在线粘度计选型和使用注意问题

在线粘度测量是目前很多化妆品、食品、石油、化工、电子、造纸等行业中应用越来越广泛的技术，在线粘度的测量方法很多，主要有毛细管式、旋转式、振动式、注塞式等，而测量对象、流体的流变特性、应用面也各不相同。从仪器和流变学的角度出发，对在线粘度测量的方法、流体的流变学类型进行了分析，并提出了在实际选型和使用中需要注意的问题及建议。

在线粘度计的基本应用

在线粘度计的测量技术和应用已有几十年的历史，许多工业生产过程中都需要进行粘度的连续自动测量与控制。在石油炼制的减压蒸馏、柴油/润滑油/燃料油等的在线自动调和、石油脱蜡脱沥青等过程中需要进行在线粘度监测，用以检查原料质量、监视与控制生产过程、提高产品合格率、实现自动调和及自动切换产品等。在用重油作燃料的交通、电力、玻璃等工业中，燃料油粘度的在线测量可以提高雾化效率，维持Z好的燃烧效果，节约燃料。

在各种聚合工程中，通过粘度在线监测可用于控制反应终点。在化纤抽丝前的熔体粘度在线监测可以保证纤维的粗细适当、均匀，较少废品率及能耗。造纸和纺织工业中的粘度在线测量可以改进淀粉的转换过程，提高上胶操作和自动涂料过程的质量和效率。食品、化妆品等行业利用在线粘度测量控制产品的中间过程或者Z终产品的粘度，达到控制不同批次产品的品质一致性。

此外，在油墨生产、印刷、油漆喷涂、洗涤剂与化妆品生产，胶囊生产以及浇涂、浸渍、滚涂等各类材料的涂布过程也都要进行在线粘度测量。

流变学和流体类型

流变学和粘度

流变学研究的是在外力作用下，物体的变形和流动的学科，研究对象主要是流体。而粘度是流变学中一个很重要的基本概念，粘度是流体流动力对其内部摩擦现象的一种表示，粘度大表现内摩擦力大。分子量越大，碳氢结合越多，这种力量也越大，因此粘度经常用来表征分子量、聚合程度、有效成分含量等。在实际测量中，往往会发现同一个流体的粘度值会有不同，这不是仪器有问题，而是粘度测量中的正常现象，这可以用流变学理论来具体分析。

流体类型

流体分为牛顿流体和非牛顿流体，牛顿流体是指流体的粘度不随测量时的剪切率条件变化而变化，换一句话说，如果是用同样的测量方法和仪器，在不同的转速下测量，粘度是不变的；而非牛顿流体是指流体的粘度随着测量时剪切率条件变化而变化。常见的牛顿流体或接近牛顿流体的物质有水、有机溶剂、汽油、柴油等小分子的流体或溶液。一般这类流体的粘度测量多采用毛细管式。

在线粘度计实际选型中需要主要的问题

目前，需要测量的产品大部分是剪切变稀的流体。聚合物、高分子材料等的熔体或溶液都是这种流变特性。因此，我们常常说：“粘度不是一个点，而是一条曲线”。既然是一条曲线，那么到底取那个点更合适，或者说测量到底是在哪个点上?这就需要根据仪器的测量原理和测试条件具体分析。

单从流体的流变特性和粘度测量的目的来看，常用的原则是选用低剪切条件下的测量值，这样可使流体在低剪切下测量，剪切变稀的现象不太明显，使粘度指标的灵敏性得到充分利用，提高监测的灵敏度。

在针对生产过程的在线粘度测量解决方案中，以旋转法和震动法相对较多，这两种测量方法各有自己的适用场合，有些可以通用，有些不能通用。考虑哪种方法更适用，不能只看工艺条件中的温度、压力、粘度范围、安装要求等，而应该先从产品的流变学特性来考虑选择。

1.测量方法的选择

旋转法的测量剪切率可以精确计算，也往往较低，一般都在200s-1以下，而震动法的测量剪切率没有办法准确计算，大概在1000~1500s-1。因此，对于剪切变稀的假塑性非牛顿流体，到底是旋转法更适合，震动法是否合适，就需要对物料进行流变曲线的测量才能确定。

根据一些行业的实际应用情况，简单做了一些归纳，供大家参考：

(1)低粘度流体，一般小于500mPa*s：这类流体一般为成品油、小分子的液体溶液，接近于牛顿流体，Z佳的在线测量方法是毛细管式，其次可以使用旋转式、活塞式和振动式。

(2)中等粘度流体，一般在几百到10000mPa*s：这类样品基本都是剪切变稀的非牛顿流体，剪切变稀的倾向十分明显，Z佳的在线测量方法是旋转式，其次是振动式和活塞式。

(3)高粘度流体，一般在10000mPa*s以上：这类样品基本也都是剪切变稀的非牛顿流体，在线测量的结果往往和实验室测量结果差异很大，主要原因是由于实验室和在线测量条件的差异，生产温度往往要高于实验室的测量温度，这种情况下，Z佳的在线测量方式是旋转式，其次是振动式。

2.安装要求和物料问题

以上的归纳是从流体的类型角度来考虑的，在实际应用中，还需要根据现场的要求，主要考虑安装的要求，是安装在管道上，还是安装在反应釜或容器上；是敞开体系，还是密闭的高温高压体系等；流体是否具有腐蚀性；流体会不会固化等来综合考虑。

一般物料不会固化，管路安装的，采用旋转法为diyi选择；如果需要直接安装在反应釜、物料会固化但下次生产会融化的情况，往往选用振动法居多。含颗粒或会固化的物料，不能使用活塞式。

在线粘度计实际使用中需要主要的问题

对于在线测量结果和实验室测量结果的对比问题

粘度的测量方法很多，实验室和在线粘度测量的方法和仪器也很多，这样在进行数据对比时一定要注意测量条件的一致性，这个一致性包括了测量方法和测量条件，测量条件又包括了测量温度、压力、流速、仪器的测量条件(剪切率)等，只有这些条件完全一致，测得的结果才会一致。

但是实际应用中这些条件很难一致，在这种情况下，很多人会考虑是否可以找到一个相互换算或转换的方法，这种思路是正确的，但在实施过程中，由于这种关系的摸索需要一定数据的积累，而且Z后的结果往往不是线性的，因此会对后续的直接使用造成一定的影响。因此根据不同的要求可以有不同的解决方法和做法。

温度补偿问题

由于实验室采样测量的温度和现场温度经常是不同的，而且现场的温度也会有波动，因此很多使用者会关心和需要温度补偿，这种需要也是很实际和必要的。目前市场上的在线粘度计产品都会提供温度补偿功能，但在实际使用中还是会有问题，问题到底在哪里呢?

目前温度补偿的理论依据是，通过设置参数对粘度进行不同温度点的计算，这在理论上是对的，一般都是根据 ASTMD341 进行计算，但是没有注意到的是，这需要先行测量流体的粘度-温度曲线，经过计算才能获得真实的参数，而不是根据公式简单的设置几个参数，需要对测量的流体的粘-温特性有所详细了解后才能设置，不能随意。

结论

根据不同物料的流变特性和测量的要求，选取相应合适的在线粘度计，在加以后续的粘度-温度补偿计算和实验室数据对比，就可以在生产现场直接进行测量并输出、显示需要的结果，这样就可以实现物料的在线粘度测量，同时和实验室数据进行直接对比。

综上所述，随着在线粘度测量技术的应用和发展，在实际使用中也产生了一些问题，这些问题的由来主要是由于对流体的流变特性、实验室粘度测量方法、在线粘度测量方法和在线粘度计的特点了解不够而造成的。在考虑在线粘度测量时，需要对被测流体的流变特性有一个基本了解，这样可以选择合适的在线粘度测量方法，选择相应的在线粘度计。