ND系列 ND在线粘度计

一、 概述：  

       目前，外很多厂家根据不同的在线粘度测量对象研究了许多不同的测量方法，现在比较常用的是力学法测量，力学粘度测量方法主要有，毛细管法、旋转法、落球法、振动法。近还出现许多针对特殊被测流体和特殊测量要求的粘度测量技术。 

（1）毛细管法流体流经细管的流量与细管半径的四次方成正比，而与流体的粘度成反比，因此，通过测量小细管内部流体流量和管径的大小，就可以通过一定的关系得出流体的粘度。 毛细管测量法必须满足如下条件，1.细管中流体的流动状态必须为层流状态，即为平行线状流动2.毛细管为足够长的直管并且管径均匀一致3.流体的体积不随环境压力的变化而变化4.附着在毛细管壁的流体不存在滑动现象5.流体为牛顿流体并且流速均匀一致。 由于毛细管测量法受上述条件的影响因此测量过程中容易出现毛细管被大颗粒堵塞的情况，而且要求流体为稳定流动，同时，毛细管测量法在高温环境下无法使用。 

（2）旋转法

旋转法的主要原理是将进入待测流体中的物体旋转，或者是维持物体静止而使物体周围的流体作旋转流动时，由于存在剪应力作用，这些流体中的物体将会受到粘性力矩的作用。假若保证旋转等条件相同，此时粘性力矩的大小将随着流体的粘度的变化而变化，通过测量粘性力矩的大小，即可按照一定的关系求出流体的粘度。 由于旋转法的操作方式简单，适用面广，因此在我国应用十分广泛。但是旋转法精度较低，对流体以及周围测量环境要求较高。

（3）落球法 假如一个小球在流体中运动满足如下基本条件1.流体为牛顿流体2.球为刚性球3.小球的运动速度很缓慢并且为匀速运动，则此时刚性小球在粘性流体中运动所受到的粘性力与小球的速度以及流体的粘性有关。由小球的各项参数以及下落的距离和时间就能求出流体的粘度。落球法一般只适用于粘度较大并且较为透明的流体，适用范围较窄，不适合道路沥青粘度的在线测量。

（4）振动法 振动法的原理是物体在流体中做扭转运动时，由于会受到流体粘性阻尼的作用，物体的振幅会衰减，补充由于流体粘性阻尼而损失的能量，使物体的振幅维持在与流

体作用之前的状态，则这部分补充的能量与流体的粘度和密度有关。测量出这部分补充的能

量，则可以按照一定的关系求出流体的粘度。用振动法测量流体粘度，响应速度很快，对安

装以及测量环境的要求很低，即便在某些很苛刻的环境下也能得到所需要的测量精度适用面

广，可靠性强，在高温高压下也能正常工作。

二、 粘度应用：  

       对于粘性，人们很容易从诸如浆糊、胶水、油漆、蜂蜜、奶油、面糊这些熟悉的粘性液体感知，其实一切流体(包括水、酒精、血液、润滑油、沥青、面团、膏剂、化妆品、熔化或软化的塑料、橡胶、玻璃、金属甚至气体等)都具有粘性，因为粘性是流体的基本特性，也就是说，凡是流体都具有粘性。粘性是流体的内摩擦，是流体反抗形变(流动是形变的形式之一)的特性。粘度是粘性的程度，是内摩擦力或流动阻力的度量。 一、粘度测量的应用 流体的粘性有时会给生活带来不便，给生产带来麻烦。例如把原油从油田输送到千里之遥的港口、基地、炼油厂，如果原油粘度太大，输送就很困难，要费很大的动力。但人们也利用流体的粘性应用于生产，例如将具有合适粘度的润滑油加进机器的转动部件之间，将固体之间大的干摩擦变成液体内部很小的内摩擦，使机器得以运转自如。修理自行车滚珠轴承时，要加粘稠的黄油，就是利用润滑脂静止时为固态，运动时为液态的特殊粘塑性能，将其置于敞开状态的轴承中，作为特定场合下的润滑剂等。粘度及其测量与人们生活、工农业生产及科学研究密切相关。特别在石油、化工、轻工、建材、煤炭、冶金、交通、国防、航天等国民经济各领域有广泛应用。 建材、冶金工业中，粘度也是高温熔体的重要物理特性及工艺参数。不同工艺条件下的玻璃粘度如果不合适，吹制出的显像管及玻璃仪器就会出现扭纹、气泡等不均匀的劣质品；采用液态排渣法的发电厂需要测定熔融状态下煤渣粘度以达到顺利排渣，金属冶炼时熔体的粘度只有达到恰当值，金属与矿渣才能彻底分离，既保证金属质量又能节省能源。 粘度又是石油化工产品的重要质量指标。各种石油产品的规格按粘度来分类，并以它来检查产品的合格率。因为石油产品的粘度在许多场合至关重要，如润滑油及润滑脂的粘度关系工作零件的磨损、发动机的灵活启动，如果粘度不合适，轻则机器不能正常运行、损坏机器，重则酿成严重事故，如交通事故、飞行事故等。煤油、柴油等各种燃料要有合适的粘度才能在雾化器中得到充分雾化，达到的燃烧效果，能源得到充分利用；沥青要求具有使道路及建筑物易于施工，又要保证施工质量的粘度。

n 石油类：石化产品，油气生产，油品输送，沥青，泥浆淤泥，燃料油，聚合物驱

n 化工类：聚合物，树脂 ， 溶剂，油墨颜料，润滑剂，胶粘剂，

n 建材类：油漆 ，陶瓷，涂料，玻璃工业 

n 食品类：发酵产品，蜜饯糖果糖浆，食品加工 ，乳液，果汁果茶

n 造纸类：淀粉制胶

n 冶金类：矿物加工

n 水利：水处理 

n 电力工业

n 制药工业  

三、 在线粘度计和实验室比较

       早期由于环境及设备问题，对于粘度的测量，皆采取现场取样方式，在经由实验室化验、测试粘度值，所测得粘度值再经由实验室回馈给现场人员，以做为现场调整质量的依据，如此一来、一往的时间等待，往往影响产品产量，更有甚者，实验室测得的粘度，一般皆为产品在无干扰及安定的条件下测得，其情况非现场生产状况的环境下，如温度、压力、流速、流体颗粒、搅拌速度…等复杂因素所测得的真实粘度值。以致于利用实验室粘度值来做为产品质量控制依据，易产生下列的缺点：

² 回馈时长

² 粘度值非生产状况粘度值

² 产品质量不稳定

² 浪费人力资源

² 单点粘度测量，较不具代表性

有鉴于此，目前欧、美、日等，对于实际工程和工业生产中，皆采取使用在线粘度计来直接监控产品粘度，通过在线测量过程中的液体粘度，可以得到液体流变行为的数据变化，对于预测产品工艺过程的控制，如反应时间及产品质量，有着重要的指导价值。所以安装有特点的在线粘度计，可以达到以下的优点：

² 提升产品质量

² 减少人力浪费，节省成本

² 不易产生次级不良品

² 可快速回收设备成本

² 提升公司

1、            实验室粘度和在线粘度计测量粘度对比图

图一

图二

四、 振动在线测粘度原理

当圆筒、球、圆环等物体在流体中作自由旋转振动时，其振幅将受粘性力矩的作用而衰减，衰减系数与流体粘度有关，选流体振动体为筒体，粘度的计算公式为:

μ=f/4πh/(1/R₁² -1/R₂²),其中，

μ：流体粘度

f：流体力阻

h：圆筒的高度

R₁：圆筒的外径

R₂：圆筒的内径

对仪器上述公式可简化为：μ=λδ

λ：仪器系数，由标定液得出

δ：振动衰减系数

ND利用电磁振荡波形衰减法测试粘度，原始信号正比于λδ。通过微处理器计算后输出线性信号。

ND是一套的流程粘度计，几乎能适用于任何液体和量程

ND一般用SS316不锈钢制作，也可以选用特殊材料。有适用于不同压力温度范围的设计。也可以提供从罐中或管道中抽出的结构。

ND系列粘度计能满足各种在线粘度测试的要求。可用于牛顿和非牛顿流体。在

非牛顿流体中精度会有所下降，但仍能保持很高的重复精度，一致地反映生产过程粘度变化。

牛顿流体（触变性）流变曲线

非牛顿流体（触变性）流变曲线图：     

由上图可看出，在低剪切率下粘度值斜率越大，越容易体现粘度的变化区间，而在高剪切率下则粘度测量值变化较大，即斜率变化大。振动式测量在线粘度计可以参考实验粘度计标准下物料粘度值作比对，由此得出的数据，在其他工艺条件发生变化时物料的粘度值变化时，能准确的反映出粘度来。 以保证稳定的测量。

五．技术参数：

粘度范围： 0—1,000,000,000 cP

度： ±0.5%

重复性： ±1%

温度测量范围：0-300℃

温度精度：0.5%

传感器压力范围：<6.4mpa

（6.4mpa以上定做）

传感器耐温范围<450℃

信号响应时间：5s

材料： 316 不锈钢(标配);

可选其他材料

处理： 标准:高度磨光

加铁氟龙涂层

 环境级别：IP68

电源： 24V DC

      输出：粘度4~20 mADC

温度4~20 mADC

Modbus

防护级别：IP67

防爆标准：ExdIIBT4

标定：标准样品液

粘度单位：任意设定

连接：法兰DN4.0,PN4.0,

螺纹连接M50*2

用户任选

法兰标准：HG20592

现场粘度传感器通讯接口：RS232/RS485

网络终端通讯接口：以太网

粘度曲线修正

温度矫正

粘度温度曲线显示

显示方式：彩色液晶触摸屏7""

显示范围：0~9999(粘度、温度)

显示单位：任选

历史数据记录，时间间隔任意设定

显示方式：彩色液晶触摸屏7""

显示范围：0~9999(粘度、温度)

显示单位：任选

 实验室测试数据设定

实验室测试数据和实时对照

数据存储：20个月

数据存取：以太网

安装方式：壁挂，盘装

机箱尺寸：400mm*300*200mm

六、选型：

现场变送单元可以成为产品使用，4线制，其中两芯为电源线，两芯为4~20 mADC, MODBUS协议信号线，信号是经过线性化处理的标准信号，可直接和PLC系统，DCS系统连接对装置粘度检测与控制。用户在实际应用中需要修正时，可用MODBUS协议连接器修正，也可以由生产厂家进行修正。

在没有测控系统情况下，公司可提供一台数码显示表和现场变送单元组成系统，供

操作人员检测。

现场变送单元和型智能数据处理单元构成智能化多功能系统,自修正功能，数据记忆功能，以太网通讯功能。

智能数据处理单元和化验室终端通过以太网相连，用化验室数据指导纠正现场测量。

七、现场安装

1仪器尺寸：

                       反应釜用在线粘度计

2、工艺安装

直管安装                               弯管安装

反应釜侧装                                  反应釜顶装、底装