本發(fā)明涉及油田開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)裝備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光纖石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定裝置。

背景技術(shù)：

隨著國(guó)內(nèi)部分油田產(chǎn)量的逐年遞減，機(jī)械設(shè)備磨損加劇，按周期對(duì)油品進(jìn)行更換變的尤為重要，粘度是評(píng)價(jià)油品性能是否能滿足工作需要的重要指標(biāo)之一，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于粘度的測(cè)量方法有很多介紹。其中，毛細(xì)管法因其操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確度高，受到廣大石油產(chǎn)品檢驗(yàn)人員的青睞，更重要的是它目前仍是計(jì)量部門(mén)能夠標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)粘度的唯一儀器。目前國(guó)標(biāo)規(guī)定的粘度測(cè)定方法是使用手動(dòng)粘度測(cè)定儀，但其操作復(fù)雜,勞動(dòng)強(qiáng)度大,而且系統(tǒng)誤差大；傳統(tǒng)電子類的測(cè)量模塊在恒溫浴內(nèi)的油樣粘度測(cè)量存在“溫漂”現(xiàn)象，嚴(yán)重制約和影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性；而同類的外國(guó)產(chǎn)品價(jià)格昂貴，維修成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種符合國(guó)標(biāo)能夠自動(dòng)測(cè)量記錄油樣粘度且不受溫度變化影響的光纖石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定裝置。

為此，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種光纖石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定裝置，包括毛細(xì)管粘度計(jì)、第一光纖管組、第二光纖管組、光源和光電探測(cè)及處理裝置；其中，

第一光纖管組包括兩根l形光纖管，兩根l形光纖管對(duì)稱設(shè)置在毛細(xì)管粘度計(jì)兩側(cè)，并使兩根l形光纖管的橫管位于同一水平線上且橫管管端抵在毛細(xì)管粘度計(jì)的毛細(xì)管對(duì)側(cè)側(cè)壁上；

第二光纖管組也包括兩根l形光纖管，兩根l形光纖管對(duì)稱設(shè)置在毛細(xì)管粘度計(jì)兩側(cè)，并使兩根l形光纖管的橫管位于同一水平線上且橫管管端抵在毛細(xì)管粘度計(jì)的毛細(xì)管對(duì)側(cè)側(cè)壁上，且第二光纖管組的兩根l形光纖管的橫管間隔設(shè)置在第一光纖管組的兩根l形光纖管的橫管下方；

第一光纖管組和第二光纖管組的各一根l形光纖管鄰近設(shè)置，使光源設(shè)置在鄰近設(shè)置的兩根l形光纖管的豎管管端上方，使光源發(fā)出的信號(hào)光通過(guò)空間耦合進(jìn)入l形光纖管的光纖束中進(jìn)行光傳輸；

光電探測(cè)及處理裝置設(shè)置在遠(yuǎn)離光源的兩根l形光纖管的豎管管端上方，其包括第一光電探測(cè)器、第二光電探測(cè)器、信號(hào)處理器、計(jì)時(shí)器和與計(jì)時(shí)器連接的顯示屏；所述第一光電探測(cè)器分別與計(jì)時(shí)器和下方的第一光纖管組的l形光纖管連接；第二光電探測(cè)器分別與計(jì)時(shí)器和下方的第二光纖管組的l形光纖管連接。

進(jìn)一步地，光源為led光源；l形光纖管由內(nèi)徑3mm的l形鋼管和填充且充滿鋼管內(nèi)側(cè)空間的多束多模光纖構(gòu)成。

進(jìn)一步地，第二光纖管組的兩根l形光纖管的橫管與第一光纖管組的l形光纖管的橫管之間的垂直間隔距離為35±2mm。

進(jìn)一步地，在每根l形光纖管外層套裝有一l形玻璃保護(hù)管。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，該光纖石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，測(cè)量簡(jiǎn)便快捷、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠；具體來(lái)說(shuō)，該測(cè)定裝置國(guó)標(biāo)規(guī)定的毛細(xì)管粘度計(jì)及相應(yīng)的測(cè)量要求和測(cè)量方法；同時(shí)采用多束光導(dǎo)纖維作為信號(hào)傳輸及接收介質(zhì)，能夠迅速無(wú)誤地檢測(cè)出快速變化的液位的間隔時(shí)間，使測(cè)量的穩(wěn)定性及準(zhǔn)確度不受溫度波動(dòng)的干擾，滿足實(shí)驗(yàn)室對(duì)油樣全自動(dòng)運(yùn)動(dòng)粘度準(zhǔn)確測(cè)試的要求，在國(guó)內(nèi)石油運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量方面有較高的商業(yè)價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的光纖石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定裝置的正面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的光纖石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定裝置的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的光纖石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定裝置的毛細(xì)管粘度計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的光纖石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定裝置的毛細(xì)管粘度計(jì)、第二光纖管組和第二光纖管組之間設(shè)置方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，但下述實(shí)施例絕非對(duì)本發(fā)明有任何限制。

如圖1所示，該光纖石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定裝置包括設(shè)置在主體架6上的毛細(xì)管粘度計(jì)1、第一光纖管組2、第二光纖管組3、光源4和光電探測(cè)及處理裝置5；具體地：

如圖1～2所示，主體架包括豎桿601、固定在豎桿601頂端的第一水平板602和固定在豎桿601底端的第二水平板603，在豎桿601中部還固定有兩個(gè)上、下間隔設(shè)置的第一光導(dǎo)纖維管固定板604和第二光導(dǎo)纖維管固定板605；具體地，第一光導(dǎo)纖維管固定板604和第二光導(dǎo)纖維管固定板605之間的垂直間隔距離為35mm；第一光導(dǎo)纖維管固定板604和第二光導(dǎo)纖維管固定板605上開(kāi)設(shè)有兩個(gè)位于同一軸線上的插裝槽，使第一光導(dǎo)纖維管固定板604和第二光導(dǎo)纖維管固定板605設(shè)置在毛細(xì)管粘度計(jì)1的毛細(xì)管側(cè)；

如圖3所示，毛細(xì)管粘度計(jì)1為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t265-88《石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定法和動(dòng)力粘度計(jì)算法》中規(guī)定的u形毛細(xì)管粘度計(jì)，其具體結(jié)構(gòu)包括由第一管身101、毛細(xì)管104和第二管身106，在第一管身101和毛細(xì)管104之間自上而下加工有第一擴(kuò)張部102和第二擴(kuò)張部103，第二管身106下側(cè)加工有第三擴(kuò)張部105；在靠近第二管身106的端口處的側(cè)壁上加工有一連接支管，用于連接抽氣裝置；具體地，第一管身101的內(nèi)徑為4mm；第二管身106的內(nèi)徑為10mm；而毛細(xì)管104的內(nèi)徑根據(jù)待測(cè)試油樣的種類而定；例如，待測(cè)試油樣為柴油時(shí)，毛細(xì)管104的內(nèi)徑加工為0.8mm，以滿足待測(cè)試油樣在計(jì)時(shí)段的流動(dòng)時(shí)間不少于200s；

其中，第一光導(dǎo)纖維管固定板604水平設(shè)置并固定在第一擴(kuò)張部102和第二擴(kuò)張部103的連接處，第二光導(dǎo)纖維管固定板605水平設(shè)置并固定在第二擴(kuò)張部103和毛細(xì)管104的連接處；第二管身106固定在第二水平板603上；

如圖3～4所示，第一光纖管組2包括兩根l形光纖管201、202，兩根l形光纖管對(duì)稱設(shè)置在毛細(xì)管粘度計(jì)1兩側(cè)，并使兩根l形光纖管的橫管位于同一水平線上且橫管的管端端面抵在毛細(xì)管粘度計(jì)1的毛細(xì)管對(duì)側(cè)側(cè)壁上；

相應(yīng)地，為使第一光纖管組2的兩根l形光纖管201、202與毛細(xì)管粘度計(jì)1的毛細(xì)管104的設(shè)置位置固定，自第一光導(dǎo)纖維管固定板604的兩側(cè)面沿徑向開(kāi)設(shè)有兩個(gè)位于同一水平線上的插孔，且兩個(gè)插孔均與板上的軸向通孔相互連通，使兩根l形光纖管201、202的橫管插裝在插孔內(nèi)且端面與毛細(xì)管粘度計(jì)1的毛細(xì)管104接觸；兩根l形光纖管201、202呈u形，通過(guò)之間的透明玻璃制成的毛細(xì)管104形成第一條連通的光通路；

如圖3～4所示，第二光纖管組3也包括兩根l形光纖管，兩根l形光纖管對(duì)稱設(shè)置在毛細(xì)管粘度計(jì)1兩側(cè)，并使兩根l形光纖管的橫管位于同一水平線上且橫管的管端端面抵在毛細(xì)管粘度計(jì)1的毛細(xì)管對(duì)側(cè)側(cè)壁上，且第二光纖管組3的兩根l形光纖管的橫管間隔設(shè)置在第一光纖管組2的兩根l形光纖管的橫管下方；

相應(yīng)地，為使第二光纖管組3的兩根l形光纖管301、302與毛細(xì)管粘度計(jì)1的毛細(xì)管104設(shè)置位置固定，自第二光導(dǎo)纖維管固定板605的兩側(cè)面沿徑向開(kāi)設(shè)有兩個(gè)位于同一水平線上的插孔，兩個(gè)插孔同樣與板上的軸向通孔相互連通，兩根l形光纖管301、302的橫管插裝在插孔內(nèi)且端面與毛細(xì)管粘度計(jì)1的毛細(xì)管104接觸，使兩根l形光纖管301、302呈u形，通過(guò)之間的透明玻璃豎管101形成第二條連通的光通路；

其中，第二光纖管組3的兩根l形光纖管201、202的豎管長(zhǎng)度大于第一光纖管組2的兩根l形光纖管301、302的豎管長(zhǎng)度，使四根l形光纖管的豎管頂端端口齊平，并通過(guò)開(kāi)設(shè)在第一水平板602上的四個(gè)通孔伸出第一水平板602；其中，l形光纖管201和l形光纖管301鄰近設(shè)置，光源4設(shè)置在第一水平板602上，且具體位于l形光纖管201和l形光纖管301的上方，使光源4發(fā)出的信號(hào)光通過(guò)空間耦合進(jìn)入光纖管的光纖束中進(jìn)行光傳輸，即l形光纖管201為入射光路，對(duì)應(yīng)地，l形光纖管202為出射光路，同理，l形光纖管301為入射光路，對(duì)應(yīng)地，l形光纖管302為出射光路；

其中，光源4選用led光源；l形光纖管由內(nèi)徑3mm的l形鋼管和填充且充滿鋼管內(nèi)側(cè)空間的多束多模光纖構(gòu)成，以滿足光的傳輸要求。同時(shí)，為防止l形光纖管損壞，在每根l形光纖管外層均套裝有一根尺寸結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的l形玻璃保護(hù)管；

光電探測(cè)及處理裝置5設(shè)置在第一水平板602上，其包括第一光電探測(cè)器、第二光電探測(cè)器、信號(hào)處理器、計(jì)時(shí)器和與計(jì)時(shí)器連接的顯示屏；其中，所述第一光電探測(cè)器分別與計(jì)時(shí)器和第一光纖管組2內(nèi)的l形光纖管202的豎管管端連接；第二光電探測(cè)器分別與計(jì)時(shí)器和位于同側(cè)的第二光纖管組3內(nèi)的l形光纖管302的豎管管端連接；第一光電探測(cè)器和第二光電探測(cè)器分別用于接收第一光纖管組2和第二光纖管組3的傳送來(lái)的光傳輸阻斷信號(hào)或光傳輸連通信號(hào)，并通過(guò)信號(hào)處理器控制與之連接的計(jì)時(shí)器的啟動(dòng)和停止，最終計(jì)時(shí)器的實(shí)際計(jì)時(shí)時(shí)間連接的顯示屏顯示出中間的間隔時(shí)間t。其中，第一光電探測(cè)器、第二光電探測(cè)器、信號(hào)處理器、計(jì)時(shí)器和led光源通過(guò)電源線與插頭連接，使用時(shí)直接插電即可開(kāi)始工作。

使用時(shí)，首先在實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備一個(gè)深度大于該光纖石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定裝置的高度的玻璃缸，加水作為水浴，通過(guò)內(nèi)置加熱器將水浴溫度設(shè)定在國(guó)標(biāo)規(guī)定測(cè)量的某一溫度下保持恒溫狀態(tài)15分鐘；然后向該光纖石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定裝置內(nèi)注入待測(cè)試油樣，具體注入方法為：將毛細(xì)管粘度計(jì)1倒置并將第一管身101的端口浸入盛有油樣的容器中，堵住第二管身106的端口，將手動(dòng)吸氣裝置通過(guò)氣管線連接到第二管身106的連接支管上，通過(guò)抽吸第二管身106內(nèi)的氣體使油樣進(jìn)入第一管身101內(nèi)的第一擴(kuò)張部102內(nèi)；

油樣抽取完成后，將u形毛細(xì)管粘度計(jì)1的位置回正，油樣受到重力作用留到毛細(xì)管粘度計(jì)1底部的彎曲部；將毛細(xì)管粘度計(jì)1置入恒溫水浴中，具體為將第一水平板602以下部分置于恒溫水浴中15分鐘，待溫度恒定以后，即可開(kāi)始進(jìn)行測(cè)定步驟；

開(kāi)啟led光源4和光電探測(cè)及處理裝置5的第一光電探測(cè)器、第二光電探測(cè)器、計(jì)時(shí)器和顯示屏，使各裝置保持正常通電工作狀態(tài)；由于led光源4發(fā)出的信號(hào)光通過(guò)空間耦合分別進(jìn)入第一光纖管組2和第二光纖管組3形成的第一條光通路和第二條光通路中，即信號(hào)光通過(guò)入射光纖束的傳輸至毛細(xì)管104管壁一側(cè)，與入射光纖在同一直線上的另一束接收光纖在毛細(xì)管104管壁另一側(cè)正好相對(duì)，接收來(lái)自入射光纖束出射經(jīng)過(guò)毛細(xì)管104的信號(hào)光，然后由接收光纖將接收到的光信號(hào)傳輸至光電探測(cè)器；因此當(dāng)油樣經(jīng)過(guò)光導(dǎo)纖維管橫管的端面時(shí)，由于油樣對(duì)空間光信號(hào)的反射、吸收等作用，導(dǎo)致接收到的光信號(hào)強(qiáng)度大幅降低，光通路被阻斷，第一光電探測(cè)器和第二光電探測(cè)器能夠據(jù)此接收到，即判斷出油樣是否正在或者已經(jīng)經(jīng)過(guò)該檢測(cè)端面；

將真空泵通過(guò)氣管線連接至毛細(xì)管粘度計(jì)1的第一管身101端口上；開(kāi)啟真空泵使油樣緩慢沿毛細(xì)管104和第二擴(kuò)張部103中，當(dāng)油樣上端液面到達(dá)第一光導(dǎo)纖維管固定板604時(shí)，第一光導(dǎo)纖維管形成的第一條光傳輸通路被阻斷，第一光電探測(cè)器檢測(cè)到光阻斷信號(hào)，并傳輸給信號(hào)處理器啟動(dòng)計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，同時(shí)真空泵停止抽吸，并使第一管身101與空氣連通；油樣依靠自身重力下降，當(dāng)油樣上端液面持續(xù)下落并剛離開(kāi)第二光纖管組3形成的第二條光傳輸通路時(shí)，第二條光傳輸通路重新連通，第二光電探測(cè)器檢測(cè)到光連通信號(hào)，并傳輸給信號(hào)處理器停止計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)結(jié)束，計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間t顯示在屏幕上；重復(fù)測(cè)量三次即使時(shí)間t，取平均值得到t平均，并帶入標(biāo)準(zhǔn)中給出的油樣運(yùn)動(dòng)粘度計(jì)算公式，即可算得待測(cè)試油樣的運(yùn)動(dòng)粘度vt。