石油粘度測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及液體粘度測量領(lǐng)域，具體涉及一種石油粘度測量裝置及測量方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為石油產(chǎn)品中一個(gè)重要的指標(biāo)，粘度的性質(zhì)對于油生物的分解能力是至關(guān)重要 的。在日常生活中，粘度對于石油衍生出來的各種產(chǎn)品的質(zhì)量，性能，用途有著十分重要的 意義，同時(shí)也是決定石油產(chǎn)品流動特性好壞的一個(gè)關(guān)鍵性因素。當(dāng)液體的粘度偏大時(shí)候，液 體油膜就會大，液體在某些方面的性能會很好，比如潤滑；當(dāng)液體粘度偏小時(shí)候，無法形成 足夠大或者厚的油膜，就是增大摩擦力，對于長期使用油的機(jī)械是一種毀壞。
[0003] 液體的運(yùn)動粘度是在等溫等壓的環(huán)境下，液體粘度與自身密度之間的關(guān)系比值， 所指的就是液體處于穩(wěn)定流動時(shí)候所產(chǎn)生內(nèi)部摩擦力。這種性質(zhì)很廣泛的用于測定柴油， 潤滑油等等石油衍生產(chǎn)品，甚至是一些橡膠或者原油。出國內(nèi)無論是粘度的測量裝置還是 測量理論都與國外的產(chǎn)品有著很大的差距，自動化的程度不夠，測量范圍也有很大差距，硬 件設(shè)備的不夠完善直接影響的測量的效率和測量的精度。雖然國內(nèi)的一些研究機(jī)構(gòu)對于測 量儀器在一定程度上進(jìn)行了技術(shù)的改進(jìn)，讓一些設(shè)備儀器具備了自動測量的功能，但是這 樣做的成本花費(fèi)很高而且第二次進(jìn)行開發(fā)的潛在可能性不大，很難在各種各樣的環(huán)境下對 于不同液體進(jìn)行測量。對于大型企業(yè)或者跨國外企而言，引進(jìn)國外技術(shù)或者是設(shè)備沒有多 大問題，但是對于自主企業(yè)或者國內(nèi)中小型企業(yè)而言，過多的引進(jìn)雖然能夠提高效率比，增 加市場競爭力，達(dá)到更高的精度，但是進(jìn)口的設(shè)備不但價(jià)格昂貴，而且維修費(fèi)用高，不但會 浪費(fèi)現(xiàn)有設(shè)備，還會增加隱形的支出。因此在國內(nèi)現(xiàn)有的技術(shù)上，開發(fā)出精度高，成本低，全 自動的粘度測量裝置就變得很有意義。
[0004] 現(xiàn)在無論輕重工業(yè)中都運(yùn)用十分廣泛的毛細(xì)管方法是利用一個(gè)溫度不變的毛細(xì) 管，將待測定的液體灌入，因?yàn)槊?xì)管自身的兩端有一定的氣壓差，流體就會朝向毛細(xì)管設(shè) 備的底部流動，流體流滿毛細(xì)管所要用的時(shí)間t，是一個(gè)體現(xiàn)粘度的關(guān)鍵性物理量，在多次 測量以后，統(tǒng)計(jì)出時(shí)間的平均值，緊接著依據(jù)毛細(xì)管的自身的參數(shù)（每根毛細(xì)管均有一已 知的參數(shù)值），代入到求粘度的公式里，通過計(jì)算便可獲得相應(yīng)流動液體的粘度值。測量過 程中，環(huán)境的溫度設(shè)定，流體運(yùn)動間隔的時(shí)間計(jì)時(shí)和計(jì)算粘度值都是人工操作來完成的。同 時(shí)，這一類型的粘度計(jì)因?yàn)楸旧斫Y(jié)構(gòu)為自重式，測量的主體十分局限，必須是標(biāo)準(zhǔn)的牛頓流 體，并且這種粘度計(jì)對于測量的環(huán)境十分苛刻，多數(shù)情況要有一定型號的恒溫裝置來幫忙， 一般只能用于工廠檢驗(yàn)室，其測量過程為手工操作，對測得的數(shù)據(jù)還要做大量的運(yùn)算處理。
[0005] 在工業(yè)自動化生產(chǎn)的需求日益提高的今天，利用工人來測量所導(dǎo)致弊端已經(jīng)暴露 的異常明顯。如，實(shí)驗(yàn)過程的時(shí)候測量人員必須手動的對儀器進(jìn)調(diào)試，如此的話就會要求測 量工人要有十分過硬的技術(shù)，在計(jì)數(shù)的過程中太過于依靠人工手動，過程不僅繁瑣，而且降 低了準(zhǔn)確度，對于最后粘度的計(jì)算準(zhǔn)確度也有很大的不確定因素，不僅如此，在測量數(shù)據(jù)管 理方面也加大了測量人員的工作量。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本申請通過提供一種石油粘度測量裝置，包括牽引 機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)、檢測機(jī)構(gòu)以及控制機(jī)構(gòu)，所述牽引機(jī)構(gòu)為電磁鐵，該電磁鐵包括銜鐵和復(fù) 位彈簧，且在所述控制機(jī)構(gòu)的控制下啟動，所述轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的上端連接所述銜鐵，轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的 下端設(shè)置于待測油體中，轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的中間設(shè)置有一支撐軸，所述銜鐵在電磁鐵的吸力牽引 下可帶動所述轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)沿所述支撐軸轉(zhuǎn)動，所述檢測機(jī)構(gòu)用于檢測所述轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動角 度或/和轉(zhuǎn)動位移或/和轉(zhuǎn)動時(shí)間，所述控制機(jī)構(gòu)用于控制所述牽引機(jī)構(gòu)啟動，并根據(jù)所述 檢測機(jī)構(gòu)所檢測到的參數(shù)計(jì)算待測油體的粘度。
[0007] 本申請采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
[0008] -種石油粘度測量裝置，包括牽引機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)、檢測機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)，其中：所 述牽引機(jī)構(gòu)為電磁鐵，該電磁鐵包括銜鐵和復(fù)位彈簧，且在所述控制機(jī)構(gòu)的控制下啟動；所 述轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的上端連接所述銜鐵，轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的下端設(shè)置于待測油體中，轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的中間設(shè) 置有一支撐軸，所述銜鐵在電磁鐵的吸力牽引下可帶動所述轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)沿所述支撐軸轉(zhuǎn)動； 所述檢測機(jī)構(gòu)用于檢測所述轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動角度或/和轉(zhuǎn)動位移或/和轉(zhuǎn)動時(shí)間；所述控 制機(jī)構(gòu)用于控制所述牽引機(jī)構(gòu)啟動，并根據(jù)所述檢測機(jī)構(gòu)所檢測到的參數(shù)計(jì)算待測油體的 粘度。
[0009] 作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)為一根圓柱形的杜桿。
[0010] 作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述檢測機(jī)構(gòu)為超聲波傳感器，用于檢測所述杠桿從 最近點(diǎn)轉(zhuǎn)動到最遠(yuǎn)點(diǎn)所用的時(shí)間。
[0011] 作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述檢測機(jī)構(gòu)為紅外傳感器或壓力傳感器，用于檢測 所述電磁鐵啟動到所述銜鐵與所述電磁鐵接觸所經(jīng)歷的時(shí)間。
[0012] 通電后確保電磁鐵對銜鐵產(chǎn)生恒定的吸力，該銜鐵向電磁鐵方向做橫向移動，帶 動所述杠桿繞支撐軸做定軸轉(zhuǎn)動，使得杠桿下端在油體中移動，所述超聲波傳感器設(shè)置于 該杠桿上端的另一側(cè)，所述控制機(jī)構(gòu)控制電源的通斷以及控制所述超聲波傳感器測得杠桿 從最近點(diǎn)轉(zhuǎn)動到最遠(yuǎn)點(diǎn)所用的時(shí)間，或者控制紅外傳感器或壓力傳感器檢測所述電磁鐵啟 動到所述銜鐵與所述電磁鐵接觸所經(jīng)歷的時(shí)間。
[0013] 由于電磁鐵吸力恒定，且該石油粘度測量裝置中電磁鐵、杠桿以及銜鐵的位置固 定不變，電磁鐵與銜鐵吸合后，杠桿轉(zhuǎn)動的角度是一個(gè)固定值，杠桿在不同粘度的油體中因 受到的粘性阻力不同導(dǎo)致其運(yùn)動時(shí)間是不同的，根據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型，確定出杠桿運(yùn)動相 同距離所用的時(shí)間變化量與油體粘度間的關(guān)系式，從而得到待測油體的運(yùn)動粘度。
[0014] 上述裝置的測量方法，按照以下步驟進(jìn)行：
[0015] S1 :將待測油體盛入半徑為R的圓形容器中，且在其上方垂直設(shè)置一長度為L、半 徑為^、質(zhì)量為m的圓柱形杠桿，該杠桿下端設(shè)置于待測油體中，中間設(shè)置有一支撐軸，支撐 軸以上的杜桿長度為Q，支撐軸以下的杜桿長度為l 2，浸入到待測油體中的杜桿長度為l3;
[0016] S2:在所述杠桿的上端設(shè)置一電磁鐵，該電磁鐵包括銜鐵和復(fù)位彈簧，所述銜鐵與 杠桿的上端相連，該銜鐵在電磁鐵的吸力牽引下可帶動所述杠桿沿所述支撐軸轉(zhuǎn)動，電磁 鐵的啟動時(shí)間受控制機(jī)構(gòu)控制，且吸力為h，復(fù)位彈簧的倔強(qiáng)系數(shù)為k ;
[0017] S3 :控制機(jī)構(gòu)控制電磁鐵啟動，使得杠桿轉(zhuǎn)動角度為Θ，并利用檢測機(jī)構(gòu)檢測杠 桿轉(zhuǎn)動Θ角度的時(shí)間為t;
[0018] S4 :控制機(jī)構(gòu)通過求解以下微分方程來計(jì)算待測油體的粘度ri，其中ω為杠桿轉(zhuǎn) 動的角速度，微分方程為： 「00191
[0020] 進(jìn)一步地，步驟S3中利用超聲波傳感器測量杠桿運(yùn)動距離，再根據(jù)運(yùn)動距離求得 杠桿轉(zhuǎn)動角度Θ，求運(yùn)動距離的具體步驟為：
[0021] S31 :超聲波傳感器控制口發(fā)出大于等于10 μ s的高電平，并開始計(jì)時(shí)；
[0022] S32:判斷接收端口是否輸出高電平，如果是，則進(jìn)入步驟S33,否則，繼續(xù)執(zhí)行步 驟 S32 ;
[0023] S33 :停止計(jì)時(shí)，并讀取計(jì)數(shù)器的值Τ ; CT
[0024] S34:根據(jù)公式?/ = γ計(jì)算出杠桿運(yùn)動的距離d，其中C為超聲波在大氣中的速 2 度，T為超聲波脈沖的往返時(shí)間。
[0025] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請?zhí)峁┑募夹g(shù)方案，具有的技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)是：該實(shí)用新型 實(shí)現(xiàn)了全自動測量，使得測量精度高，且成本低，易于推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本實(shí)用新型的石油粘度測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖2為本實(shí)用新型的杠桿運(yùn)動示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 本申請實(shí)施例通過提供一種石油粘度測量裝置及測量方法，包括牽引機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動 機(jī)構(gòu)、檢測機(jī)構(gòu)以及控制機(jī)構(gòu)，所述牽引機(jī)構(gòu)為電磁鐵，該電磁鐵包括銜鐵和復(fù)位彈簧，且 在所述控制機(jī)構(gòu)的控制下啟動，所述轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的上端連接所述銜鐵，轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的下端設(shè)置 于待測油體中，轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的中間設(shè)置有一支撐軸，所述銜鐵在電磁鐵的吸力牽引下可帶動 所述轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)沿所述支撐軸轉(zhuǎn)動，所述檢測機(jī)構(gòu)用于檢測所述轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動角度或/和 轉(zhuǎn)動位移或/和轉(zhuǎn)動時(shí)間，所述控制機(jī)構(gòu)用于控制所述牽引機(jī)構(gòu)啟動，并根據(jù)所述檢測機(jī) 構(gòu)所檢測到的參數(shù)計(jì)算待測油體的粘度。
[0029] 為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說明書附圖以及具體的實(shí)施方式，對 上述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0030] 實(shí)施例
[0031] -種石油粘度測量裝置，包括牽引機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)、檢測機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)，其中：所 述牽引機(jī)構(gòu)為電磁鐵，該電磁鐵包括銜鐵和復(fù)位彈簧，且在所述控制機(jī)構(gòu)的控制下啟動；所 述轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的上端連接所述銜鐵，轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的下端設(shè)置于待測油體中，轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的中間設(shè) 置有一支撐軸，所述銜鐵在電磁鐵吸力的牽引下可帶動所述轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)沿所述支撐軸轉(zhuǎn)動； 所述檢測機(jī)構(gòu)用于檢測所述轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動角度或/和轉(zhuǎn)動位移或/和轉(zhuǎn)動時(shí)間；所述控 制機(jī)構(gòu)用于控制所述牽引機(jī)構(gòu)啟動，并根據(jù)所述檢測機(jī)構(gòu)所檢測到的參數(shù)計(jì)算待測油體的 粘度。