粘度计是一种用于丈量流体粘度和液体流动特性的仪器。让我们讨论一下各种类型的粘度计、它们的内部特性以及执行精确且可重复的粘度丈量的因素。

在摩擦学和润滑研究中，粘度通常被称为基础油最重要的特性。为什么粘度在机器润滑中如此重要？一方面，粘度太低会导致内部组件在运动中发生界面接触，从而发生磨损。

另一方面，粘度过高会迫使机器更加努力地工作以克服润滑剂的内部流动阻力。因此，重要的是不仅要了解基础油的粘度，还要了解它可能会因操作或环境条件的波动而发生怎样的变化。

粘度计与流变仪

粘度是流体在给定温度下的流动阻力（剪切应力）的量度。随着流动条件的变化，并非所有流体都保持不变的粘度。粘度随流动条件而变化的流体称为非牛顿流体。这些类型的流体的粘度由流变仪丈量。粘度计丈量牛顿流体的粘度。

运动学与绝对粘度

在各种粘度计方法中，有两种不同的方法可以表示粘度：运动粘度和绝对粘度。两者之间的主要区别在于，运动粘度是通过观察流体在重力作用下的流动阻力来丈量的，而绝对粘度是通过观察流体在外力和受控力下的流动阻力来丈量的，无论是通过毛细管还是通过身体在流体中的运动。

运动粘度以厘沲 (cSt) 为单位，但绝对粘度以厘泊 (cP) 为单位。为了比较，绝对粘度通常通过将其除以流体的比重 (SG) 转换为运动粘度。

cSt = cP/SG或等式的倒数：cP = cSt x SG

粘度测试方法

已经建立了几种粘度测试方法，每种方法都有其优点。以下是基础油粘度测试中最经常使用的技术列表。

毛细管（玻璃）粘度计测试

毛细管粘度计测试中使用的主要设备是一个“U”形的玻璃管，这给了它通常的相关名称，U 型管。U 型管的程序要求将管浸入温度控制的浴槽（通常为 40 或 100 摄氏度）中，并在固定量的流体在管内流动所需的时间精确读数（以秒为单位）管通过吸力或重力从一个标记点到另一个标记点。

然后将该丈量时间乘以常数（与特定管相关）以计算绝对粘度（吸力）或运动粘度（重力）。

旋转粘度计测试

旋转粘度计的关键特性涉及一个旋转装置，称为主轴，浸没在测试流体中。然后使用旋转轴上的扭矩来丈量流体的流动阻力。

由于该丈量不涉及重力，而是流体内部剪切应力的函数，因此旋转粘度计计算流体的绝对粘度。这种粘度计的常见变体称为布鲁克菲尔德粘度计。

Stabinger 粘度计是旋转粘度计的一种改进型。它使用改进的独立浮动主轴，由电磁力控制在流体内发生旋转。这是有利的，因为它消除了将附加电机与主轴的轴承摩擦考虑在内的困难任务。

落球和落活塞粘度计测试

用于丈量粘度的不太常见的替代方法包括落球和落活塞粘度计。在这些测试中，让球或活塞落入液体中，并丈量从一个标记点经过第二个标记点之间的时间。为了根据斯托克斯定律计算粘度，必须知道球或活塞的已知终端速度、尺寸和密度。

其他测试方法

在油粘度测试中不常见的某些情况下，可以使用气泡法。该测试通常涉及丈量气泡上升特定距离所需的时间。然后，该丈量时间可以与流体的粘度成比例地关联。另一种变化包括丈量探头对振动的抵抗力。

粘度计的类型

尽管有几种方法可以确定粘度，但大多数粘度计都是商业销售的，以最适合其预期用途。以下是这些粘度计类别的列表。

便携式粘度计

顾名思义，便携式粘度计适用于实验室环境不实用的任何地方。在许多现场和现场应用中，粘度计需要提供快速、近似的粘度读数，通常是为了保证进一步分析。

小型现场粘度计

为了获得更准确的粘度读数，小型现场粘度计适用于实验室环境，但价格合理。这种粘度计包括 U 型管品种或 Brookfield 粘度计。

全方位服务的粘度计

为了在粘度测试中获得最高的准确度，必须使用全方位服务的粘度计。这些装置通常能够在很宽的温度范围内自动测试运动粘度和绝对粘度，并提供密度和比重计算。油品分析实验室面临的一个常见挑战是需要进行多次测试的样品是用尽可能少的样品进行这些测试的能力。

一些更复杂的全方位服务粘度计可以使用小于 0.1 毫升的样本量进行精确丈量，重复性在 0.1% 以内。在每天测试数百个样品的大型实验室中，这是全方位服务粘度计的必要优势。

在线/在线粘度计

虽然大多数油粘度测试是在获取包含的样品后进行的，但一些粘度计可以在主动流动管线中连续提供粘度读数。这通常通过直接在线（管道的一部分）或在线（旁路流或传感器）的传感器或传感器来完成。进行粘度丈量，然后以电子信号的形式将其发送到计算机或其他监控设备。

影响粘度丈量的因素

尽管流体的粘度看起来很容易分析，但对此类流体进行精确丈量可能是一项艰巨的任务。为了使丈量有效，必须知道几个因素并保持不变，其中包括：

温度

就重要性而言，温度与粘度之比就像粘度与基础油之比一样。温度控制浴的唯一职责是确保整个粘度丈量实验保持在精确的温度（通常在 40 或 100 摄氏度）并控制在 0.02 摄氏度以内。将浴控制到这个程度可能具有挑战性，这就是为什么更复杂的粘度计包括温控浴系统作为单元的一部分。

粘度计玻璃

毛细管粘度计的准确性不仅取决于温度，还取决于管内的精确内径。出于这个原因，这些玻璃管由完全退火的低膨胀硼硅酸盐玻璃制成，并且通常带有与管相关的粘度计常数作为校正因子。每年根据将要使用的温度重新校准粘度计的常数是常见的做法，以确保尽可能少的误差。

粘度计尺寸

由于可以测试的粘度范围很广，粘度计的尺寸会有所不同。建议粘度计至少花 200 秒（对于使用秒表进行手动丈量）让测试流体从一个标记点通过另一个标记点，以避免人为错误。

丈量之间的冲洗

另一个重要的粘度计测试因素是丈量之间管内冲洗的质量。通常，使用各种无残留溶剂进行清洁、漂洗和干燥阶段。在大容量粘度计上连续运行样品的实验室中，内置清洁系统可确保清洁效率。尽管如此，仍然需要进行目视检查以确定是否需要进行第二次冲洗循环，尤其是对于用过的油。

其他可能影响粘度丈量的重要因素包括计时装置的方法和准确性、正确的样品处理以及深入和持续的质量控制。

多年来，粘度丈量随着各种风格和方法的发展而发展。值得赞扬的是 ASTM 和国际标准化组织 (ISO)，粘度计测试方法、程序、校准、清洁和其他因素也得到了发展，以确保不同粘度计之间的准确性和一致性。

毕竟，粘度是基础油最重要的物理特性，通过谨慎的方法和严格的标准进行粘度丈量的努力可以等同于更可靠的机械润滑，并最终使机械寿命更长。