Această metodă este în prezent cea mai promițătoare în industria petrochimică. Este utilizat universal, inclusiv perspectiva acestei metode ca referință, pentru o instalație de calibrare mobilă. [12]
Viscozimetre snec au următoarele avantaje: comoditatea și ușurința de utilizare, de dimensiuni mici vibratoare sonda, capacitatea de a controla lichide explozive, capacitatea de a controla fluide de viscozitate sunt la temperatură ridicată și presiune ridicată, parametrii dinamici bune, capacitatea de a automatiza procesul de măsurare și transferul de informații pentru ambele actuatoarele executive agregate ale proceselor tehnologice și transmiterea acestora pe distanțe lungi prin cutii telemetrice sau fără fir comunicare Lamas bazate pe tehnologia Internet. [8]
Parametri de bază de monitorizare a frecvenței de rezonanță vibratorie a sondei, amplitudinea oscilațiilor mecanice, diferența de fază dintre traductorul forță motrice și parametrii de oscilație a sondei traductorului de recepție și de vibrații mecanice decrementare. [8]
Clasificarea vâscozimetrilor vibrativi este dată în tabelul 1, din care este posibilă analiza avantajelor și dezavantajelor fiecărei metode de măsurare. [8]
Clasificarea parametrilor de bază ai vâscozimetrilor vibratori?
Mod de oscilație a sondei
Caracteristică măsurată a vibrațiilor
Sonde cu parametri lumpedi
Sonde cu parametri distribuiți
Forțe armonice forțate
Metoda este aplicabilă pentru micul D
Se aplică pentru D ≥ 1
Solicităm D <<1
Solicităm D> (# 967; / (# 967; +1)) 0,5
Sensibilitate ridicată la # 967; <<1
Sensibilitate ridicată la # 967; <<1
Aplicabil pe o gamă largă de D
Solicităm D> 1
Aplicabil pe o gamă largă de D
Solicităm D> 1
Absorbția unui val de călătorie
Aplicabil pe o gamă largă de D
Viteza de propagare a undelor
Pe măsură ce D crește, eroarea scade
Reducerea decrementului logaritmic
Sensibilitate ridicată la # 967; <<1
Sensibilitate ridicată la # 967; <<1
Sensibilitate ridicată la # 967; <<1
Sensibilitate ridicată la # 967; <<1
Precizie redusă din cauza instabilității de fază a frecvențelor
Precizie redusă din cauza instabilității fazelor
Echivalent cu metoda de viteză atunci când se utilizează o sondă într-o buclă de feedback
unde # 967; - coeficient de pierderi mecanice, cantitatea este invers proporțională cu factorul Q Q mecanic (# 967; = 1 / Q); D este coeficientul de amortizare a vibrațiunii de către lichidul controlat.
În viscozimetrele existente, măsurarea vâscozității se realizează în două moduri de excitare a traductoarelor de vibrații ale sondelor de măsurare. În modul de excitație continuă se măsoară următorii parametri ai sondei: frecvența, amplitudinea oscilațiilor mecanice și relațiile de fază dintre oscilațiile traductoarelor incitante și receptoare ale sondei. În modul de excitație pulsată se măsoară amploarea (scăderea) atenuării sondei de vibrație. [8]
Cea mai importantă realizare teoretică în domeniul vâscozimetriei vibraționale este crearea de modele matematice pentru calculul factorilor de amortizare fără dimensiuni D o a unei sonde de măsurare cu un lichid controlat. Pentru diferitele tipuri de oscilații mecanice ale probelor de măsurare, sunt calculate formulele pentru calculul coeficienților Do. care conectează parametrii mecanici de proiectare ai sondei și parametrii lichidului controlat - viscozitatea h și densitatea rj (Tabelul 2). [8]
O serie de metode practice pentru măsurarea vâscozității unui lichid sunt propuse și utilizate pentru vâscozimetrele vibraționale. Anterior, sa constatat că o scădere a frecvenței de oscilație a unei sonde în toate privințele este foarte avantajoasă pentru construirea viscozimetrelor vibrationale. [8]
Un progres semnificativ în dezvoltarea diferitelor metode de construcție viscozimetru vibratoare în t. H., și la trecerea la vibrațiile de joasă frecvență este posibilă utilizarea electrozilor nedesavarsit configurație (incorect), care permite rezolvarea în mod satisfăcător multe cerințe stricte, dictate de condițiile de utilizare vibroviskozimetrov în medii industriale. [8]
Tabelul 2 Definițiile amortizării vâscoase pentru măsurarea vibrațiilor? sonde
Pentru vibrațiile mecanice de translație într-un mediu vâscos, datorită compresibilității lichidului, energia este evacuată prin radiație. Pe măsură ce frecvența oscilațiilor scade, condițiile de emisie a sunetului în lichid se deteriorează, deoarece dimensiunile transversale ale vibratorului (sonda) devin foarte mici în comparație cu lungimea undelor sonore. În acest caz, sonda oscilantă într-un lichid poate fi considerată ca o sursă de dipol a cărui câmp într-un mediu infinit este aproape independent de forma sa, dar este determinat numai de magnitudinea momentului dipol creat. În aceste condiții, corpul oscilant poate fi înlocuit de o sferă oscilantă cu aceeași rază, astfel încât să creeze același moment dipol, precum și corpul oscilant luat în considerare. [8]
Metoda amplitudine (auto-oscilatorie)
Pentru lichide cu vâscozitate dinamică # 951;<(5 ÷ 25) Па·с наиболее целесообразно использовать автоколебательный (амплитудный) метод измерения вязкости жидкостей, как наиболее простой, и легко поддающийся автоматизации. Метод обеспечивает наивысшую теоретически возможную чувствительность вибрационного измерительного зонда по вязкости. Измеряют максимальную (резонансную) амплитуду механических колебаний приемного преобразователя вибрационного зонда. Основные недостатки автоколебательного метода и вискозиметров, выполненных на его основе, неравномерность (до 2-3 порядков) чувствительности по измеряемому диапазону вязкостей, нелинейная и обратная зависимость показаний, т. е. при уменьшении вязкости увеличивается амплитуда механических колебаний. [8]
Pentru a elimina deficiențele metodei auto-oscilante, se propune o metodă de compensare auto-oscilantă și se fabrică eșantioane de vâscozimetre vibraționale. Esența metodei de compensare de măsurare este aceea că amplitudinea oscilațiilor mecanice ale sondei de măsurare este menținută constantă printr-o schimbare corespunzătoare a mărimii forței de excitație (puterea electrică, curentului sau tensiunii) a traductorului de excitator al sondei. Mărimea forței de excitație a convertorului sondei este o măsură a vâscozității lichidului controlat, în timp ce relația dintre acești parametri este directă și practic liniară. Cel mai adesea pentru metoda amplitudinii, sondele de vibrații ale vibrațiilor de îndoire sunt utilizate sub formă de tije cilindrice sau furci de tuning. [8]
Figura 3 Sensibilitatea metodelor auto-oscilatorii și compensatorii
Figura 4 Dependența frecvenței de rezonanță (a) și a factorului de amortizare (b)
Metoda de vibrație a fazelor
Pentru extinderi semnificative ale viscozității dinamice măsurate variază până la valori (106-107) × Pa este prevăzut cu o metodă de fază în koto- rum valoarea măsurată j defazajului dintre condițiile electrice de tensiune de excitație și traductoarele care primesc vibratorie o sondă de măsurare [1]. Pentru o metodă de fază dată, sondele de vibrație ar trebui să aibă doar parametri concentrați, iar în fluidul vâscos supus investigației, trebuie să creeze undă de forfecare plană. Pentru sondele vibratoare se utilizează oscilații mecanice de translație și rotație (torsiune). Valorile coeficienților de amortizare fără dimensiuni ale probelor utilizate sunt scrise ca [2]:
transductor
sondă oscilantă rotativă
unde h este zona de contact dintre sonde și lichid;
M este momentul inerției zonei de contact dintre sonde și lichid;
J este momentul cinetic al inerției sondei. [8]
Indicele de vâscozitate (IV) este un număr empiric care indică gradul de variație a vâscozității uleiului într-un interval de temperatură dat. Un IV înalt înseamnă o schimbare relativ mică a vâscozității cu temperatura, iar un IV scăzut indică o schimbare mare în viscozitate cu temperatura. Cele mai multe uleiuri de bază minerale au un IW între 0 și 110, dar uleiul care conține polimer IV (multigrada) depășește adesea 110.
Pentru a determina indicele de vâscozitate, este necesară determinarea vâscozității cinematice la 40 ° C și 100 ° C. După aceasta, IW este determinată din tabele conform ASTM D 2270 sau ASTM D 39B. Deoarece IW este determinat din viscozitate la 40 ° C și 100 ° C, nu este asociat cu o vâscozitate la temperatură scăzută sau HTHS. Aceste valori sunt obținute cu ajutorul CCS, MRV, unui viskozimetru Brookfield cu temperatură scăzută și a vâscozimilor cu viteză mare.
SAE nu utilizează IW pentru a clasifica uleiurile de motor din 1967, deoarece acest termen este depășit din punct de vedere tehnic. Cu toate acestea, metodologia Institutului American Petroleum API 1509 descrie un sistem de clasificare a uleiurilor de bază, utilizând IW ca unul dintre câțiva parametri pentru a asigura principiile interschimbabilității petrolului și universalizarea scalei viscozității.
Principalele tipuri de modificatori de vâscozitate
Structura chimică și mărimea moleculelor sunt cele mai importante elemente ale arhitecturii moleculare a modificatorilor de vâscozitate. Există multe tipuri de modificatori de vâscozitate, alegerea depinde de circumstanțele specifice. [11]
Toți modificatorii de vâscozitate de astăzi sunt compuși din lanțuri carbonice alifatice. Diferențele structurale principale se regăsesc în grupurile laterale, care diferă atât chimic, cât și în mărime. Aceste modificări în structura chimică oferă diferite proprietăți ale modificatorilor de vâscozitate cum ar fi uleiurile, cum ar fi proprietățile de îngroșare, vâscozitatea față de temperatură, stabilitatea oxidării și caracteristicile de economie de combustibil. [11]
Poliizobutilena (sau polibutilenice CIP) - care predomină modificatori de viscozitate la sfârșitul anilor 1950, deoarece modificatori PIB au fost înlocuite cu alte tipuri de modificatori, deoarece, în general, nu oferă performanțe satisfăcătoare la temperaturi și funcționarea motoarelor diesel reduse. Cu toate acestea, PIB cu greutate moleculară mică este încă utilizat pe scară largă în uleiurile de transmisie pentru automobile. [11]
acrilat polimetil (PMA) - PMA modificatori de viscozitate conțin catene laterale alchil, care împiedică formarea de cristale de ceară în ulei, oferind astfel proprietăți excelente la temperaturi scăzute. [11]
Copolimeri de olefine (OCP) - Modificatorii de vâscozitate OCP sunt folosiți pe scară largă pentru uleiurile de motor datorită costului redus și eficienței motorului satisfăcătoare. Se produc diverse OCP, care diferă în principal de greutatea moleculară și de raportul etilenei cu propilena. [11]
Esteri ai copolimerului de stiren și anhidridă maleică (esteri stirenici) - eteri stirenici - multifuncționali cu vâscozitate cu vâscozitate mare. Combinația de grupări alchil diferite dă uleiuri care conțin astfel de aditivi proprietăți excelente la temperaturi scăzute. Modificatorii de vâscozitate au fost utilizați în uleiurile pentru motoare cu economie de energie și sunt încă utilizați în uleiurile de transmisie pentru transmisiile automate. [11]
Copolimerii stiren-dien copolimeri - modificatori pe bază de copolimeri de stiren hidrogenat cu izopren sau butadienă contribuie la economia de combustibil, caracteristici bune de viscozitate la temperaturi scăzute și proprietăți la temperaturi ridicate. [11]
Polistirenurile radiale radiale (STAR) modificate pe bază de modificatori de vâscozitate polistiren radiat hidrogenat prezintă o bună rezistență la forfecare la costuri relativ mici de prelucrare, comparativ cu alte tipuri de modificatori de vâscozitate. Proprietățile lor la temperaturi scăzute sunt similare cu proprietățile modificatorilor OCP. [11]