智能石油产品运动粘度测定仪设计

    0 引 言

    运动粘度是石油产品的一项重要的物理指标。粘度是评价油品流动性能的指标，是油品特别是润滑油的重要质量标准，是工艺计算中不可缺少的物性参数［1］。某些石油产品的使用性能和油品的粘稠情况密切相关，所以石油产品出厂前，必须先测量它的运动粘度。目前国内运动粘度测量方法主要是人工手动测量，劳动量大，操作复杂，而且误差大，因此有必要设计一种智能石油产品运动粘度测定仪。

    1 运动粘度的测量原理及方法

    毛细试管粘度计测定液体运动粘度的原理是根据 Poiseuille 定律［2］，即:

    式中: η—液体的运动粘度; r—毛细管半径; V—在时间 τ 内液体流出的体积; L—毛细管的长度; τ—液体流出 V 体积所用的时间; P1P2—流体单元所受的压力。

    由于流体在试管中做层流流动，但是在试管两端不能完全做层流流动，还有径向流动，于是引入附加管长修正项 nr。由于在试管两端流体有动能损失，得出:

    ρ—液体的密度; m—常数; 将式( 2) 改写为:

    其中

    针对某一种毛细管运动粘度计而言，其中 A、B 是仪器常数; 用两种运动粘度已知的液体进行测量其运动粘度，来确定 A、B 的值。当 A、B 的值确定后，通过记录液体通过的时间来计算出所测液体的运动粘度。

    毛细试管法测定运动粘度: 毛细管粘度计机构如图 1 所示，粘度计的支管处接橡皮管，管身的管口插入承油品的烧杯中，通过连接支管处橡皮管的洗耳球将油品吸至下刻度线上部的扩张部分，不能出现气泡，取出粘度计，擦干粘度计壁，将粘度计垂直放置在水浴中［3］，用洗耳球将油品试样吸至上刻度线以上少许，设定好水浴的温度 t，加热水浴使水浴的温度恒定在 t 度( 误差小于 0． 1 度) ，恒温后使油品自由流下，观察液面当液面到上刻度线时开始计时，液面经过下刻度线时停止计时，重复测定 4 次，取 4 次的流动时间所得算数平均值作为平均流动时间。通过粘度计的常数 A、B 计算出所测试样的运动粘度值。 

    2 运动粘度测定仪的硬件组成

    智能石油产品运动粘度测定仪采用逆流法测量，利用光敏传感器记录一定体积油品通过毛细管标定位置的时间，经分析、计算、得出该油品的运动粘度值。本智能石油运动粘度测定要实现温度的控制、液面检测、运动粘度的测量、显示即使信息、打印报告单、自动清洗等功能。本运动粘度测定仪采用模块化设计思想，测量、控制与管理等功能由各功能模块分工完成。主要包括主机控制模块、温度控制模块、液晶显示模块、液位检测模块、自动清洗模块、打印机模块以及其它接口模块。如图 2 所示。