不同自動(dòng)粘度儀在油品分析中的應(yīng)用研究

高珍琪，楊 操，李成偉

(江蘇龍?bào)纯萍脊煞萦邢薰?，江蘇 南京 210038)

運(yùn)動(dòng)粘度是評(píng)價(jià)潤(rùn)滑油產(chǎn)品質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)，是區(qū)分潤(rùn)滑油粘度牌號(hào)的重要參數(shù)，目前國(guó)標(biāo)檢測(cè)方法中規(guī)定是在恒溫浴中使用毛細(xì)管粘度計(jì)進(jìn)行測(cè)試，在日常的檢測(cè)過(guò)程中，使用毛細(xì)管粘度計(jì)測(cè)試潤(rùn)滑油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度時(shí)，有諸多因素會(huì)影響到試驗(yàn)結(jié)果，而且檢測(cè)效率低，不能滿(mǎn)足潤(rùn)滑油實(shí)際生產(chǎn)中產(chǎn)品中控、成品檢及灌裝首件檢等過(guò)程對(duì)效率的要求。本實(shí)驗(yàn)室對(duì)ISL VH2、SVM 3001和HVM 472三種自動(dòng)粘度儀的測(cè)試精度和檢測(cè)效率進(jìn)行了比較，可為潤(rùn)滑油生產(chǎn)企業(yè)在選擇自動(dòng)粘度儀時(shí)提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀 器

ISL VH2型自動(dòng)運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定儀，法國(guó)ISL公司生產(chǎn)。該儀器是在一定溫度的硅油浴槽內(nèi)將樣品加入HOUILLON粘度毛細(xì)管。樣品流入上點(diǎn)時(shí)，光學(xué)檢測(cè)器開(kāi)始測(cè)量，同時(shí)計(jì)時(shí)器打開(kāi)；樣品到達(dá)下點(diǎn)時(shí)，計(jì)時(shí)器關(guān)閉，測(cè)得的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)并傳給工作站，工作站根據(jù)相關(guān)粘度管系數(shù)，算出樣品粘度。

SVM3001自動(dòng)粘度儀，奧地利安東帕公司生產(chǎn)?？稍?0.2～20000 mm2/s全量程大范圍連續(xù)測(cè)量，只需一根測(cè)量管。其內(nèi)置U型振蕩管與粘度測(cè)量管相連，只需一次進(jìn)樣即可同時(shí)測(cè)出運(yùn)動(dòng)粘度、密度(精度可達(dá)1×10-4g/cm3)、動(dòng)力粘度、溫度和粘度指數(shù)等。測(cè)量溫度范圍在-56～105 ℃，采用鉑爾貼控溫系統(tǒng)，測(cè)量速度與傳統(tǒng)方法相比大大提高，大于20個(gè)樣品/h。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，基本無(wú)消耗品，材料耐用，基本無(wú)需維護(hù)，儀器外型小巧，可大大節(jié)省實(shí)驗(yàn)室使用面積。

HVM 472型自動(dòng)粘度儀，德國(guó)Wlter-Herzog公司生產(chǎn)。它是一種具有寬粘度測(cè)量范圍、雙樣品、雙溫度浴(可分別獨(dú)立進(jìn)行)的粘度測(cè)量?jī)x器，其測(cè)量油品的粘度范圍為：0.5～5000 Cst/40 ℃，0.5～2000 Cst/100 ℃，適用于透明和不透明液體運(yùn)動(dòng)粘度的測(cè)定。與目前國(guó)標(biāo)方法采用的手動(dòng)粘度儀相比較，它能夠自行選擇毛細(xì)管的測(cè)量范圍，減少了操作人員反復(fù)選管的麻煩；配置的自動(dòng)多溶劑清洗站，能帶壓自動(dòng)連續(xù)清洗和烘干粘度管；能夠一次進(jìn)樣26個(gè)樣品進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。

1.2 工作原理

ISLVH2型自動(dòng)粘度儀由進(jìn)樣口，彎頭，橫臂，毛細(xì)管，檢測(cè)泡幾部分組成[2]。樣品經(jīng)彎頭流入小坡度的橫臂，然后進(jìn)入毛細(xì)管，由于毛細(xì)管內(nèi)徑小，流速慢，樣品與毛細(xì)管接觸充分，樣品很快達(dá)到恒溫要求。當(dāng)樣品流經(jīng)上檢測(cè)器時(shí)，開(kāi)始計(jì)時(shí)，到達(dá)下檢測(cè)器時(shí)終止計(jì)時(shí)，流動(dòng)時(shí)間t為樣品充滿(mǎn)測(cè)量球泡的時(shí)間。測(cè)量結(jié)果依照運(yùn)動(dòng)粘度計(jì)算公式用粘度管常數(shù)乘以流動(dòng)時(shí)間t得到[3]。

SVM 3001自動(dòng)粘度儀擁有粘度測(cè)量池和密度測(cè)量池，粘度測(cè)量池樣品管中懸浮著測(cè)定轉(zhuǎn)子，測(cè)定轉(zhuǎn)子中有內(nèi)置的永磁鐵，因此轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生霍爾效應(yīng)[4]，當(dāng)樣品充滿(mǎn)測(cè)量池時(shí)由于霍爾效應(yīng)引起樣品管與內(nèi)部轉(zhuǎn)子間轉(zhuǎn)速差異，儀器通過(guò)轉(zhuǎn)速差異可以測(cè)得該樣品的動(dòng)力粘度，同時(shí)儀器密度池通過(guò)U型管振蕩法測(cè)出樣品在該溫度下的密度，從而換算出該樣品的運(yùn)動(dòng)粘度。

HVM 472型全自動(dòng)寬量程萬(wàn)能粘度儀測(cè)試原理符合ASTM D445、GB/T 265標(biāo)準(zhǔn)，由于自動(dòng)粘度儀測(cè)試樣品流動(dòng)時(shí)間時(shí)一般小于200s，按照ASTM D445標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定需要進(jìn)行動(dòng)能校正[5]，所以該儀器測(cè)試與GB/T 265方法稍有不同，在計(jì)算粘度時(shí)需要增加動(dòng)能校正，如下公式；

v=c×t-E/t2

式中：v——運(yùn)動(dòng)粘度，mm2/s

c——粘度管常數(shù)，mm2/s2

t——實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的流動(dòng)時(shí)間，s

E——?jiǎng)幽苄Ｕ蜃覽6]

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

本文所述三種粘度儀均為自動(dòng)化設(shè)備，操作簡(jiǎn)單，打開(kāi)儀器主機(jī)及電腦軟件，設(shè)定測(cè)試溫度，等待儀器恒溫至設(shè)定溫度，開(kāi)始測(cè)試。三種自動(dòng)粘度儀的外觀見(jiàn)圖1所示。

圖1 三種自動(dòng)粘度儀的外觀

由于SVM 3001自動(dòng)粘度儀具備“超快速、快速、精確、超精確”四種測(cè)試模式，本實(shí)驗(yàn)室通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)確定快速模式

即可保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，也能保證檢測(cè)效率，因此采用SVM 3001測(cè)定運(yùn)動(dòng)粘度時(shí)使用“快速”測(cè)試模式，三種自動(dòng)粘度儀特點(diǎn)及測(cè)試方法比較具體見(jiàn)表1所示。

表1 三種自動(dòng)粘度儀的比較

2 結(jié)果與討論

2.1 三種自動(dòng)粘度儀與手工法再現(xiàn)性考察

選取基礎(chǔ)油、不同種類(lèi)潤(rùn)滑油成品油，使用三種自動(dòng)粘度儀和手動(dòng)儀器分別測(cè)定了油品在40 ℃和100 ℃下的運(yùn)動(dòng)粘度，測(cè)試結(jié)果如表2，表3和表4所示。

表2 ISL VH2型自動(dòng)粘度儀與手工法測(cè)試結(jié)果比較

表3 SVM 3001自動(dòng)粘度儀與手工法測(cè)試結(jié)果比較

表4 HVM 472自動(dòng)粘度儀與手工法測(cè)試結(jié)果比較

從表2～表4中的數(shù)據(jù)可以看出，三種自動(dòng)粘度儀測(cè)試結(jié)果的再現(xiàn)性均能滿(mǎn)足GB/T 265-1988標(biāo)準(zhǔn)方法中規(guī)定的R≤0.022X的范圍要求。

2.2 三種自動(dòng)粘度儀測(cè)試準(zhǔn)確性考察

分別使用三種自動(dòng)粘度儀對(duì)三種進(jìn)口標(biāo)油 N75、N100和N140進(jìn)行了測(cè)試，以確定各儀器測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

通過(guò)表5中的測(cè)試結(jié)果對(duì)比可以看出，三種自動(dòng)粘度儀測(cè)試結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書(shū)標(biāo)準(zhǔn)值比較，采用HVM 472自動(dòng)粘度儀測(cè)出來(lái)的結(jié)果相對(duì)誤差最小，其次是采用ISL VH2，相對(duì)誤差最大的是采用SVM 3001自動(dòng)粘度儀所測(cè)得的結(jié)果，這可能與使用該儀器的“快速”測(cè)試模式有關(guān)，但測(cè)試的運(yùn)動(dòng)粘度結(jié)果均能滿(mǎn)足GB/T 265-1988標(biāo)準(zhǔn)方法中規(guī)定的再現(xiàn)性R=0.022X的范圍要求。

表5 采用三種自動(dòng)粘度儀對(duì)標(biāo)油測(cè)試結(jié)果的比較

3 結(jié) 論

三種自動(dòng)粘度儀操作簡(jiǎn)便快捷，且測(cè)試精度均能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)方法，從測(cè)試效率來(lái)看，ISL VH2型自動(dòng)粘度儀和安東帕SVM 3001自動(dòng)粘度儀測(cè)試效率優(yōu)于HVM 472型自動(dòng)粘度儀，但是從數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性來(lái)看HVM 472型自動(dòng)粘度儀優(yōu)于另外兩種自動(dòng)粘度儀，因此潤(rùn)滑油生產(chǎn)企業(yè)可選擇ISL VH2型自動(dòng)粘度儀和SVM 3001自動(dòng)粘度儀作為潤(rùn)滑油生產(chǎn)過(guò)程的粘度檢測(cè)儀器，HVM 472型自動(dòng)粘度儀檢測(cè)準(zhǔn)確性高，可作為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)或運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)試的仲裁儀器。