Seigjamælir er tæki sem notað er til að mæla seigju vökva og flæðiseiginleika vökva. Við skulum ræða hinar ýmsu gerðir seigjumæla, innri eiginleika þeirra og þá þætti sem fara í að framkvæma nákvæmar og endurteknar seigjumælingar.
Í ættfræði- og smurrannsóknum er seigja oft nefnd mikilvægasta eiginleiki grunnolíu. Af hverju er seigja svona mikilvæg í smurningu véla? Annars vegar getur of lág seigja valdið snertingu milli innri hluta á meðan á hreyfingu stendur, sem leiðir til slits.
Á hinn bóginn neyðir of mikil seigja vélina til að vinna erfiðara til að sigrast á innri viðnám smurefnisins gegn flæði. Þess vegna er mikilvægt að skilja ekki aðeins seigju grunnolíunnar heldur einnig hvernig hún getur breyst vegna sveiflna í rekstrar- eða umhverfisaðstæðum.
Viscometer og Rheometer
Seigja er mælikvarði á viðnám vökva gegn flæði (skurðálagi) við tiltekið hitastig. Ekki halda allir vökvar stöðugri seigju þar sem flæðiskilyrði breytast. Vökvar þar sem seigja breytist með flæðisskilyrðum eru kallaðir ekki Newtons vökvar. Seigja þessara tegunda vökva er mæld með rheometer. Seigjamælir mælir seigju Newtons vökva.
Hreyfifræði og alger seigja
Meðal hinna ýmsu seigjumælaaðferða eru tvær mismunandi leiðir til að tjá seigju: hreyfiseigju og alger seigju. Helsti munurinn á þessu tvennu er sá að hreyfiseigja er mæld með því að fylgjast með viðnám vökva til að flæða undir áhrifum þyngdaraflsins, en alger seigja er mæld með því að fylgjast með viðnám vökva til að flæða undir áhrifum ytri og stjórnaðra krafta, annað hvort með háræðum eru einnig hreyfing vökva í gegnum líkamann.
Kinematic seigja er mæld í centistokes (cSt), en alger seigja er mæld í centipoise (cP). Til samanburðar er alger seigju venjulega breytt í hreyfiseigju með því að deila henni með eðlisþyngd (SG) vökvans.
cSt=cP/SG eða gagnkvæm jöfnu: cP=cSt x SG
Seigjuprófunaraðferð
Nokkrar seigjuprófunaraðferðir hafa verið komnar á fót, hver með sínum eigin kostum. Eftirfarandi er listi yfir þær aðferðir sem oftast eru notaðar til að prófa seigju grunnolíu.
Háræðaprófun (gler) seigjumælir
Aðalbúnaðurinn sem notaður er við prófun á háræðaseigjumælum er "U" lagaður glerhólkur, sem gefur því almennt tengt nafn, U-rör. U-rör aðferðin krefst þess að túpunni sé dýft í hitastýrt bað (venjulega 40 eða 100 gráður á Celsíus) og nákvæmar mælingar (í sekúndum) af þeim tíma sem þarf til að fast magn af vökva flæði innan rörsins. Slönguna er fjarlægður úr túpunni með sogi eða þyngdarafli. Eitt merki á annað merki.
Þessi mældi tími er síðan margfaldaður með fasta (tengt tilteknu rörinu) til að reikna út algjöra seigju (sog) eða hreyfiseigju (þyngdarafl).
Snúningsseigjamælispróf
Lykilatriði snúningsseigjamælis felur í sér snúningsbúnað, sem kallast snælda, sem er sökkt í prófunarvökvann. Togið á snúningsskaftinu er síðan notað til að mæla viðnám vökvans gegn flæði.
Snúningsseigjamælir reiknar út alger seigju vökva vegna þess að þessi mæling felur ekki í sér þyngdarafl heldur er fall af skurðspennu innan vökvans. Algengt afbrigði af þessum seigjumæli er kallað Brookfield seigjumælir.
Stabinger seigjumælirinn er breytt útgáfa af snúningsseigjumælinum. Það notar endurbættan sjálfstæðan fljótandi snælda, sem er stjórnað af rafsegulkrafti til að mynda snúning í vökvanum. Þetta er hagkvæmt vegna þess að það útilokar það erfiða verkefni að taka með í reikninginn leganúning viðbótarmótorsins við aðalskaftið.
Prófun á fallkúlu og fallandi stimpla seigjumæli
Sjaldgæfari valkostir til að mæla seigju eru meðal annars fallandi kúlu og fallandi stimpla seigjumælar. Í þessum prófunum er kúlu eða stimpli látin falla í vökva og tíminn á milli eins merkts punkts og annars merkts punkts er mældur. Til þess að reikna út seigju út frá lögum Stokes verður þekktur endahraði, mál og þéttleiki kúlu eða stimpla að vera þekktur.
Aðrar prófunaraðferðir
Í ákveðnum aðstæðum sem ekki er almennt séð í prófun á seigju olíu, má nota kúlaaðferðina. Þetta próf felur venjulega í sér að mæla þann tíma sem það tekur kúla að hækka ákveðna vegalengd. Þennan mælitíma má síðan tengja hlutfallslega við seigju vökvans. Önnur afbrigði felur í sér að mæla viðnám rannsakandans gegn titringi.
Tegundir seigjumæla
Þó að það séu nokkrar aðferðir til að ákvarða seigju, eru flestir seigjumælar seldir í atvinnuskyni til að henta best fyrirhugaðri notkun þeirra. Hér að neðan er listi yfir þessa flokka seigjumæla.
Færanlegur seigjumælir
Eins og nafnið gefur til kynna eru færanlegir seigjumælar hentugir til notkunar hvar sem er þar sem rannsóknarstofuumhverfi er óhagkvæmt. Í mörgum notkun á vettvangi og á vettvangi þurfa seigjumælar að gefa hraðar, áætluð seigjulestur, oft til að réttlæta frekari greiningu.
Lítil sviðsseigjamælir
Fyrir nákvæmari seigjumælingar eru litlir sviðsseigjumælar hentugir fyrir rannsóknarstofustillingar en eru á viðráðanlegu verði. Slíkir seigjumælar eru meðal annars U-rör afbrigðið eða Brookfield seigjumælirinn.
Seigjamælir með fullri þjónustu
Til að ná sem mestri nákvæmni í seigjuprófun þarf að nota fulla seigjumæli. Þessi tæki eru oft fær um að prófa sjálfvirkt hreyfiafl og alger seigju yfir breitt hitastig og veita útreikninga á þéttleika og eðlisþyngd. Algeng áskorun sem olíugreiningarrannsóknarstofur standa frammi fyrir sem krefjast margra prófana á sýnum er hæfileikinn til að framkvæma þessar prófanir með eins fáum sýnum og mögulegt er.
Sumir af flóknustu seigjumælunum í fullri þjónustu geta gert nákvæmar mælingar með sýnisrúmmáli minna en 0,1 ml, með endurtekningarhæfni innan 0,1%. Í stórum rannsóknarstofum sem prófa hundruð sýnishorna á dag er þetta nauðsynlegur kostur seigjamælis í fullri þjónustu.
Seigjamælir á netinu / á netinu
Þó að flestar seigjuprófanir á olíu séu gerðar eftir að hafa fengið sýni sem innihaldið er, geta sumir seigjumælar gefið samfellda seigjumælingar í virkum flæðislínum. Þetta er venjulega gert með skynjurum eða transducers annað hvort beint í línu (hluti af leiðslu) eða í línu (hjáveituflæði eða skynjari). Tekin er seigjumæling sem síðan er send sem rafeindamerki í tölvu eða annað vöktunartæki.
Þættir sem hafa áhrif á seigjumælingu
Þótt seigja vökva virðist auðvelt að greina, getur það verið erfitt verkefni að gera nákvæmar mælingar á slíkum vökva. Til þess að mæling sé gild verða nokkrir þættir að vera þekktir og haldið stöðugum, þar á meðal:
hitastig
Hvað varðar mikilvægi er hlutfall hitastigs og seigju eins og hlutfall seigju og grunnolíu. Ábyrgð hitastýringarbaðsins er eingöngu að tryggja að allri seigjumælingstilrauninni sé haldið við nákvæmt hitastig (venjulega 40 eða 100 gráður á Celsíus) og innan við 0,02 gráður á Celsíus. Það getur verið krefjandi að stjórna baðinu að þessu marki og þess vegna eru flóknari seigjumælar með hitastýrt baðkerfi sem hluta af einingunni.
seigjamælis gler
Nákvæmni háræðaseigjumælis fer ekki aðeins eftir hitastigi heldur einnig af nákvæmu innra þvermáli rörsins. Af þessum sökum eru þessi glerrör framleidd úr fullglöddu bórsílíkatgleri með lágum þenslu og eru oft með seigjumælisfasta sem tengist rörinu sem leiðréttingarstuðull. Algengt er að endurkvarða seigjumælisfasta árlega miðað við hitastigið sem hann verður notaður við, til að tryggja sem minnst skekkju.
Stærð seigjumælis
Stærðir seigjumæla eru breytilegar vegna þess hversu fjölbreytt úrval seigju sem hægt er að prófa. Mælt er með því að seigjumælirinn taki að minnsta kosti 200 sekúndur (fyrir handvirkar mælingar með skeiðklukku) til að koma prófunarvökvanum frá einum merktum stað til annars til að forðast mannleg mistök.
Skolið á milli mælinga
Annar mikilvægur seigjamælisprófunarþáttur er gæði skolunar í slöngunni á milli mælinga. Venjulega eru margs konar leifarlausir leysiefni notaðir til að þrífa, skola og þurrka. Á rannsóknarstofum sem keyra sýnishorn stöðugt á hármagns seigjumælum, tryggir innbyggt hreinsikerfi hreinsunarskilvirkni. Samt sem áður er sjónræn skoðun nauðsynleg til að ákvarða hvort önnur skolunarlota sé nauðsynleg, sérstaklega með notaða olíu.
Aðrir mikilvægir þættir sem geta haft áhrif á seigjumælingar eru aðferð og nákvæmni tímatökubúnaðarins, rétta meðhöndlun sýna og ítarlegt og áframhaldandi gæðaeftirlit.
Í gegnum árin hefur seigjumæling þróast með ýmsum stílum og aðferðum. ASTM og International Organization for Standardization (ISO) til hróss hafa einnig verið þróaðar aðferðir, verklagsreglur, kvörðun, hreinsun og aðra þætti seigjumælisprófunar til að tryggja nákvæmni og samræmi milli mismunandi seigjumæla.
Þegar öllu er á botninn hvolft er seigja mikilvægasti eðliseiginleiki grunnolíu og viðleitni til að mæla seigju með nákvæmum aðferðum og ströngum stöðlum getur jafngilt áreiðanlegri smurningu vélar og að lokum lengri endingu vélarinnar.
