在線粘度測量是目前很多化妝品、食品、石油、化工、電子、造紙等行業(yè)中應(yīng)用越來越廣泛的技術(shù)，在線粘度的測量方法很多，主要有毛細管式、旋轉(zhuǎn)式、振動式、注塞式等，而測量對象、流體的流變特性、應(yīng)用面也各不相同。從儀器和流變學(xué)的角度出發(fā)，對在線粘度測量的方法、流體的流變學(xué)類型進行了分析，并提出了在實際選型和使用中需要注意的問題及建議。

在線粘度計的基本應(yīng)用

在線粘度計的測量技術(shù)和應(yīng)用已有幾十年的歷史，許多工業(yè)生產(chǎn)過程中都需要進行粘度的連續(xù)自動測量與控制。在石油煉制的減壓蒸餾、柴油/潤滑油/燃料油等的在線自動調(diào)和、石油脫蠟脫瀝青等過程中需要進行在線粘度監(jiān)測，用以檢查原料質(zhì)量、監(jiān)視與控制生產(chǎn)過程、提高產(chǎn)品合格率、實現(xiàn)自動調(diào)和及自動切換產(chǎn)品等。在用重油作燃料的交通、電力、玻璃等工業(yè)中，燃料油粘度的在線測量可以提高霧化效率，維持Z好的燃燒效果，節(jié)約燃料。

在各種聚合工程中，通過粘度在線監(jiān)測可用于控制反應(yīng)終點。在化纖抽絲前的熔體粘度在線監(jiān)測可以保證纖維的粗細適當(dāng)、均勻，較少廢品率及能耗。造紙和紡織工業(yè)中的粘度在線測量可以改進淀粉的轉(zhuǎn)換過程，提高上膠操作和自動涂料過程的質(zhì)量和效率。食品、化妝品等行業(yè)利用在線粘度測量控制產(chǎn)品的中間過程或者Z終產(chǎn)品的粘度，達到控制不同批次產(chǎn)品的品質(zhì)一致性。

此外，在油墨生產(chǎn)、印刷、油漆噴涂、洗滌劑與化妝品生產(chǎn)，膠囊生產(chǎn)以及澆涂、浸漬、滾涂等各類材料的涂布過程也都要進行在線粘度測量。

流變學(xué)和流體類型

流變學(xué)和粘度

流變學(xué)研究的是在外力作用下，物體的變形和流動的學(xué)科，研究對象主要是流體。而粘度是流變學(xué)中一個很重要的基本概念，粘度是流體流動力對其內(nèi)部摩擦現(xiàn)象的一種表示，粘度大表現(xiàn)內(nèi)摩擦力大。分子量越大，碳氫結(jié)合越多，這種力量也越大，因此粘度經(jīng)常用來表征分子量、聚合程度、有效成分含量等。在實際測量中，往往會發(fā)現(xiàn)同一個流體的粘度值會有不同，這不是儀器有問題，而是粘度測量中的正常現(xiàn)象，這可以用流變學(xué)理論來具體分析。

流體類型

流體分為牛頓流體和非牛頓流體，牛頓流體是指流體的粘度不隨測量時的剪切率條件變化而變化，換一句話說，如果是用同樣的測量方法和儀器，在不同的轉(zhuǎn)速下測量，粘度是不變的；而非牛頓流體是指流體的粘度隨著測量時剪切率條件變化而變化。常見的牛頓流體或接近牛頓流體的物質(zhì)有水、有機溶劑、汽油、柴油等小分子的流體或溶液。一般這類流體的粘度測量多采用毛細管式。

在線粘度計實際選型中需要主要的問題

目前，需要測量的產(chǎn)品大部分是剪切變稀的流體。聚合物、高分子材料等的熔體或溶液都是這種流變特性。因此，我們常常說：“粘度不是一個點，而是一條曲線”。既然是一條曲線，那么到底取那個點更合適，或者說測量到底是在哪個點上?這就需要根據(jù)儀器的測量原理和測試條件具體分析。

單從流體的流變特性和粘度測量的目的來看，常用的原則是選用低剪切條件下的測量值，這樣可使流體在低剪切下測量，剪切變稀的現(xiàn)象不太明顯，使粘度指標(biāo)的靈敏性得到充分利用，提高監(jiān)測的靈敏度。

在針對生產(chǎn)過程的在線粘度測量解決方案中，以旋轉(zhuǎn)法和震動法相對較多，這兩種測量方法各有自己的適用場合，有些可以通用，有些不能通用。考慮哪種方法更適用，不能只看工藝條件中的溫度、壓力、粘度范圍、安裝要求等，而應(yīng)該先從產(chǎn)品的流變學(xué)特性來考慮選擇。

1.測量方法的選擇

旋轉(zhuǎn)法的測量剪切率可以精確計算，也往往較低，一般都在200s-1以下，而震動法的測量剪切率沒有辦法準(zhǔn)確計算，大概在1000~1500s-1。因此，對于剪切變稀的假塑性非牛頓流體，到底是旋轉(zhuǎn)法更適合，震動法是否合適，就需要對物料進行流變曲線的測量才能確定。

根據(jù)一些行業(yè)的實際應(yīng)用情況，簡單做了一些歸納，供大家參考：

(1)低粘度流體，一般小于500mPa*s：這類流體一般為成品油、小分子的液體溶液，接近于牛頓流體，Z佳的在線測量方法是毛細管式，其次可以使用旋轉(zhuǎn)式、活塞式和振動式。

(2)中等粘度流體，一般在幾百到10000mPa*s：這類樣品基本都是剪切變稀的非牛頓流體，剪切變稀的傾向十分明顯，Z佳的在線測量方法是旋轉(zhuǎn)式，其次是振動式和活塞式。

(3)高粘度流體，一般在10000mPa*s以上：這類樣品基本也都是剪切變稀的非牛頓流體，在線測量的結(jié)果往往和實驗室測量結(jié)果差異很大，主要原因是由于實驗室和在線測量條件的差異，生產(chǎn)溫度往往要高于實驗室的測量溫度，這種情況下，Z佳的在線測量方式是旋轉(zhuǎn)式，其次是振動式。

2.安裝要求和物料問題

以上的歸納是從流體的類型角度來考慮的，在實際應(yīng)用中，還需要根據(jù)現(xiàn)場的要求，主要考慮安裝的要求，是安裝在管道上，還是安裝在反應(yīng)釜或容器上；是敞開體系，還是密閉的高溫高壓體系等；流體是否具有腐蝕性；流體會不會固化等來綜合考慮。

一般物料不會固化，管路安裝的，采用旋轉(zhuǎn)法為diyi選擇；如果需要直接安裝在反應(yīng)釜、物料會固化但下次生產(chǎn)會融化的情況，往往選用振動法居多。含顆?；驎袒奈锪?，不能使用活塞式。

在線粘度計實際使用中需要主要的問題

對于在線測量結(jié)果和實驗室測量結(jié)果的對比問題

粘度的測量方法很多，實驗室和在線粘度測量的方法和儀器也很多，這樣在進行數(shù)據(jù)對比時一定要注意測量條件的一致性，這個一致性包括了測量方法和測量條件，測量條件又包括了測量溫度、壓力、流速、儀器的測量條件(剪切率)等，只有這些條件完全一致，測得的結(jié)果才會一致。

但是實際應(yīng)用中這些條件很難一致，在這種情況下，很多人會考慮是否可以找到一個相互換算或轉(zhuǎn)換的方法，這種思路是正確的，但在實施過程中，由于這種關(guān)系的摸索需要一定數(shù)據(jù)的積累，而且Z后的結(jié)果往往不是線性的，因此會對后續(xù)的直接使用造成一定的影響。因此根據(jù)不同的要求可以有不同的解決方法和做法。

溫度補償問題

由于實驗室采樣測量的溫度和現(xiàn)場溫度經(jīng)常是不同的，而且現(xiàn)場的溫度也會有波動，因此很多使用者會關(guān)心和需要溫度補償，這種需要也是很實際和必要的。目前市場上的在線粘度計產(chǎn)品都會提供溫度補償功能，但在實際使用中還是會有問題，問題到底在哪里呢?

目前溫度補償?shù)睦碚撘罁?jù)是，通過設(shè)置參數(shù)對粘度進行不同溫度點的計算，這在理論上是對的，一般都是根據(jù) ASTMD341 進行計算，但是沒有注意到的是，這需要先行測量流體的粘度-溫度曲線，經(jīng)過計算才能獲得真實的參數(shù)，而不是根據(jù)公式簡單的設(shè)置幾個參數(shù)，需要對測量的流體的粘-溫特性有所詳細了解后才能設(shè)置，不能隨意。

結(jié)論

根據(jù)不同物料的流變特性和測量的要求，選取相應(yīng)合適的在線粘度計，在加以后續(xù)的粘度-溫度補償計算和實驗室數(shù)據(jù)對比，就可以在生產(chǎn)現(xiàn)場直接進行測量并輸出、顯示需要的結(jié)果，這樣就可以實現(xiàn)物料的在線粘度測量，同時和實驗室數(shù)據(jù)進行直接對比。

綜上所述，隨著在線粘度測量技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，在實際使用中也產(chǎn)生了一些問題，這些問題的由來主要是由于對流體的流變特性、實驗室粘度測量方法、在線粘度測量方法和在線粘度計的特點了解不夠而造成的。在考慮在線粘度測量時，需要對被測流體的流變特性有一個基本了解，這樣可以選擇合適的在線粘度測量方法，選擇相應(yīng)的在線粘度計。