一、設(shè)計(jì)目標(biāo)與要求

1、設(shè)計(jì)目標(biāo)

    該儀器用于檢測(cè)潤(rùn)滑油在250~300℃高溫工作條件下的運(yùn)動(dòng)粘度性能。

    該儀器通過加熱系統(tǒng)提供設(shè)定溫度并嚴(yán)格控溫的恒溫浴，將裝有潤(rùn)滑油產(chǎn)品的粘度計(jì)管放入恒溫浴中，根據(jù)樣品在經(jīng)校準(zhǔn)的毛細(xì)管粘度計(jì)受重力作的流動(dòng)情況，測(cè)定該產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)粘度。

2、設(shè)計(jì)要求

    該設(shè)備要求在250℃~300℃高溫區(qū)長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，能夠控制溫度精度在±0.1℃，同時(shí)保證使用的安全性。除工作溫度提高外，其余均按GB/T 265-88試驗(yàn)方法要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3、技術(shù)參數(shù)

控溫范圍：室溫～300℃

控溫精度：±0.1℃.

攪拌電機(jī)功率：20W

輸入功率：1.5KW

電源：AC220V、50HZ

二、設(shè)計(jì)方案內(nèi)容

    大連北港石油儀器有限公司提供的設(shè)計(jì)方案為采用進(jìn)口電機(jī)、控溫系統(tǒng)和恒溫浴缸，保證儀器的最高工作溫度為300℃，短期最高使用溫度為320℃，300℃以內(nèi)精度可達(dá)到±0.1℃，300℃以上精度可達(dá)到±0.5℃ 。

1、工作原理

    該儀器采用了模糊數(shù)學(xué)原理，通過加熱管實(shí)現(xiàn)溫度控制。由智能控溫儀表電路實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)控溫。智能數(shù)顯溫控儀具有PID自整定功能，能夠適應(yīng)各種環(huán)境條件，使控溫點(diǎn)達(dá)到更高精度（見原理圖）。

                 

圖一、運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定儀原理圖

2、結(jié)構(gòu)圖

    該儀器由上蓋部分、恒溫浴缸部分和控制操作部分組成（見結(jié)構(gòu)圖）。上蓋部分包括頂蓋、攪拌電機(jī)、加熱器、傳感器，恒溫浴缸部分包括高溫浴缸和保溫玻璃罩，控制操作部分包括控制箱體、控溫儀表、固態(tài)繼電器等，配件包括粘度計(jì)管、粘度計(jì)卡套和溫度計(jì)等。

                         

                                                                圖二、運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定儀結(jié)構(gòu)圖

3、技術(shù)難點(diǎn)及解決方案

    在250℃~300℃高溫區(qū)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)粘度通常會(huì)遇到兩個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，其一，在高溫狀態(tài)下浴缸的強(qiáng)度和內(nèi)部應(yīng)力變化能否保證浴缸長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作；其二，攪拌電機(jī)內(nèi)部軸承和電感線圈的適應(yīng)溫度范圍有限，不能長(zhǎng)期承受200℃以上的高溫。具體解決方案如下：

    ⑴電機(jī)耐熱溫度一般在70℃~110℃，浴缸溫度達(dá)到300℃時(shí)，攪拌桿傳導(dǎo)熱量引起電機(jī)溫度升高。解決這個(gè)問題我們選用自帶風(fēng)扇的優(yōu)質(zhì)罩極電機(jī)。罩極電機(jī)自身產(chǎn)生的熱量很小可以常年連續(xù)工作，電機(jī)自身的風(fēng)扇可以大部分抵消攪拌桿傳導(dǎo)的熱量。電機(jī)與浴缸蓋之間還有一個(gè)隔熱板，隔熱板可以使浴缸蓋和電機(jī)之間分成兩個(gè)溫區(qū)，通過空氣的自然對(duì)流，大大降低了浴缸溫度對(duì)電機(jī)的影響，保證電機(jī)的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)還要解決攪拌桿傳熱問題，選擇耐腐蝕和低導(dǎo)熱系數(shù)材質(zhì)作為攪拌桿材料，必要時(shí)還要在連接機(jī)構(gòu)采用絕熱材料。

    ⑵浴缸的材質(zhì)是浴缸耐熱的關(guān)鍵。該儀器采用專門定制的耐熱的硼化玻璃，適量的增加硼的含量會(huì)使浴缸耐熱溫度提高，采用特殊的褪火工藝能夠使玻璃在300℃長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作，避免加熱太快受熱不均勻或溫度太高發(fā)生爆裂事故，保證試驗(yàn)過程的安全性。浴缸的結(jié)構(gòu)采用無(wú)棱角圓底結(jié)構(gòu)，可以減少局部受熱產(chǎn)生的應(yīng)力，升溫速度均勻、攪拌均勻都有助于減少應(yīng)力的產(chǎn)生。

    ⑶解決以上兩個(gè)技術(shù)難點(diǎn)同時(shí)采用先進(jìn)模糊控制原理和PID自整定技術(shù)，保證儀器升溫速度均勻，浴缸攪拌均勻，就可以保證儀器具有精確控制性能，在250℃~300℃高溫區(qū)長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作。

    ⑷粘度計(jì)管采用進(jìn)口材質(zhì)，能夠在300℃高溫下正常使用。粘度計(jì)卡套設(shè)有調(diào)整螺絲，可調(diào)整水平，粘度計(jì)裝卡非常方便。