(中國石油化工股份有限公司濟(jì)南分公司質(zhì)量中心 山東 濟(jì)南 250000)

影響油品運(yùn)動粘度主要因素的分析

劉璐

(中國石油化工股份有限公司濟(jì)南分公司質(zhì)量中心山東濟(jì)南250000)

在選擇正確的試驗(yàn)方法的前提下，分析了試驗(yàn)溫度、粘度計系數(shù)、流動時間、粘度計清潔程度及安裝狀態(tài)、試樣的清潔程度、試樣安裝時是否有氣泡等因素對油品運(yùn)動粘度測定的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明只有選擇正確的方法進(jìn)行試驗(yàn)，準(zhǔn)確分析各種影響因素，才能保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

運(yùn)動粘度；影響因素；實(shí)驗(yàn)分析

一、選擇正確的分析方法對油品運(yùn)動粘度的影響

(一)方法概要

1.粘度的概念

衡量流體粘滯性大小的物理單位成為粘度。粘度分為動力粘度、運(yùn)動粘度和條件粘度。

某流體的動力粘度與該流體在同一溫度和壓力下的密度之比，稱為該流體的運(yùn)動粘度。

2.運(yùn)動粘度的測定方法

液體石油產(chǎn)品運(yùn)動粘度的測定按GB/T265《石油產(chǎn)品運(yùn)動粘度測定法和動力粘度計算法》標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法進(jìn)行。

該方法是在某一恒定的溫度下，測定一定體積的液體在重力下流過一個標(biāo)定好的玻璃毛細(xì)管粘度計的時間，粘度計的毛細(xì)管常數(shù)與流動時間的乘積，即為該溫度下測定液體的運(yùn)動粘度。

(二)準(zhǔn)確測定運(yùn)動粘度的意義

1.粘度對生產(chǎn)的意義

粘度是工藝計算的重要參考數(shù)據(jù)之一。在生產(chǎn)上可以從年度的變化判斷潤滑油的精制程度。

2.粘度對潤滑油的意義

運(yùn)動粘度是潤滑油的重要質(zhì)量指標(biāo)，正確選擇一定粘度的潤滑油，可保證發(fā)動機(jī)穩(wěn)定可靠的工作狀態(tài)。

3.粘度對噴氣燃料的意義

燃料霧化的好壞是噴氣式發(fā)動機(jī)正常工作的最重要條件之一。

4.粘度對柴油的意義

粘度是柴油的重要性質(zhì)之一，它可以決定柴油在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)霧化及燃燒的情況。

二、試驗(yàn)溫度對油品運(yùn)動粘度的影響

測定運(yùn)動粘度時，試樣在擴(kuò)張部分流動的過程中，恒溫浴應(yīng)不停攪拌確保溫度恒定。溫度必須嚴(yán)格保證恒定在要求溫度的±0.1℃以內(nèi)。

表1 粘度計在恒溫浴中的恒溫時間

原因：液體石油產(chǎn)品的粘度隨溫度的升高而減小，隨溫度的下降而增大，故在測定時必須嚴(yán)格按規(guī)定恒溫。否則，哪怕是極微小的溫度波動(超過±0.1)，也會使粘度測定結(jié)果產(chǎn)生較大的誤差。

三、正確選擇粘度計對油品運(yùn)動粘度的影響

(一)運(yùn)動粘度計算方法

液體石油產(chǎn)品運(yùn)動粘度的測定按GB/T 265《石油產(chǎn)品運(yùn)動粘度測定法和動力粘度計算法》標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法進(jìn)行。該方法是在某一恒定的溫度下，測定一定體積的液體在重力下流過一個標(biāo)定好的玻璃毛細(xì)管粘度計的時間，粘度計的毛細(xì)管粘度計的時間，粘度計的毛細(xì)管常數(shù)與流動時間的乘積，即為該溫度下測定液體的運(yùn)動粘度。

1.計算

在溫度t時，試樣的運(yùn)動粘度vt(mm2/s)：

Vt=c*

式中：c——粘度計常數(shù)，mm2/s2；

——試樣的平均流動時間，s。

下表為我單位控制分析崗位粘度崗分析試驗(yàn)工作原始記錄表：

如上表所示：試樣運(yùn)動粘度測定結(jié)果為：

V100=c*=0.06339*202.7=12.85mm2/s

注意：用秒表記錄下來的流動時間，應(yīng)重復(fù)測定至少四次，其中各次流動時間與其算數(shù)平均值的差數(shù)應(yīng)符合如下要求；在溫度100～15℃測定粘度時，這個差數(shù)不應(yīng)超過算術(shù)平均值的±0.5%；在低于15～-30℃測定粘度時，這個差數(shù)不應(yīng)超過算術(shù)平均值的±1.5%；在低于-30℃測定粘度時，這個差數(shù)不應(yīng)超過算術(shù)平均值的±2.5%。

然后，取不少于三次的流動時間所得的算術(shù)平均值，作為試樣的平均流動時間。

(二)如何選擇合適的玻璃毛細(xì)管粘度計

玻璃毛細(xì)管粘度計應(yīng)符合SH/T 0173《玻璃毛細(xì)管粘度計技術(shù)條件》的要求。目前我單位常用毛細(xì)管粘度計內(nèi)徑為0.8、1.0、1.2、1.5mm。

測定試樣的運(yùn)動粘度時，應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的溫度選用適當(dāng)?shù)恼扯扔?，?wù)使試樣的流動時間不少于200s，內(nèi)徑0.4mm的粘度計流動時間不少于350s。

四、流動時間對油品運(yùn)動粘度的影響

試油通過毛細(xì)管粘度計的時間要控制在規(guī)定范圍內(nèi)，以保證試油在毛細(xì)管中的流動處處于層流狀態(tài)，符合泊塞耳方程的使用條件。

通過的時間過短，易產(chǎn)生湍流，會使計時誤差增大；時間過長則不易保持溫度恒定。因此，要根據(jù)試油的粘度大小來選擇合適的粘度計，務(wù)使試樣的流動時間不少于200s，內(nèi)徑0.4mm的粘度計流動時間不少于350s。

注：泊塞耳方程式，即

r——毛細(xì)管的半徑，cm；

L——毛細(xì)管的長度，cm；

V——在時間τ內(nèi)液體流出的體積，cm3；

τ——液體流出V體積所需要的時間，s；

P——液體流動所受的壓力。

五、粘度計的清潔程度及安裝對油品運(yùn)動粘度的影響

(一)粘度計的清潔

在測定試樣的粘度之前，必須將粘度計用溶劑油或石油醚洗滌，如果粘度計沾有污垢，就用鉻酸洗液、水、蒸餾水或95%乙醇依次洗滌。然后放入烘箱中烘干或用通過棉花濾過的熱空氣吹干。

測定運(yùn)動粘度時，在內(nèi)徑符合要求且清潔、干燥的毛細(xì)管粘度計內(nèi)裝入試樣。

(二)粘度計的安裝

①測定時，要求將粘度計安裝成垂直狀態(tài)，因?yàn)槿粽扯扔嫷拿?xì)管傾斜，則會改變液柱高度，從而改變靜壓力大小，使測定結(jié)果產(chǎn)生誤差。粘度計向前傾斜時，液面壓差增大，流動時間縮短，測定結(jié)果偏低。粘度計向其他方向傾斜時，都會使測定結(jié)果偏高。故測定時必須用鉛垂線從兩個互相垂直的方向去檢查毛細(xì)管的垂直情況。

②將恒溫浴調(diào)整到規(guī)定的溫度，把安裝好試樣的粘度計浸在恒溫浴內(nèi)，經(jīng)恒溫如表1規(guī)定時間。

③試驗(yàn)的溫度必須保持恒定到±0.1℃。

六、試樣的清潔程度及安裝

(一)雜質(zhì)和水

測定運(yùn)動粘度的試樣必須脫水和除去機(jī)械雜質(zhì)。因?yàn)橛须s質(zhì)存在，會影響液體石油產(chǎn)品在粘度計中正常流動，它黏附于毛細(xì)管內(nèi)壁會使流動時間增長，測定結(jié)果偏高，并使平行測定結(jié)果重現(xiàn)性差。有水分時，在較高測定溫度下它會氣化，低溫時則凝結(jié)，均影響液體石油產(chǎn)品在粘度計中的正常流動，使測出的結(jié)果不是偏低，就是偏高。

(二)氣泡

裝入粘度計中的試樣不許存有氣泡，因?yàn)樵囉椭写嬗袣馀輹绊懷b油體積，而且進(jìn)入毛細(xì)管后可能形成氣塞，增大了液體流動的阻力，使流動時間拖長，測定結(jié)果偏高。

試驗(yàn)過程中，試樣的液面在粘度計擴(kuò)張部分3中(圖1)流動時，注意恒溫浴中正在攪拌的液體要保持恒定溫度，而且擴(kuò)張部分中不應(yīng)出現(xiàn)氣泡。

七、其他因素對油品運(yùn)動粘度的影響

(一)恒溫浴

帶有透明壁或裝有觀察孔的恒溫浴，其高度不小于180mm，容積不小于2L，并且附設(shè)著自動攪拌裝置和一種能夠準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)溫度的電熱裝置。

根據(jù)測定的條件，要在恒溫浴中注入如表2中列舉的一種液體。

表2 在不同溫度使用的恒溫浴液體

注：恒溫浴中的礦物油最好加有抗氧化添加劑，延緩氧化，延長使用時間。運(yùn)動粘度測定所用恒溫浴的溶液應(yīng)依據(jù)測定油品的性質(zhì)選擇，應(yīng)保持浴液潔凈，根據(jù)需要隨時更換浴液。

(二)精密度

1.重復(fù)性

同一操作者，用同一試樣重復(fù)測定的兩個結(jié)果之差，不應(yīng)超過下列數(shù)值：

因此，試驗(yàn)員在試驗(yàn)的過程中，必須嚴(yán)格遵守試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)操作規(guī)程進(jìn)行試驗(yàn)操作，必要時進(jìn)行自查、自檢。

我單位在實(shí)驗(yàn)結(jié)果報出時，實(shí)行“三級”檢查制度，即一級檢查—試驗(yàn)員自檢、二級檢查—崗位其他人員互查、三級檢查—班組長檢查。

2.再現(xiàn)性

由不同操作者，在兩個實(shí)驗(yàn)室提出的兩個結(jié)果之差，不應(yīng)超過下列數(shù)值：

注：粘度測定結(jié)果的數(shù)值，取四位有效數(shù)字。

取重復(fù)測定兩個結(jié)果的算術(shù)平均值，作為試樣的運(yùn)動粘度。

[1]龐荔元主編.油品分析員讀本.中國石化出版社，2007

[2]劉珍.化驗(yàn)員讀本.第四版.化學(xué)工業(yè)出版社，2003

[3]國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 265-88.石油產(chǎn)品運(yùn)動粘度測定法和動力粘度計算法

[4]JJG155.工作毛細(xì)管粘度計檢定規(guī)程

[5]國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 514.石油產(chǎn)品試驗(yàn)用液體溫度計技術(shù)條件