专利名称：智能化在线旋转粘度计的制作方法
技术领域：
智能化在线旋转粘度计技术领域[0001]本实用新型属于流体类测量技术领域，具体涉及一种智能化在线旋转粘度计。
背景技术：
[0002]粘度是衡量液体抵抗流动能力的重要物理参数，粘度的测量和石油、化工、电力、 冶金、轻工及国防等领域的关系非常密切，是工业过程控制，提高产品质量，节约与开发能源的重要手段。在物理化学、流体力学等科学领域中，粘度测量对了解流体性质及研究流体的运动状态起着重要作用。[0003]在实际工程和工业生产中，经常需要在线检测流体的粘度，以保证最佳的过程运行环境与产品质量，从而提高生产效益。[0004]目前，国内生产粘度计的厂家很多，但都以试验室测量仪器为主，没有能够适用于低、中、高粘度液体工业过程在线粘度测量的粘度计。实用新型内容[0005]本实用新型的目的在于提供一种结构简单、测量范围大、测量精度高的智能化在线旋转粘度计，满足生产过程中粘度在线测量的需要，诸如用于石油产品、钻井液、油墨等粘度的测量。[0006]为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为[0007]—种智能化在线旋转粘度计，该粘度计的扭力轴扭矩的测量采用了能源与信号的无接触耦合，解决了旋转状态下扭矩数值的测量，从而完成扭矩到粘度的测量；具体构成为所述粘度计由测量单元和电源、控制与处理单元两部分组成；所述的测量单元为步进电机与扭力轴分别固定在步进电机与扭力轴支板上，步进电机通过连轴器与扭力轴的动力端连接；步进电机与扭力轴支板固定在安装板上，所述的步进电机、扭力轴与步进电机与扭力轴支板处于保护罩内，而该保护罩固定在安装板上，电源及信号插头安装在保护罩上部； 所述扭力轴上粘贴有应变片，该具有相同应变特性的应变片组成测量电桥后与所述电源及信号插头电联通；所述扭力轴的测量端伸出安装板下方与转子相连，转子护罩安装在安装板上；所述电源、控制与处理单元通过多芯电缆与所述电源及信号插头连接而连通所述的测量单元和电源、控制与处理单元。[0008]本实用新型提供了一种测量精度高、适用于低、中、高粘度所有液体粘度测量的智能化在线旋转粘度计。改变了传统的粘度计用游丝测量扭矩以得到粘度的测量方法，而以中央处理单元为核心，首次将扭矩应变测量应用到旋转粘度计中，从而得到粘度值。
[0009]图I为本实用新型的结构示意图；[0010]图2为本实用新型粘度测量原理图；[0011]图3为本实用新型扭力轴的控制过程示意图。[0012]图中1-电源及信号插头；2_保护罩；3_步进电机；4_连轴器；5_扭力轴；6-安装板；7_清洗水接头；8-转子；9_转子护罩；10_步进电机与扭力轴支板；11_电源、控制与处理单元。
具体实施方式
[0013]
以下结合附图对本实用新型及其有益效果作进一步详细的说明。[0014]如图I所示，一种智能化在线旋转粘度计，该粘度计的扭力轴5扭矩的测量采用了能源与信号的无接触耦合，解决了旋转状态下扭矩数值的测量，从而完成扭矩到粘度的测量；具体构成为所述粘度计由测量单元和电源、控制与处理单元11两部分组成；所述的测量单元为步进电机3与扭力轴5分别固定在步进电机与扭力轴支板10上，步进电机3通过连轴器4与扭力轴5的动力端连接；步进电机与扭力轴支板10固定在圆形安装板6上， 所述的步进电机3、扭力轴5与步进电机与扭力轴支板10处于保护罩2内，而该保护罩2固定在圆形安装板6上，电源及信号插头I安装在保护罩2上部；所述扭力轴5上粘贴有应变片，该具有相同应变特性的应变片组成测量电桥后与所述电源及信号插头I电连接；所述扭力轴5的测量端伸出圆形安装板6下方与转子8相连，转子护罩9螺纹连接在圆形安装板6上；所述电源、控制与处理单元11通过多芯电缆与所述电源及信号插头I连接从而连通所述的测量单元和电源、控制与处理单元11。[0015]所述安装板6的外缘上安装有清洗水接头7，该清洗水接头7与所述的转子护罩9 联通。当转子8、转子护罩9需要清洗时，由清洗水接头7接入清洗液，即可清洗转子8、转子护罩9的内壁。[0016]所述电源、控制与处理单元11的中央控制器包括ISM频段433mHz无线发射与接受模块(无需申请频点)，实现远程数据接收和粘度计运行状态控制。[0017]参照图2，本实用新型的测量原理是转子8及转子护罩9的尺寸和间隙、扭力轴的大小，是根据被测液体的粘度及测量范围经计算给出。转子8旋转时，同一转速下，粘度不同，反映在扭力轴上的扭矩不同，从而计算出粘度值。图2中的Rb、Re、L都设计成常数， 控制ω，即控制转速，就可通过测量转子传递给扭力轴的扭矩值来表示出所测的粘度值。具体当步进电机3带动扭力轴5及转子8旋转时，扭力轴5受扭力影响产生微小变形后，粘贴在扭力轴5上的应变片阻值发生变化，将具有相同应变特性的应变片组成测量电桥，应变电阻的变化即可转变为电压信号的变化进行测量。扭矩的测量采用了能源与信号的无接触耦合，完美解决了旋转状态下扭矩数值的测量，从而完成扭矩到粘度的测量。[0018]参照图3，本实用新型扭力轴的控制过程为电源经过电源、控制与处理单元11处理后送到扭力轴的输入能源耦合器I，经耦合器将能源送到扭力轴上，由扭力轴的稳压电路II变成稳定电压供给扭力轴上的各电子器件包括应变桥III，该应变桥III将扭力轴的微小变形转换成电压信号，经过其电压放大器IV放大送到V/F (电压/频率)变换器V中，经扭力轴输出信号耦合器VI输出，通过信号输出电路VD整形后输出方波频率信号进入电源、控制与处理单元11的扭矩信号处理电路。[0019]所述电源、控制与处理单元11的中央处理器为粘度计的核心，可以设置不同的转速或剪切率，并将此信号送至步进电机控制器，控制器将信号送到步进电机驱动器，使步进电机按设定转速带动扭力轴及转子旋转。同时，将扭矩信号处理为代表粘度值的标准信号输出。信号还可以通过无线发射/接受模块远传和接受控制指令。[0020]当电源、控制与处理单元11按设定的转速或剪切率控制步进电机3带动扭力轴5 及转子8旋转时，浸在被测液体里的转子8、转子护罩9遵循图2原理产生的扭矩反应在扭力轴5上。被测液体的粘度不同，产生的扭矩不同。扭力轴5按图3流程，通过电源及信号插头I将扭矩信号传送至电源、控制与处理单元11处理为代表粘度值的标准信号输出。同时由ISM频段433MHZ无线传输。[0021]本实用新型的相关参数如下[0022] 剪切率范围:10 lOOOSec'测量范围:10 500000cp ;分辨率2%FS ;响应时间:〈2s。[0023] 连续测量，无需对液体进行采样分析，对优化产品的性能和保证产品质量有帮助[0024] 控制器有多种信号输出模式4 20mA线性电信号，RS-232/485，ISM频段 433MHZ无线发射与接收(无需申请频点)[0025] 有转子及转子护罩自动清洗功能[0026] 能根据API (美国石油学会)制定的剪切率511S—1测量方法进行测量[0027] 能根据中石油钻井液材料标准，代替六速粘度计进行在线测量。[0028] 使用环境温度_20 65 °C。[0029] 介质温度O 250 °C。
权利要求1.一种智能化在线旋转粘度计，其特征在于该粘度计的扭力轴(5)扭矩的测量采用了能源与信号的无接触耦合，解决了旋转状态下扭矩数值的测量，从而完成扭矩到粘度的测量；具体构成为所述粘度计由测量单元和电源、控制与处理单元(11)两部分组成；所述的测量单元为步进电机(3)与扭力轴(5)分别固定在步进电机与扭力轴支板(10)上，步进电机(3)通过连轴器(4)与扭力轴(5)的动力端连接；步进电机与扭力轴支板(10)固定在安装板(6)上，所述的步进电机(3)、扭力轴(5)与步进电机与扭力轴支板(10)处于保护罩(2)内，而该保护罩(2)固定在安装板(6)上，电源及信号插头(I)安装在保护罩(2)上部；所述扭力轴(5)上粘贴有应变片，该具有相同应变特性的应变片组成测量电桥后与所述电源及信号插头(I)电连接；所述扭力轴(5)的测量端伸出安装板(6)下方与转子(8)相连，转子护罩(9)安装在安装板(6)上；所述电源、控制与处理单元(11)通过多芯电缆与所述电源及信号插头(I)连接从而连通所述的测量单元和电源、控制与处理单元(11)。
2.根据权利要求I所述的智能化在线旋转粘度计，其特征在于所述安装板6的外缘上安装有清洗水接头(7)，该清洗水接头(7)与所述的转子护罩(9)连通。
3.根据权利要求I所述的智能化在线旋转粘度计，其特征在于所述电源、控制与处理单元(11)的中央控制器包括无需申请频点的ISM频段433mHz无线发射与接受模块，实现远程数据接收和粘度计运行状态控制。
专利摘要一种智能化在线旋转粘度计，该粘度计的扭力轴扭矩的测量采用了能源与信号的无接触耦合，解决了旋转状态下扭矩数值的测量，从而完成扭矩到粘度的测量；构成为所述粘度计由测量单元和电源、控制与处理单元组成；该测量单元为步进电机与扭力轴分别固定在步进电机与扭力轴支板上，步进电机通过连轴器与扭力轴的动力端连接；步进电机与扭力轴支板固定在安装板上，电源及信号插头安装在保护罩上部；该扭力轴的测量端伸出安装板下方与转子相连；所述电源、控制与处理单元与所述电源及信号插头连接而连通所述的测量单元和电源、控制与处理单元。本实用新型提供了一种测量精度高，适用于低、中、高粘度所有液体粘度测量的智能化在线旋转粘度计。
文档编号G01N11/14GK202814840SQ20122042727
公开日2013年3月20日 申请日期2012年8月27日 优先权日2012年8月27日
发明者李卫东 申请人:李卫东