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1、粘度测量的几种方法李必超编译马连山校(辽河石油勘探局国际合作部辽宁盘锦)摘要:文章介绍了粘度测量的过程毛细管技术以及几种直接或间接测量粘度的新方法。关键词:粘度测量;过程毛细管技术;分析法;动态法文章编号:100429134(2004)0320057202中图法分类号:TE81文献标识码:B过程毛细管粘度仪可在基础温度(参考温度)下直接测量粘度。其工作过程如下:部分样品由一个精确的泵通过过滤器吸入到粘度分析仪中(泵的流速保持很低,通常65ml/min),并在加热槽中循环,直至样品温度稳定,同槽中温度一致。随后,样品流过一段短毛细管。测量
2、毛细管两端的压降(为动态粘度的函数),再利用密度测量值加以校正,便可获得参考温度下的运动粘度值。过程毛细管技术粘度测量精度高、测量过程中能够进行精确稳定的温度控制,具有良好的趋势分析效果。然而,过程毛细管粘度仪响应速度慢,不能用于闭环控制,只能进行趋势分析,其成本和安装费用也很高。此外,过程毛细管粘度仪只能测量动态粘度,尚需借助密度测量仪器才能计算出运动粘度。引言0几十年来,过程毛细管粘度仪在石油工业中已成为一种标准仪器,尽管其应用效果显著,也不过是一个过渡性产品。但价格昂贵、维护要求高且响应时间长。通过粘度测量进行闭路控制的应用实例很
3、多,有人认为,过程毛细技术的成功可用其在闭路控制中的应用范围来衡量1。越来越多的过程通过定期采样进行实验室粘度分析来控制,这里使用的是过程毛细管粘度仪,通常只是进行趋势分析。在开环控制的许多自动过程中,无法采用过程毛细管粘度仪。石油工业急需反应准确、易安装、易维护与操作、成本低的粘度仪或系统。1粘度的分析测量与过程毛细管技术粘度测量新技术及方法21.1粘度测量过程粘度测量分两类:分析法和动态法,前者主要用于石油工业。进行任何分析测量的关键是能否确定基础粘度(某一参考温度下的粘度值),基础粘度取决于流体的粘度—温度关系。能够进行动态粘度测
4、量的技术很多,但只有带有温度槽的过程毛细管粘度仪才能进行粘度的分析测量。测量基础粘度的方法有两种:在基础温度下直接测量和通过计算进行间接测定。过程毛细管粘度仪采用的是直接测量法,它做为分析性粘度仪已有许多年了。到目前为止,还没有其它技术能利用此方法。1.2过程毛细管技术2.1直接测量法当流速为65ml/min时,毛细管的响应时间一般较长。虽然热交换器在30ml/min～60ml/min的流速下根据主要输入口温度的变化仍能正常工作,但缺乏温度稳定性。通过冷热流混合法可解决温度稳定性的问题,即把输入的流体分为冷流和热流(被热交换器加热),然
5、后重新将它们在粘度分析仪处汇合。通过改变受热与未受热原油比,可迅速测出粘度仪处温度变化。该系统不但可保证粘度仪处温度稳定,还可对原油质量和过程温度出现的变化做出反应。其明显的优势在于它与毛细管粘度仪作用相当,第一作者简介:李必超,男,1967年生,工程师,1998年毕业于石油大学(华东)石油工程专业,获硕士学位,现在辽河石油勘探局国际合作部从事国际市场开发工作。邮编:124010石油仪器PETROLEUMINSTRUMENTS2004年06月·58·但响应速度20s,或更短,大大低于毛细管粘度仪的响应速度(30min)。2.2方程法至有
6、可能相交,这样就不能单凭粘度和温度一次过程测量来区分不同润滑油,更不可能在制造过程中控制其品质。双粘度仪方法采用了两个粘度仪,它们被一个热交换器分开,以确保可测出两个不同温度下的粘度值,进而对A和B两个常数进行连续计算。该方法测量出的基础粘度值很精确(每种原油需进行两次测量,通常在40℃和100℃时),可区分不同的原油,并对反应过程进行质量控制。原油的温度-粘度关系可由以下方程描述2lglg(v+0.7)=A-Blg(T)式中,v为运动粘度;T为温度。方程法假定上述方程中的常数B在质量发生微小变化时为常数。B值可通过测量两个温度下某一原
7、油样品的粘度来确定。如果质量改变较大时B仍为常数,那么只需要一个粘度仪。粘度仪对过程温度下的粘度进行连续测量。有了温度、粘度值和B值,就可求出A值。然后,根据A、B值及T值,就可求出基础粘度值了。如果计算出的基础粘度值与测量值相比在允许的误差范围内,则假设值成立,否则,重新确定B值。该方法适用于从作业状态温度到基础温度的整个温度变化过程中,粘度随温度变化很小的情况。如乙烯裂解炉控制过程,在作业温度140℃～145℃时,粘度为1cSt～2cSt;在基础温度(40℃)时,粘度为10cSt～11cSt。2.3多曲线法该方法是为适应明显的或不可
8、预测的原油品质变化而设计的。在计算机中存储并标定不同品质原油的粘度温度曲线,将测量的粘度及过程温度值与计算机中的标定值进行比较,得出系数,同时也确定出针对各条校正曲线。将这些系数作用于各校正曲线的基础温度-
