高温粘度测定仪设计方案

一、设计目标与要求

1、设计目标

    该仪器用于检测润滑油在250~300℃高温工作条件下的运动粘度性能。

    该仪器通过加热系统提供设定温度并严格控温的恒温浴，将装有润滑油产品的粘度计管放入恒温浴中，根据样品在经校准的毛细管粘度计受重力作的流动情况，测定该产品的运动粘度。

2、设计要求

    该设备要求在250℃~300℃高温区长期稳定工作，能够控制温度精度在±0.1℃，同时保证使用的安全性。除工作温度提高外，其余均按GB/T 265-88试验方法要求进行设计。

3、技术参数

控温范围：室温～300℃

控温精度：±0.1℃.

搅拌电机功率：20W

输入功率：1.5KW

电源：AC220V、50HZ

二、设计方案内容

    大连北港石油仪器有限公司提供的设计方案为采用进口电机、控温系统和恒温浴缸，保证仪器的最高工作温度为300℃，短期最高使用温度为320℃，300℃以内精度可达到±0.1℃，300℃以上精度可达到±0.5℃ 。

1、工作原理

    该仪器采用了模糊数学原理，通过加热管实现温度控制。由智能控温仪表电路实现定点控温。智能数显温控仪具有PID自整定功能，能够适应各种环境条件，使控温点达到更高精度（见原理图）。

                 

图一、运动粘度测定仪原理图

2、结构图

    该仪器由上盖部分、恒温浴缸部分和控制操作部分组成（见结构图）。上盖部分包括顶盖、搅拌电机、加热器、传感器，恒温浴缸部分包括高温浴缸和保温玻璃罩，控制操作部分包括控制箱体、控温仪表、固态继电器等，配件包括粘度计管、粘度计卡套和温度计等。

                         

                                                                图二、运动粘度测定仪结构图

3、技术难点及解决方案

    在250℃~300℃高温区检测运动粘度通常会遇到两个技术难点，其一，在高温状态下浴缸的强度和内部应力变化能否保证浴缸长期稳定的工作；其二，搅拌电机内部轴承和电感线圈的适应温度范围有限，不能长期承受200℃以上的高温。具体解决方案如下：

    ⑴电机耐热温度一般在70℃~110℃，浴缸温度达到300℃时，搅拌杆传导热量引起电机温度升高。解决这个问题我们选用自带风扇的优质罩极电机。罩极电机自身产生的热量很小可以常年连续工作，电机自身的风扇可以大部分抵消搅拌杆传导的热量。电机与浴缸盖之间还有一个隔热板，隔热板可以使浴缸盖和电机之间分成两个温区，通过空气的自然对流，大大降低了浴缸温度对电机的影响，保证电机的长时间运转。同时还要解决搅拌杆传热问题，选择耐腐蚀和低导热系数材质作为搅拌杆材料，必要时还要在连接机构采用绝热材料。

    ⑵浴缸的材质是浴缸耐热的关键。该仪器采用专门定制的耐热的硼化玻璃，适量的增加硼的含量会使浴缸耐热温度提高，采用特殊的褪火工艺能够使玻璃在300℃长期稳定的工作，避免加热太快受热不均匀或温度太高发生爆裂事故，保证试验过程的安全性。浴缸的结构采用无棱角圆底结构，可以减少局部受热产生的应力，升温速度均匀、搅拌均匀都有助于减少应力的产生。

    ⑶解决以上两个技术难点同时采用先进模糊控制原理和PID自整定技术，保证仪器升温速度均匀，浴缸搅拌均匀，就可以保证仪器具有精确控制性能，在250℃~300℃高温区长期稳定的工作。

    ⑷粘度计管采用进口材质，能够在300℃高温下正常使用。粘度计卡套设有调整螺丝，可调整水平，粘度计装卡非常方便。