影响油品运动粘度主要因素的分析
2018-04-02
(中国石油化工股份有限公司济南分公司质量中心 山东 济南 250000)
影响油品运动粘度主要因素的分析
刘璐
(中国石油化工股份有限公司济南分公司质量中心山东济南250000)
在选择正确的试验方法的前提下，分析了试验温度、粘度计系数、流动时间、粘度计清洁程度及安装状态、试样的清洁程度、试样安装时是否有气泡等因素对油品运动粘度测定的影响。实验结果表明只有选择正确的方法进行试验，准确分析各种影响因素，才能保证试验结果的准确性。
运动粘度；影响因素；实验分析
一、选择正确的分析方法对油品运动粘度的影响
(一)方法概要
1.粘度的概念
衡量流体粘滞性大小的物理单位成为粘度。粘度分为动力粘度、运动粘度和条件粘度。
某流体的动力粘度与该流体在同一温度和压力下的密度之比，称为该流体的运动粘度。
2.运动粘度的测定方法
液体石油产品运动粘度的测定按GB/T265《石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法》标准试验方法进行。
该方法是在某一恒定的温度下，测定一定体积的液体在重力下流过一个标定好的玻璃毛细管粘度计的时间，粘度计的毛细管常数与流动时间的乘积，即为该温度下测定液体的运动粘度。
(二)准确测定运动粘度的意义
1.粘度对生产的意义
粘度是工艺计算的重要参考数据之一。在生产上可以从年度的变化判断润滑油的精制程度。
2.粘度对润滑油的意义
运动粘度是润滑油的重要质量指标，正确选择一定粘度的润滑油，可保证发动机稳定可靠的工作状态。
3.粘度对喷气燃料的意义
燃料雾化的好坏是喷气式发动机正常工作的最重要条件之一。
4.粘度对柴油的意义
粘度是柴油的重要性质之一，它可以决定柴油在内燃机内雾化及燃烧的情况。
二、试验温度对油品运动粘度的影响
测定运动粘度时，试样在扩张部分流动的过程中，恒温浴应不停搅拌确保温度恒定。温度必须严格保证恒定在要求温度的±0.1℃以内。
表1 粘度计在恒温浴中的恒温时间
原因：液体石油产品的粘度随温度的升高而减小，随温度的下降而增大，故在测定时必须严格按规定恒温。否则，哪怕是极微小的温度波动(超过±0.1)，也会使粘度测定结果产生较大的误差。
三、正确选择粘度计对油品运动粘度的影响
(一)运动粘度计算方法
液体石油产品运动粘度的测定按GB/T 265《石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法》标准试验方法进行。该方法是在某一恒定的温度下，测定一定体积的液体在重力下流过一个标定好的玻璃毛细管粘度计的时间，粘度计的毛细管粘度计的时间，粘度计的毛细管常数与流动时间的乘积，即为该温度下测定液体的运动粘度。
1.计算
在温度t时，试样的运动粘度vt(mm2/s)：
Vt=c*
式中：c——粘度计常数，mm2/s2；
——试样的平均流动时间，s。
下表为我单位控制分析岗位粘度岗分析试验工作原始记录表：
如上表所示：试样运动粘度测定结果为：
V100=c*=0.06339*202.7=12.85mm2/s
注意：用秒表记录下来的流动时间，应重复测定至少四次，其中各次流动时间与其算数平均值的差数应符合如下要求；在温度100～15℃测定粘度时，这个差数不应超过算术平均值的±0.5%；在低于15～-30℃测定粘度时，这个差数不应超过算术平均值的±1.5%；在低于-30℃测定粘度时，这个差数不应超过算术平均值的±2.5%。
然后，取不少于三次的流动时间所得的算术平均值，作为试样的平均流动时间。
(二)如何选择合适的玻璃毛细管粘度计
玻璃毛细管粘度计应符合SH/T 0173《玻璃毛细管粘度计技术条件》的要求。目前我单位常用毛细管粘度计内径为0.8、1.0、1.2、1.5mm。
测定试样的运动粘度时，应根据实验的温度选用适当的粘度计，务使试样的流动时间不少于200s，内径0.4mm的粘度计流动时间不少于350s。
四、流动时间对油品运动粘度的影响
试油通过毛细管粘度计的时间要控制在规定范围内，以保证试油在毛细管中的流动处处于层流状态，符合泊塞耳方程的使用条件。
通过的时间过短，易产生湍流，会使计时误差增大；时间过长则不易保持温度恒定。因此，要根据试油的粘度大小来选择合适的粘度计，务使试样的流动时间不少于200s，内径0.4mm的粘度计流动时间不少于350s。
注：泊塞耳方程式，即
r——毛细管的半径，cm；
L——毛细管的长度，cm；
V——在时间τ内液体流出的体积，cm3；
τ——液体流出V体积所需要的时间，s；
P——液体流动所受的压力。
五、粘度计的清洁程度及安装对油品运动粘度的影响
(一)粘度计的清洁
在测定试样的粘度之前，必须将粘度计用溶剂油或石油醚洗涤，如果粘度计沾有污垢，就用铬酸洗液、水、蒸馏水或95%乙醇依次洗涤。然后放入烘箱中烘干或用通过棉花滤过的热空气吹干。
测定运动粘度时，在内径符合要求且清洁、干燥的毛细管粘度计内装入试样。
(二)粘度计的安装
①测定时，要求将粘度计安装成垂直状态，因为若粘度计的毛细管倾斜，则会改变液柱高度，从而改变静压力大小，使测定结果产生误差。粘度计向前倾斜时，液面压差增大，流动时间缩短，测定结果偏低。粘度计向其他方向倾斜时，都会使测定结果偏高。故测定时必须用铅垂线从两个互相垂直的方向去检查毛细管的垂直情况。
②将恒温浴调整到规定的温度，把安装好试样的粘度计浸在恒温浴内，经恒温如表1规定时间。
③试验的温度必须保持恒定到±0.1℃。
六、试样的清洁程度及安装
(一)杂质和水
测定运动粘度的试样必须脱水和除去机械杂质。因为有杂质存在，会影响液体石油产品在粘度计中正常流动，它黏附于毛细管内壁会使流动时间增长，测定结果偏高，并使平行测定结果重现性差。有水分时，在较高测定温度下它会气化，低温时则凝结，均影响液体石油产品在粘度计中的正常流动，使测出的结果不是偏低，就是偏高。
(二)气泡
装入粘度计中的试样不许存有气泡，因为试油中存有气泡会影响装油体积，而且进入毛细管后可能形成气塞，增大了液体流动的阻力，使流动时间拖长，测定结果偏高。
试验过程中，试样的液面在粘度计扩张部分3中(图1)流动时，注意恒温浴中正在搅拌的液体要保持恒定温度，而且扩张部分中不应出现气泡。
七、其他因素对油品运动粘度的影响
(一)恒温浴
带有透明壁或装有观察孔的恒温浴，其高度不小于180mm，容积不小于2L，并且附设着自动搅拌装置和一种能够准确地调节温度的电热装置。
根据测定的条件，要在恒温浴中注入如表2中列举的一种液体。
表2 在不同温度使用的恒温浴液体
注：恒温浴中的矿物油最好加有抗氧化添加剂，延缓氧化，延长使用时间。运动粘度测定所用恒温浴的溶液应依据测定油品的性质选择，应保持浴液洁净，根据需要随时更换浴液。
(二)精密度
1.重复性
同一操作者，用同一试样重复测定的两个结果之差，不应超过下列数值：
因此，试验员在试验的过程中，必须严格遵守试验标准，根据操作规程进行试验操作，必要时进行自查、自检。
我单位在实验结果报出时，实行“三级”检查制度，即一级检查—试验员自检、二级检查—岗位其他人员互查、三级检查—班组长检查。
2.再现性
由不同操作者，在两个实验室提出的两个结果之差，不应超过下列数值：
注：粘度测定结果的数值，取四位有效数字。
取重复测定两个结果的算术平均值，作为试样的运动粘度。
[1]庞荔元主编.油品分析员读本.中国石化出版社，2007
[2]刘珍.化验员读本.第四版.化学工业出版社，2003
[3]国家标准GB/T 265-88.石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法
[4]JJG155.工作毛细管粘度计检定规程
[5]国家标准GB/T 514.石油产品试验用液体温度计技术条件
