粘度計是一種用于測量流體粘度和液體流動特性的儀器。讓我們討論一下各種類型的粘度計、它們的內(nèi)部特性以及執(zhí)行精確且可重復(fù)的粘度測量的因素。
在摩擦學(xué)和潤滑研究中，粘度通常被稱為基礎(chǔ)油最重要的特性。為什么粘度在機器潤滑中如此重要？一方面，粘度太低會導(dǎo)致內(nèi)部組件在運動中發(fā)生界面接觸，從而產(chǎn)生磨損。
另一方面，粘度過高會迫使機器更加努力地工作以克服潤滑劑的內(nèi)部流動阻力。因此，重要的是不僅要了解基礎(chǔ)油的粘度，還要了解它可能會因操作或環(huán)境條件的波動而發(fā)生怎樣的變化。
粘度計與流變儀
粘度是流體在給定溫度下的流動阻力（剪切應(yīng)力）的量度。隨著流動條件的變化，并非所有流體都保持不變的粘度。粘度隨流動條件而變化的流體稱為非牛頓流體。這些類型的流體的粘度由流變儀測量。粘度計測量牛頓流體的粘度。
運動學(xué)與絕對粘度
在各種粘度計方法中，有兩種不同的方法可以表示粘度：運動粘度和絕對粘度。兩者之間的主要區(qū)別在于，運動粘度是通過觀察流體在重力作用下的流動阻力來測量的，而絕對粘度是通過觀察流體在外力和受控力下的流動阻力來測量的，無論是通過毛細(xì)管還是通過身體在流體中的運動。
運動粘度以厘沲 (cSt) 為單位，但絕對粘度以厘泊 (cP) 為單位。為了比較，絕對粘度通常通過將其除以流體的比重 (SG) 轉(zhuǎn)換為運動粘度。
cSt = cP/SG或等式的倒數(shù)：cP = cSt x SG
粘度測試方法
已經(jīng)建立了幾種粘度測試方法，每種方法都有其優(yōu)點。以下是基礎(chǔ)油粘度測試中最常用的技術(shù)列表。
毛細(xì)管（玻璃）粘度計測試
毛細(xì)管粘度計測試中使用的主要設(shè)備是一個“U”形的玻璃管，這給了它通常的相關(guān)名稱，U 型管。U 型管的程序要求將管浸入溫度控制的浴槽（通常為 40 或 100 攝氏度）中，并在固定量的流體在管內(nèi)流動所需的時間精確讀數(shù)（以秒為單位）管通過吸力或重力從一個標(biāo)記點到另一個標(biāo)記點。
然后將該測量時間乘以常數(shù)（與特定管相關(guān)）以計算絕對粘度（吸力）或運動粘度（重力）。
旋轉(zhuǎn)粘度計的關(guān)鍵特性涉及一個旋轉(zhuǎn)裝置，稱為主軸，浸沒在測試流體中。然后使用旋轉(zhuǎn)軸上的扭矩來測量流體的流動阻力。
由于該測量不涉及重力，而是流體內(nèi)部剪切應(yīng)力的函數(shù)，因此旋轉(zhuǎn)粘度計計算流體的絕對粘度。這種粘度計的常見變體稱為布魯克菲爾德粘度計。
Stabinger 粘度計是旋轉(zhuǎn)粘度計的一種改進型。它使用改進的獨立浮動主軸，由電磁力控制在流體內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。這是有利的，因為它消除了將附加電機與主軸的軸承摩擦考慮在內(nèi)的困難任務(wù)。
落球和落活塞粘度計測試
用于測量粘度的不太常見的替代方法包括落球和落活塞粘度計。在這些測試中，讓球或活塞落入液體中，并測量從一個標(biāo)記點經(jīng)過第二個標(biāo)記點之間的時間。為了根據(jù)斯托克斯定律計算粘度，必須知道球或活塞的已知終端速度、尺寸和密度。
其他測試方法
在油粘度測試中不常見的某些情況下，可以使用氣泡法。該測試通常涉及測量氣泡上升特定距離所需的時間。然后，該測量時間可以與流體的粘度成比例地關(guān)聯(lián)。另一種變化包括測量探頭對振動的抵抗力。
粘度計的類型
盡管有幾種方法可以確定粘度，但大多數(shù)粘度計都是商業(yè)銷售的，以最適合其預(yù)期用途。以下是這些粘度計類別的列表。
便攜式粘度計
顧名思義，便攜式粘度計適用于實驗室環(huán)境不實用的任何地方。在許多現(xiàn)場和現(xiàn)場應(yīng)用中，粘度計需要提供快速、近似的粘度讀數(shù)，通常是為了保證進一步分析。
小型現(xiàn)場粘度計
為了獲得更準(zhǔn)確的粘度讀數(shù)，小型現(xiàn)場粘度計適用于實驗室環(huán)境，但價格合理。這種粘度計包括 U 型管品種或 Brookfield 粘度計。
全方位服務(wù)的粘度計
為了在粘度測試中獲得最高的準(zhǔn)確度，必須使用全方位服務(wù)的粘度計。這些裝置通常能夠在很寬的溫度范圍內(nèi)自動測試運動粘度和絕對粘度，并提供密度和比重計算。油品分析實驗室面臨的一個常見挑戰(zhàn)是需要進行多次測試的樣品是用盡可能少的樣品進行這些測試的能力。
一些更復(fù)雜的全方位服務(wù)粘度計可以使用小于 0.1 毫升的樣本量進行精確測量，重復(fù)性在 0.1% 以內(nèi)。在每天測試數(shù)百個樣品的大型實驗室中，這是全方位服務(wù)粘度計的必要優(yōu)勢。
在線/在線粘度計
雖然大多數(shù)油粘度測試是在獲取包含的樣品后進行的，但一些粘度計可以在主動流動管線中連續(xù)提供粘度讀數(shù)。這通常通過直接在線（管道的一部分）或在線（旁路流或傳感器）的傳感器或傳感器來完成。進行粘度測量，然后以電子信號的形式將其發(fā)送到計算機或其他監(jiān)控設(shè)備。
影響粘度測量的因素
盡管流體的粘度看起來很容易分析，但對此類流體進行精確測量可能是一項艱巨的任務(wù)。為了使測量有效，必須知道幾個因素并保持不變，其中包括：
溫度
就重要性而言，溫度與粘度之比就像粘度與基礎(chǔ)油之比一樣。溫度控制浴的唯一職責(zé)是確保整個粘度測量實驗保持在精確的溫度（通常在 40 或 100 攝氏度）并控制在 0.02 攝氏度以內(nèi)。將浴控制到這個程度可能具有挑戰(zhàn)性，這就是為什么更復(fù)雜的粘度計包括溫控浴系統(tǒng)作為單元的一部分。
粘度計玻璃
毛細(xì)管粘度計的準(zhǔn)確性不僅取決于溫度，還取決于管內(nèi)的精確內(nèi)徑。出于這個原因，這些玻璃管由完全退火的低膨脹硼硅酸鹽玻璃制成，并且通常帶有與管相關(guān)的粘度計常數(shù)作為校正因子。每年根據(jù)將要使用的溫度重新校準(zhǔn)粘度計的常數(shù)是常見的做法，以確保盡可能少的誤差。
粘度計尺寸
由于可以測試的粘度范圍很廣，粘度計的尺寸會有所不同。建議粘度計至少花 200 秒（對于使用秒表進行手動測量）讓測試流體從一個標(biāo)記點通過另一個標(biāo)記點，以避免人為錯誤。
測量之間的沖洗
另一個重要的粘度計測試因素是測量之間管內(nèi)沖洗的質(zhì)量。通常，使用各種無殘留溶劑進行清潔、漂洗和干燥階段。在大容量粘度計上連續(xù)運行樣品的實驗室中，內(nèi)置清潔系統(tǒng)可確保清潔效率。盡管如此，仍然需要進行目視檢查以確定是否需要進行第二次沖洗循環(huán)，尤其是對于用過的油。
其他可能影響粘度測量的重要因素包括計時裝置的方法和準(zhǔn)確性、正確的樣品處理以及深入和持續(xù)的質(zhì)量控制。
多年來，粘度測量隨著各種風(fēng)格和方法的發(fā)展而發(fā)展。值得贊揚的是 ASTM 和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 (ISO)，粘度計測試方法、程序、校準(zhǔn)、清潔和其他因素也得到了發(fā)展，以確保不同粘度計之間的準(zhǔn)確性和一致性。
畢竟，粘度是基礎(chǔ)油最重要的物理特性，通過謹(jǐn)慎的方法和嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)進行粘度測量的努力可以等同于更可靠的機械潤滑，并最終使機械壽命更長。
