光纤石油产品运动粘度测定装置的制作方法

本发明涉及油田开发实验装备技术领域，特别涉及一种光纤石油产品运动粘度测定装置。

背景技术：

随着国内部分油田产量的逐年递减，机械设备磨损加剧，按周期对油品进行更换变的尤为重要，粘度是评价油品性能是否能满足工作需要的重要指标之一，国家标准中对于粘度的测量方法有很多介绍。其中，毛细管法因其操作简单、准确度高，受到广大石油产品检验人员的青睐，更重要的是它目前仍是计量部门能够标定标准粘度的唯一仪器。目前国标规定的粘度测定方法是使用手动粘度测定仪，但其操作复杂,劳动强度大,而且系统误差大；传统电子类的测量模块在恒温浴内的油样粘度测量存在“温漂”现象，严重制约和影响测量结果的准确性；而同类的外国产品价格昂贵，维修成本高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种符合国标能够自动测量记录油样粘度且不受温度变化影响的光纤石油产品运动粘度测定装置。

为此，本发明技术方案如下：

一种光纤石油产品运动粘度测定装置，包括毛细管粘度计、第一光纤管组、第二光纤管组、光源和光电探测及处理装置；其中，

第一光纤管组包括两根l形光纤管，两根l形光纤管对称设置在毛细管粘度计两侧，并使两根l形光纤管的横管位于同一水平线上且横管管端抵在毛细管粘度计的毛细管对侧侧壁上；

第二光纤管组也包括两根l形光纤管，两根l形光纤管对称设置在毛细管粘度计两侧，并使两根l形光纤管的横管位于同一水平线上且横管管端抵在毛细管粘度计的毛细管对侧侧壁上，且第二光纤管组的两根l形光纤管的横管间隔设置在第一光纤管组的两根l形光纤管的横管下方；

第一光纤管组和第二光纤管组的各一根l形光纤管邻近设置，使光源设置在邻近设置的两根l形光纤管的竖管管端上方，使光源发出的信号光通过空间耦合进入l形光纤管的光纤束中进行光传输；

光电探测及处理装置设置在远离光源的两根l形光纤管的竖管管端上方，其包括第一光电探测器、第二光电探测器、信号处理器、计时器和与计时器连接的显示屏；所述第一光电探测器分别与计时器和下方的第一光纤管组的l形光纤管连接；第二光电探测器分别与计时器和下方的第二光纤管组的l形光纤管连接。

进一步地，光源为led光源；l形光纤管由内径3mm的l形钢管和填充且充满钢管内侧空间的多束多模光纤构成。

进一步地，第二光纤管组的两根l形光纤管的横管与第一光纤管组的l形光纤管的横管之间的垂直间隔距离为35±2mm。

进一步地，在每根l形光纤管外层套装有一l形玻璃保护管。

与现有技术相比，该光纤石油产品运动粘度测定装置结构简单，成本低，测量简便快捷、数据准确可靠；具体来说，该测定装置国标规定的毛细管粘度计及相应的测量要求和测量方法；同时采用多束光导纤维作为信号传输及接收介质，能够迅速无误地检测出快速变化的液位的间隔时间，使测量的稳定性及准确度不受温度波动的干扰，满足实验室对油样全自动运动粘度准确测试的要求，在国内石油运动粘度测量方面有较高的商业价值。

附图说明

图1为本发明的光纤石油产品运动粘度测定装置的正面结构示意图；

图2为本发明的光纤石油产品运动粘度测定装置的侧面结构示意图；

图3为本发明的光纤石油产品运动粘度测定装置的毛细管粘度计的结构示意图；

图4为本发明的光纤石油产品运动粘度测定装置的毛细管粘度计、第二光纤管组和第二光纤管组之间设置方式的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。

如图1所示，该光纤石油产品运动粘度测定装置包括设置在主体架6上的毛细管粘度计1、第一光纤管组2、第二光纤管组3、光源4和光电探测及处理装置5；具体地：

如图1～2所示，主体架包括竖杆601、固定在竖杆601顶端的第一水平板602和固定在竖杆601底端的第二水平板603，在竖杆601中部还固定有两个上、下间隔设置的第一光导纤维管固定板604和第二光导纤维管固定板605；具体地，第一光导纤维管固定板604和第二光导纤维管固定板605之间的垂直间隔距离为35mm；第一光导纤维管固定板604和第二光导纤维管固定板605上开设有两个位于同一轴线上的插装槽，使第一光导纤维管固定板604和第二光导纤维管固定板605设置在毛细管粘度计1的毛细管侧；

如图3所示，毛细管粘度计1为国家标准gb/t265-88《石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法》中规定的u形毛细管粘度计，其具体结构包括由第一管身101、毛细管104和第二管身106，在第一管身101和毛细管104之间自上而下加工有第一扩张部102和第二扩张部103，第二管身106下侧加工有第三扩张部105；在靠近第二管身106的端口处的侧壁上加工有一连接支管，用于连接抽气装置；具体地，第一管身101的内径为4mm；第二管身106的内径为10mm；而毛细管104的内径根据待测试油样的种类而定；例如，待测试油样为柴油时，毛细管104的内径加工为0.8mm，以满足待测试油样在计时段的流动时间不少于200s；

其中，第一光导纤维管固定板604水平设置并固定在第一扩张部102和第二扩张部103的连接处，第二光导纤维管固定板605水平设置并固定在第二扩张部103和毛细管104的连接处；第二管身106固定在第二水平板603上；

如图3～4所示，第一光纤管组2包括两根l形光纤管201、202，两根l形光纤管对称设置在毛细管粘度计1两侧，并使两根l形光纤管的横管位于同一水平线上且横管的管端端面抵在毛细管粘度计1的毛细管对侧侧壁上；

相应地，为使第一光纤管组2的两根l形光纤管201、202与毛细管粘度计1的毛细管104的设置位置固定，自第一光导纤维管固定板604的两侧面沿径向开设有两个位于同一水平线上的插孔，且两个插孔均与板上的轴向通孔相互连通，使两根l形光纤管201、202的横管插装在插孔内且端面与毛细管粘度计1的毛细管104接触；两根l形光纤管201、202呈u形，通过之间的透明玻璃制成的毛细管104形成第一条连通的光通路；

如图3～4所示，第二光纤管组3也包括两根l形光纤管，两根l形光纤管对称设置在毛细管粘度计1两侧，并使两根l形光纤管的横管位于同一水平线上且横管的管端端面抵在毛细管粘度计1的毛细管对侧侧壁上，且第二光纤管组3的两根l形光纤管的横管间隔设置在第一光纤管组2的两根l形光纤管的横管下方；

相应地，为使第二光纤管组3的两根l形光纤管301、302与毛细管粘度计1的毛细管104设置位置固定，自第二光导纤维管固定板605的两侧面沿径向开设有两个位于同一水平线上的插孔，两个插孔同样与板上的轴向通孔相互连通，两根l形光纤管301、302的横管插装在插孔内且端面与毛细管粘度计1的毛细管104接触，使两根l形光纤管301、302呈u形，通过之间的透明玻璃竖管101形成第二条连通的光通路；

其中，第二光纤管组3的两根l形光纤管201、202的竖管长度大于第一光纤管组2的两根l形光纤管301、302的竖管长度，使四根l形光纤管的竖管顶端端口齐平，并通过开设在第一水平板602上的四个通孔伸出第一水平板602；其中，l形光纤管201和l形光纤管301邻近设置，光源4设置在第一水平板602上，且具体位于l形光纤管201和l形光纤管301的上方，使光源4发出的信号光通过空间耦合进入光纤管的光纤束中进行光传输，即l形光纤管201为入射光路，对应地，l形光纤管202为出射光路，同理，l形光纤管301为入射光路，对应地，l形光纤管302为出射光路；

其中，光源4选用led光源；l形光纤管由内径3mm的l形钢管和填充且充满钢管内侧空间的多束多模光纤构成，以满足光的传输要求。同时，为防止l形光纤管损坏，在每根l形光纤管外层均套装有一根尺寸结构相适应的l形玻璃保护管；

光电探测及处理装置5设置在第一水平板602上，其包括第一光电探测器、第二光电探测器、信号处理器、计时器和与计时器连接的显示屏；其中，所述第一光电探测器分别与计时器和第一光纤管组2内的l形光纤管202的竖管管端连接；第二光电探测器分别与计时器和位于同侧的第二光纤管组3内的l形光纤管302的竖管管端连接；第一光电探测器和第二光电探测器分别用于接收第一光纤管组2和第二光纤管组3的传送来的光传输阻断信号或光传输连通信号，并通过信号处理器控制与之连接的计时器的启动和停止，最终计时器的实际计时时间连接的显示屏显示出中间的间隔时间t。其中，第一光电探测器、第二光电探测器、信号处理器、计时器和led光源通过电源线与插头连接，使用时直接插电即可开始工作。

使用时，首先在实验室准备一个深度大于该光纤石油产品运动粘度测定装置的高度的玻璃缸，加水作为水浴，通过内置加热器将水浴温度设定在国标规定测量的某一温度下保持恒温状态15分钟；然后向该光纤石油产品运动粘度测定装置内注入待测试油样，具体注入方法为：将毛细管粘度计1倒置并将第一管身101的端口浸入盛有油样的容器中，堵住第二管身106的端口，将手动吸气装置通过气管线连接到第二管身106的连接支管上，通过抽吸第二管身106内的气体使油样进入第一管身101内的第一扩张部102内；

油样抽取完成后，将u形毛细管粘度计1的位置回正，油样受到重力作用留到毛细管粘度计1底部的弯曲部；将毛细管粘度计1置入恒温水浴中，具体为将第一水平板602以下部分置于恒温水浴中15分钟，待温度恒定以后，即可开始进行测定步骤；

开启led光源4和光电探测及处理装置5的第一光电探测器、第二光电探测器、计时器和显示屏，使各装置保持正常通电工作状态；由于led光源4发出的信号光通过空间耦合分别进入第一光纤管组2和第二光纤管组3形成的第一条光通路和第二条光通路中，即信号光通过入射光纤束的传输至毛细管104管壁一侧，与入射光纤在同一直线上的另一束接收光纤在毛细管104管壁另一侧正好相对，接收来自入射光纤束出射经过毛细管104的信号光，然后由接收光纤将接收到的光信号传输至光电探测器；因此当油样经过光导纤维管横管的端面时，由于油样对空间光信号的反射、吸收等作用，导致接收到的光信号强度大幅降低，光通路被阻断，第一光电探测器和第二光电探测器能够据此接收到，即判断出油样是否正在或者已经经过该检测端面；

将真空泵通过气管线连接至毛细管粘度计1的第一管身101端口上；开启真空泵使油样缓慢沿毛细管104和第二扩张部103中，当油样上端液面到达第一光导纤维管固定板604时，第一光导纤维管形成的第一条光传输通路被阻断，第一光电探测器检测到光阻断信号，并传输给信号处理器启动计时器开始计时，同时真空泵停止抽吸，并使第一管身101与空气连通；油样依靠自身重力下降，当油样上端液面持续下落并刚离开第二光纤管组3形成的第二条光传输通路时，第二条光传输通路重新连通，第二光电探测器检测到光连通信号，并传输给信号处理器停止计时器计时，计时结束，计时器的计时时间t显示在屏幕上；重复测量三次即使时间t，取平均值得到t平均，并带入标准中给出的油样运动粘度计算公式，即可算得待测试油样的运动粘度vt。