СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ Российский патент 2016 года по МПК G01N11/14 

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.

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, МПК⁴ 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

(патент RU 2029284, МПК⁶ 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;

М_пр - крутящий момент, затрачиваемый на приводном валу насоса;

t₀ - 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.

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_пр 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;

- М_пр (крутящего момента на приводном валу насоса) от датчика 13.

Из формулы (1) по измеренным значениям режимных параметров n, М_пр, 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 t₀.

В вычислительном устройстве 14 производится вычисление значения вязкости μ при температурах t и t₀.

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.

Изобретение относится к автоматизации технологического контроля производственных процессов в химической и нефтехимической промышленности. Способ измерения вязкости жидкости ротационным вискозиметром включает создание и измерение разности давлений в нагнетательной и всасывающей камерах ротационного насоса, измерение скорости вращения ротора, с последующим нахождением искомого параметра расчетным путем. При этом измерения проводят в динамическом режиме и дополнительно измеряют крутящий момент на приводном валу насоса, температуру на выходе насоса, далее рассчитывают вязкость контролируемой жидкости по формулам:

где:

A, F, G - постоянные коэффициенты;

$$\Delta p$$ - разность давлений в нагнетательной и всасывающей камерах;

n - скорость вращения ротора;

t - температура на выходе насоса;

М_пр - крутящий момент, затрачиваемый на приводном валу насоса;

t₀ - приведенная температура.

Целесообразно в качестве ротационного насоса использовать роторно-вращательный насос. Техническим результатом является упрощение способа и повышение его надежности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ измерения вязкости жидкости ротационным вискозиметром, включающий создание и измерение разности давлений в нагнетательной и всасывающей камерах ротационного насоса, измерение скорости вращения ротора, с последующим нахождением искомого параметра расчетным путем, отличающийся тем, что 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;
- разность давлений в нагнетательной и всасывающей камерах;
n - скорость вращения ротора;
t - температура на выходе насоса;
М_пр - крутящий момент, затрачиваемый на приводном валу насоса;
t₀ - приведенная температура.

2. Способ измерения вязкости жидкости по п. 1, отличающийся тем, что в качестве ротационного насоса используют роторно-вращательный насос.