“溶ける上限”が増え、温度低下→“上限が減り”、同じ水分量でも遊離自由水化しやすい状態となります。PPMセンサーを温度補正しても、本質的にはPPM値が、今の温度で飽和の何%なのか?が分からないと、設備に対するリスク判断ができません。
作動油・潤滑油管理で重要なのは[閾値での保全対策]となり、飽和指標が現場運用しやすいのが技術的にご理解いただけると思います。
RS485/Modbusデータ通信方式に加え、日本市場向けに4-20mA出力モデルが追加され汎用性が向上しました。
設置する際に、[インラインアダプターブロック]を使用すると、配管を大幅に改造することなく効率的かつ安全に設置できます。非常にコンパクトな設計になっており、限られたスペースでもセンサー取り付けることが可能で、ブロック内を流体が直接通過する構造(フロースルー設計)により、正確な油中飽和水分をモニタリングできます。
水分管理を「ppm上限」などの数値規格で運用されている場合、測定値をそのまま工程条件の合否判定や出荷判定、設備の乾燥度管理に接続しやすい点にあります。※ご使用のオイルに合わせて検量線を作成し、個別校正いたします(有償)
カールフィッシャーによる絶対水分量と、静電容量式などのデジタル水分計の相関性を高める検証考察は、油の状態監視において非常に高度で標準的な手法となります。温度補正とダンピングファクターの適用により検量線がリニアに反映されます。
この手法は、「熱力学的な溶解度変化の補正」と「信号処理によるノイズ除去」を組み合わせた理にかなったアプローチとなります。これにより、現場でのリアルタイム監視においても、ラボ分析(カールフィッシャー法)と同等の信頼性を持つデータ運用が可能となり、特定の油種(鉱物油、合成油や高添加剤油など)における検量線係数の具体的な設定値の最適化についてサポートいたします。
主な用途
・工程管理/品質管理がppm規格(乾燥工程、フィルタ/脱水装置の性能検証、出荷判定)
・カールフィッシャー(オフライン分析)中心の運用を、生産ラインでも補助モニタリングを実施
・変圧器内の絶縁油は、僅かな水分の増加が絶縁破壊に直結するため、ppm単位での絶対量監視が必須となります。
また、同一油種・同一温度帯で運用する設備では、ppmの増減が混入量の変化として解釈しやすく、脱水装置の効果検証にも能力が発揮できます。さらに、現場で基準として用いられることの多いカールフィッシャー法の結果と相関付けがしやすく、オフライン分析を補完するオンライン監視として導入しやすく、低水分域における微小な増加もppmとして具体的な数値で捉えられるため、初期の水混入兆候を早めに検知し、保全・運用の手戻りを減らせる点も実務上の利点でもあります。
油中水分 測定テストキット
高価なカールフィッシャー水分計の精度を要求されない、日々のオイル品質管理用の水素化合物反応法(CaH₂法)を用いた油中水分テストキットです。
測定・メンテナンスも簡便で、トレーニング不要でどなたにもお使いいただけます。
また、防爆要求や火気制限がある環境でも取り回しが良く、電源確保が難しい場所でも運用できる点が現場優位性となる。さらに、%帯の水混入(自由水や高含水が疑われるレベル)では、複雑な装置立上げや高度な試薬管理を伴うカールフィッシャー法に比べて手順が簡便で、測定の即応性と運用負荷の低さを両立できます。
CaH₂水素化物反応法は、電源を必要としない可搬型の測定器で、ラボではなく現場での迅速な水分判定に適しています。
サンプル採取直後にその場で測定できるため、搬送・保管中の吸湿や分離の影響を受けず、結果を即座に運転判断や受入判定に反映しやすく、その場で「今、オイル交換が必要か等」を判断できるスピード感は、保全業務において最大の武器となります。
※交換用試薬(FG-K2-101-KW)ペースト50回用の販売対応しております。
COMPANY
会社案内
| 商号 | 株式会社チヒロ |
|---|---|
| 資本金 | 25,000,000円 |
| 設立 | 2007年3月 |
| 営業所 | 〒168-0063 東京都杉並区和泉3-25-1 |
| 連絡先 | 03-6304-7761 |
| URL |
油中水分モニターZT-100_リーフレット
飽和水分センサー_FT-RH485
油中飽和水分について