在开展油品运动粘度的测定工作时,油品的性质不同测定方法也会有所不同,以润滑油和深色石油产品为例,前者主要是利用GB/T265—1988中规定的技术方法展开检测,而后者则利用逆流测定技术。
润滑油类的产品较多,在区别各类产品的过程中,主要就是根据运动粘度,对40 ℃以及100 ℃的润滑油进行划分,因此,油品运动粘度的测定结果,对于石油化工产业而言具有重要的作用,其中油品运动粘度与油膜厚度呈正比例关系,即当运动粘度较大时,油膜厚度也会随之增大,这意味着油品的润滑性能较强,品质较高。
1 油品运动粘度测定的影响因素分析
1.1 粘度计
在测定油品运动粘度的过程中,粘度计起着至关重要的作用,直接关系到测定结果的准确性与可靠性。在实际操作中,受毛细管粘度计结构的影响,读数刻线保持在水平状态,因此在操作粘度计时,需要使该装置处于垂直状态,并且试样内严禁出现任何的气泡,在铅垂线的作用下,从前后方向对粘度计的位置进行观察后,再从左右方向加以观察,通过两个相对方向对粘度计的具体位置展开观察后,若发现粘度计未能够保持高度垂直状态,便需对其进行相应的调整,否则容易因粘度计安装位置不当导致其出现倾斜的情况,影响到最终的测定结果。如液面<粘度刻线或者液面>粘度刻线[1]。
1.2 水分
水分对于油品运动粘度测定结果的影响较大,容易使结果偏大,究其原因,在准备粘度计的过程中,未能将粘度计内部的水分处理干净,加之部分样品本身含有一定的水,但根据油品和水的性质可知,二者不相溶,水分会以漂浮的状态呈现在油品的表面,在这种情况下,将油品注入到粘度计中后,油品中上浮的水分就会向粘度计的内壁靠拢,导致样品的流动阻力上升。经实践证明,不含水分的样品与含有水分的样品,在粘度计中的停留时间有所不同,前者的停留时长要更短,导致测定结果与实际情况产生偏差。
1.3 温度
不饱和脂肪酸的含量对油品的凝结状态起着决定性作用,根据油品性质的不同,二者之间的关系也不同。主要可以分为两种情况:(1)二者呈正相关,即油品中不饱和脂肪酸的含量较高,油脂状态也会较为严重,但若含量较小,油品的凝结度也会随之下降。并且温度也会给油品的运动粘度造成影响。(2)二者呈负相关,即当温度下降后,油品的运动粘度会升高。因此,在油品运动粘度的测定实践中,要根据油品的性质,明确油品一定的运动粘度所对应的温度,通过对温度的严格控制,达到恒温的状态,确保温度在测定过程中始终保持稳定状态,否则就会造成测定误差。
根据权威研究表明,在测定油品运动粘度的过程中,即便温度变化在±0.1 ℃以内,测定结果也会产生一定的偏差。因此,工作人员要正确认识到油品运动粘度的重要性,避免其对测定结果产生影响。此时还需通过科学有效的手段严格控制温度,尽量降低测定存在的误差[2]。
1.4 气泡
毛细管是油品运动粘度测定的重要工具之一,在操作该工具的过程中,严禁存在气泡,若出现气泡,不仅会影响到毛细管液体的正常流动,加大液体的流动阻力,还会延长流动时间,因此在测定前要对各种工具进行全方位的检查,确定不存在任何问题后,再正式开始工作,以提高测定结果的准确性和参考价值。
2 油品运动粘度测定技术的工作原理
海尔潮运动粘度仪主要由仪器外壳、数据采集系统以及传感器等组成,这种装置在运行过程中,主要的工作原理为在传感器的作用下,对油样的流动特性进行测量,在此基础上,计算液体具体的黏度。而数据采集系统的主要作用是,采集、整理、分析传感器中的信息数据,然后显示出油品的运动粘度值。
粘度是衡量液体流动难易性的关键指标,受恒定剪切力的影响,油品的剪切变形与时间呈正相关,这一原理就是牛顿黏性定律,而运动粘度测定仪就是以该原理为基础,测定出油品的剪切力以及时间后,再利用相关数据计算液体的黏度,能够保证测定结果的准确性。
结合上述内容可知,影响油品运动粘度测定的因素有温度、水分等,而利用运动粘度测定仪器与相关信息技术手段,搭建流体力学模型,能够有效控制测量的误差[2]。
3 油品运动粘度测定的影响因素实验论证
3.1 实验流程
在油品运动粘度测定的实验中,准备好相应的仪器设备后,还要对试样进行预处理。
在实际操作中,可从以下几方面入手:
(1)试样装取:
将实验中需要用到的粘度计套好橡皮管后,对其进行倒置,再将粘度计的管口堵住,这时将粘度计支管的一端与油样接触到一起,然后在支管的另一端,利用橡皮球吸取油样,当油样的量与设计方案保持一致后停止吸取油样,在这一过程中严禁产生气泡。
(2)恒温试样:
考虑到温度因素对油品运动粘度测定结果的影响,还要对试样进行恒温处理,主要的工作方法就是,准备温度保持在40 ℃的恒温浴,并将试样置入到恒温浴中,利用支架等工具固定好后,等待15~20 min后,可以展开样品流动时间的测定作业。
(3)流动时间:
在测定油样流动时间的过程中,要通过自由下降的方式,促使样品落到一定的标线上,当油品的液面与标线A持平时,就可以展开计时,随着时间的推移,液面与标线B持平时,可停止计时工作,从标线A到标线B的这一段时间,就是油样流动的时间[3]。
3.2 实验结果分析
(1)温度。
温度对油品中液体分子的流动速度有着直接的影响,因此在油品运动粘度的测定实验中,整个实验过程都要保持恒温恒浴温度,将温度的变化值控制在0.1 ℃以内,并且计算出测定结果后,也需要做好温度的标定。本次实验测定温度为39.4 ℃、39.8 ℃、40.0 ℃以及40.2 ℃,在不同的测定温度下,油品运动粘度的测定数据有所差别,如表1所示。
通过对表1的观察和分析可知,当测定温度下降后,油品的运动粘度随之升高,并且当温度的变化范围>±0.1 ℃,进入到±0.2 ℃区间时,测定结果的偏差超过1%,在2%左右,整体偏差较大。
(2)水分。
以100 ℃运动粘度为例,含水与不含水会给运动粘度的测定结果造成不同程度的影响,如表2 所示。
表1 在不同的温度条件下油品运动粘度的测定结果
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序号 |
测定温度/℃ |
粘度计系数(mm2·s-2) |
运动时间(s) |
运动粘度(mm2·s-1) |
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1 |
40.2 |
0.07424 |
232.12 |
17.23 |
|
2 |
40.0 |
0.07424 |
236.6 |
17.57 |
|
3 |
39.8 |
0.07424 |
240.4 |
17.85 |
|
4 |
39.4 |
0.07424 |
248.6 |
18.46 |
表2 润滑油中含水与不含水对100℃运动粘度的影响
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序号 |
温度100℃ |
测定结果mm/s |
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1 |
不含水时润滑油运动粘度 |
10.02 |
14.27 |
|
2 |
含水时润滑油运动粘度 |
10.09 |
14.31 |
通过对表2的观察和分析可知,在含水的状态下,润滑油100 ℃运动粘度测定值明显偏大。因此在检测油品运动粘度的过程中,要做好粘度计的水分烘干,避免影响测定结果的准确性。
(3)粘度计位置。
粘度计应保持竖直的状态,若向粗管或者毛细管倾斜,都会造成测定误差,因此在安装粘度计的过程中,要遵循规范化的作业原则,避免粘度出现倾斜的问题[4]。
以油品的39.8 ℃运动粘度为例,不同的安装方式和位置,最终获得的测定结果,也会存在较大的差异性,如表3所示。
(4)气泡。
在操作毛细管的过程中,严禁产生任何气泡,否则会增大液体的流动阻力,影响测定结果,如表4所示。通过对表4的观察和分析可知,有无气泡对油品测定粘度的结果会产生一定的影响。
4 结论
综上所述,在石油化工生产中,油品运动粘度的测定是最常见的工作任务之一,但该项涉及的内容较多,且比较复杂,对操作人员和操作设备的要求较高。一旦操作不合理,导致温度、运动时间以及粘度计位置等异常变化后,就无法保证测定结果的准确性,需要重新开展测定工作,不仅会影响到生产效率,还会造成不必要的资源浪费。因此在测定油品运动粘度的过程中,需要站在统筹兼顾的角度考虑多方面内容后,合理操作仪器设备,确保能够获得真实准确的测定结果。
表3 粘度计安装位置不同对39.8℃油品运动粘度的影响
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序号 |
粘度计安装位置 |
粘度计系数(mm2·s-2) |
流动时间(s) |
运动粘度(mm2·s-1) |
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1 |
倾斜于粗管 |
0.07424 |
232.1 |
15.27 |
|
2 |
倾斜于毛细管 |
0.07424 |
239.3 |
15.76 |
|
3 |
竖直方向 |
0.07424 |
236.6 |
15.56 |
表4 100℃温度条件下气泡对油品测定粘度的影响
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序号 |
温度100℃ |
测定结果 |
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1 |
无气泡时运动粘度 |
10.06 |
10.17 |
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2 |
有气泡时运动粘度 |
10.13 |
10.24 |