СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ
METHOD TO DETERMINE LIQUID VISCOSITY

Изобретение относится к автоматизации технологического контроля производственных процессов в химической и нефтехимической промышленности.
Известен способ измерения вязкости жидкости на капиллярном вискозиметре, включающем шестеренчатый насос с термостатируемым капилляром и дифманометр, основанный на измерении перепада давления на капилляре при постоянном объемном расходе через него контролируемой жидкости (Фарзане И.Г. Технологические измерения и приборы. М.: в.ш. 1989, с. 54).
Как показывает опыт, эти вискозиметры не получили распространения в системах автоматического контроля технологических процессов. В реальных условиях эксплуатации, например в производстве полиэтилена, такие вискозиметры неработоспособны из-за забивки капилляра.
4
Известен способ измерения вязкости жидкости легкорасслаивающихся суспензий на ротационном вискозиметре путем создания циркуляции суспензии в рабочем зазоре между коаксиальными цилиндрами за счет перепада давлений по высоте зазора и поддержания этого перепада на расчетном значении (а.с. СССР №1242757, МПК G01N 11/14, опубл. 07.07.1986).
Однако такие ротационные вискозиметры достаточно сложны по конструкции. Кроме того, необходимость регулирования перепада давления и поддержания его в расчетном интервале значений усложняет процесс измерений, что, в конечном счете, ухудшает эксплуатационные характеристики таких вискозиметров, в частности надежность при измерении вязкости на потоке.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ измерения вязкости, включающий создание разности давлений при циркуляции жидкости в кольцевом зазоре ротационного вискозиметра, измерение разности давлений и скорости вращения ротора с последующим нахождением искомого параметра расчетным путем, в котором в качестве ротационного вискозиметра используют винтовой насос, причем в момент измерений перекрывают выход насоса, а вязкость рассчитывают по формуле:
где n - скорость вращения шнека насоса;
Δp - разность давлений;
А - постоянный коэффициент
6
(патент RU 2029284, МПК G01Ν 11/14, опубл. 20.02.1995).
Однако такой вискозиметр достаточно сложен в обслуживании и по конструкции. Кроме того, необходимость периодического перекрывания выхода насоса с ожиданием момента установления стационарного перепада давления между входной камерой насоса и камерой нагнетания усложняет процесс определения вязкости жидкости, что, в конечном счете, ухудшает эксплуатационные характеристики таких вискозиметров, в частности надежность и непрерывность при измерении вязкости на потоке.
Целью изобретения является упрощение способа определения вязкости жидкости и повышение его надежности.
Цель достигается тем, что в способе измерения вязкости жидкости ротационным вискозиметром, включающем создание и измерение разности давлений в нагнетательной и всасывающей камерах ротационного насоса, измерение скорости вращения ротора, с последующим нахождением искомого параметра расчетным путем, согласно изобретению, измерения проводят в динамическом режиме, при этом дополнительно измеряют крутящий момент на приводном валу насоса, температуру на выходе насоса и рассчитывают вязкость контролируемой жидкости по формулам:
где:
A, F, G - постоянные коэффициенты;
Δp - разность давлений в нагнетательной и всасывающей камерах;
n - скорость вращения ротора;
t - температура на выходе насоса;
пр
М - крутящий момент, затрачиваемый на приводном валу насоса;
0
t - приведенная температура.
Целесообразно в качестве ротационного насоса использовать роторно-вращательный насос.
Измерение вязкости жидкости в динамическом режиме работы устройства позволяет упростить процесс определения вязкости жидкости, что в конечном итоге улучшает эксплуатационные характеристики вискозиметра и обеспечивает надежность измерений.
На фигуре изображен пример чертежа устройства, используемого для осуществления предлагаемого способа определения вязкости контролируемой жидкости.
пр
Устройство содержит термостат 1 с датчиком измерения температуры 2, привод 3 с редуктором 4 роторно-вращательного (шестеренного) насоса 5, линии 6 и 7, соответственно, подвода контролируемой жидкости к всасывающей камере 8 и отвода жидкости из нагнетательной камеры 9 насоса 5; датчик 10 разности давлений Δp в нагнетательной и всасывающей камерах насоса 5, датчик 11 скорости вращения n ротора 12 насоса 5, датчик 13 измерения крутящего момента М на приводном валу насоса (на рисунке не показан), вычислительное устройство 14.
"Чувствительным элементом" данного устройства является шестеренный насос 5 с приводом 3 и редуктором 4. Этот элемент помещают в термостат 1, которым обеспечивают изотермические условия контроля.
Способ осуществляют следующим образом.
Ротационный вискозиметр (шестеренный насос 5 с приводом 3 и редуктором 4) размещают на трубопроводе или на байпасе с потоком контролируемой жидкости, включают, и контролируемая жидкость по линии 6 поступает через нагнетательную камеру 9 насоса 5 во всасывающую камеру 8, затем выходит по линии 7.
При этом в вычислительное устройство 14 подаются сигналы:
- Δр (разности давлений в нагнетательной и всасывающей камерах насоса) от датчика 10;
- n (скорости вращения ротора) от датчика 11;
пр
- М (крутящего момента на приводном валу насоса) от датчика 13.
пр
0
Из формулы (1) по измеренным значениям режимных параметров n, М, Δp рассчитывают вязкость μ контролируемой жидкости при измеряемой температуре t. По формуле (2) с учетом известных из справочной литературы закономерностей зависимости вязкости от температуры для контролируемой жидкости пересчитывают значение вязкости на значение вязкости для при веденной температуре t.
0
В вычислительном устройстве 14 производится вычисление значения вязкости μ при температурах t и t.
Контроль вязкости выполняют непрерывно в динамическом режиме.
Таким образом, данное изобретение позволяет осуществить определение вязкости жидкости в динамическом режиме работы устройства, что упрощает способ и повышает его надежность.