DE102008004896A1

DE102008004896A1 - On-line method for estimating kinematic viscosity of fluid flowing through system, involves determining absolute viscosity of fluid at section A in system

Info

Publication number: DE102008004896A1
Application number: DE200810004896
Authority: DE
Inventors: Richard W. Grosser; Eugenio Sanchez; Angela Stefana Galiano-Roth; Alan Mark Schilowitz
Original assignee: ExxonMobil Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2008-01-17
Publication date: 2008-07-24

Abstract

The on-line method involves determining an absolute viscosity of the fluid at a section A in the system (1) and measuring a characteristic of the fluid in the system. A virtual temperature of the fluid is determined with section A using the measured characteristic of the fluid with a relationship, which correlates the characteristic of the fluid with the virtual temperature of the fluid with section A.

Description

Technologisches GebietTechnological area

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Systeme und Verfahren zum Bestimmten der Fluidviskosität in industriellen Prozessen.The The present invention relates to the field of systems and methods for determining fluid viscosity in industrial processes.

Über Jahre wurde die Messung der Ölviskosität in einem Schmiersystem auf eine intervallweise und statische Off-Line-Bestimmung verwiesen. Es gab ein lange empfundenes Bedürfnis für eine Einrichtung, um die Viskosität von Schmierfluiden On-Line und in Echtzeit zu überwachen. Es gibt kommerziell verfügbare Viskosimeter, aber es ist schwierig, konsistente und genaue On-Line-Viskositätsmessungen unter Verwendung dieser Viskosimeter zu erreichen. Viele der kommerziell verfügbaren Viskosimeter sind für eine On-Line-Prozesskontrolle nicht gut geeignet, da sie sehr empfindlich auf Verunreinigungen und Temperaturgradienten sowohl in den Schmierfluiden als auch in dem Viskosimeter selbst sind. In einer Prozessumgebung ist es sehr schwer, Schmierfluide frei von Verunreinigungen zu halten und die Temperatur des Schmierfluids genau auf eine feste Temperatur zu regeln.about Years, the measurement of oil viscosity in one Lubricating system on an interval and static off-line determination directed. There was a long felt need for a device for the viscosity of lubricating fluids Monitor on-line and in real time. There is commercial available viscometers, but it is difficult to consistent and accurate on-line viscosity measurements using these To reach viscometer. Many of the commercially available Viscometers are not for on-line process control Well suited as they are very sensitive to impurities and temperature gradients both in the lubricating fluids and in the viscometer itself are. In a process environment, it is very difficult to lubricate fluids free from contamination and the temperature of the lubricating fluid exactly to a fixed temperature.

Bei herkömmlichen Verfahren und Systemen für die Viskositätsmessung ist die Temperatursteuerung von entscheidender Bedeutung, um genaue Resultate zu erzielen. Die Bedeutung der Temperatursteuerung zur Erzielung genauer Viskositätsmessungen mit herkömmlichen Viskosimetern wurde durch Laborexperimente bestätigt. Für eine Probe eines Schmierfluids beispielsweise, das über eine ausgedehnte Zeitperiode in einem Bad konstanter Temperatur gehalten wurde, kann die gemessene Viskosität der Schmierfluidprobe um 5 bis 10% aufgrund von effektiven Temperaturfluktuationen am Messpunkt variieren, auch ohne signifi kante Veränderung in der Haupttemperatur der Schmierfluidprobe. Konsistente Viskositätsmessungen können nur erreicht werden, wenn die Probe des Schmierfluids, der Sensorkopf des Viskositimeters und der Sensorschaft des Viskosimeters auf der gleichen konstanten Temperatur gehalten werden.at conventional methods and systems for viscosity measurement Temperature control is crucial to accurate To achieve results. The importance of temperature control to Achieving accurate viscosity measurements with conventional Viscosimeters were confirmed by laboratory experiments. For a sample of a lubricating fluid, for example, over an extended period of time in a constant temperature bath the measured viscosity of the lubricating fluid sample by 5 to 10% due to effective temperature fluctuations at Measuring point vary, even without signifi cant change in the main temperature of the lubricating fluid sample. Consistent viscosity measurements can only be achieved if the sample of lubricating fluid, the sensor head of the viscometer and the sensor shaft of the viscometer be kept at the same constant temperature.

Das Problem der Temperaturregelung kompliziert sich weiter, wenn die Viskosität durch Kombinieren von Daten von verschiedenen Ausrüstungsgegenständen, die über ein System verteilt sind, abgeschätzt wird, anstatt direkt mit einem Viskosimeter gemessen zu werden. Am häufigsten wird die Viskosität geschätzt, indem der Volumenstrom über eine gemessene Druckdifferenz gemessen wird und die Hagen-Poiseuille-Gleichung verwendet wird, um die Viskosität zu bestimmen. Wie oben bemerkt verkompliziert diese Verfahrensart der Schätzung der Viskosität das Problem der Temperaturregelung. Die Temperatur des Schmierfluids muss üblicherweise an allen Messpunkten (das heißt an allen Orten, wo sich irgendwelche Volumenstrommessgeräte und Drucksensoren befinden) geregelt werden. Eine solche Temperaturregelung kann sehr schwierig sein, insbesondere wenn die Messpunkte in verschiedenen Teilen eines Prozesssystems mit verschiedenen Arbeitstemperaturen liegen. Variationen in den Temperaturen an den verschiedenen Messpunkten können sich auch abhängig von einer Anzahl von Bedingungen verändern, wie etwa Tageszeit, Jahreszeit, Gerätezustand und dergleichen.The Problem of temperature control continues to be complicated when the Viscosity by combining data from different Equipment that has a Distributed system is estimated, rather than directly to be measured with a viscometer. Most frequently the viscosity is estimated by the volumetric flow over a measured pressure difference is measured and uses the Hagen-Poiseuille equation is used to determine the viscosity. As noted above This method complicates the viscosity estimation the problem of temperature control. The temperature of the lubricating fluid usually has to be at all measuring points (ie in all places where there are any volumetric flow meters and Pressure sensors are located) are regulated. Such a temperature control can be very difficult, especially if the measuring points are different Dividing a process system with different working temperatures lie. Variations in the temperatures at the different measuring points can also be dependent on a number of Change conditions, such as time of day, season, Device state and the like.

Eine Datensimulation, wie durch 1 illustriert, demonstriert quantitativ die Größe der Auswirkung, die die Temperatur auf die Viskositätsmessung hat: Für dieses bestimmte Fluid kann eine so geringe Änderung wie 1°C die Viskosität um etwa 4%–7% ändern. Wie in 1 gezeigt ist für ein ISO 220 Industrieschmieröl die kinematische Viskosität, gemessen in Cenistokes (10^–6 m²/s) bei 40°C (cSt @ 40°C) um etwa 5,7% höher als bei 41°C. Diese Änderung berücksichtigt nicht einmal Fehler durch Zufallsrauschen, die in der Viskositätsmessung ent halten sein können. Um systemmatische Abweichungen der Viskositätsmessung von weniger als 5% bei herkömmlichen Verfahren und Systemen zu erreichen, kann es notwendig sein, die Messtemperaturen präzise innerhalb von 1°C oder besser zu regeln. Die Abhängigkeit der Viskosität von der Temperatur hängt von dem Typ und der Zusammensetzung des getesteten Fluids ab.A data simulation, as by 1 illustrates quantitatively the magnitude of the effect that temperature has on the viscosity measurement: for this particular fluid, a change as small as 1 ° C may change the viscosity by about 4% -7%. As in 1 For an ISO 220 industrial lubricating oil, the kinematic viscosity measured in Cenistokes (10 ^-6 m ² / s) at 40 ° C (cSt @ 40 ° C) is shown to be about 5.7% higher than at 41 ° C. This change does not even take into account errors due to random noise, which may be contained in the viscosity measurement. In order to achieve systemic deviations in viscosity measurement of less than 5% in conventional processes and systems, it may be necessary to precisely control the measurement temperatures within 1 ° C or better. The dependence of viscosity on temperature depends on the type and composition of fluid being tested.

Angesichts der Probleme mit herkömmlichen Verfahren und Systemen der On-Line-Bestimmung der Viskosität besteht ein Bedarf für Systeme und Verfahren zum On-Line-Bestimmen der Viskosität, die Temperaturdifferenzen in dem System kompensieren. Daher befriedigt die Erfindung diesen Bedarf.in view of the problems with conventional methods and systems of On-line determination of viscosity is in need of Systems and methods for on-line determination of viscosity, compensate for the temperature differences in the system. Satisfied therefore the invention meets this need.

ZusammenfassungSummary

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt On-Line-Verfahren zur Bestimmung der kinematischen Viskosität (kVstandard) eines Schmierfluids bei einer Standardtemperatur (T_standard) bereit. Hierbei bezieht sich Standardtemperatur (T_standard) auf eine spezifizierte Temperatur, die zum Vergleichen der Eigenschaften von Fluiden in einer standardisierten Weise verwendet wird. Zum Beispiel ist es üblich, die kinematische Viskosität von industriellen Schmiermitteln immer bei Standardtemperaturen wie etwa 40°C oder 100°C anzugeben.An embodiment of the present invention provides on-line methods for determining kinematic viscosity (kVstandard) of a lubricating fluid at a standard temperature (T _standard ). Here, standard temperature (T _standard ) refers to a specified temperature used to compare the properties of fluids in a standardized manner. For example, it is common to the kinemati viscosity of industrial lubricants always at standard temperatures, such as 40 ° C or 100 ° C.

Die vorliegende Erfindung schafft ein On-Line-Verfahren zum Schätzen der kinematischen Viskosität (kVstandard) eines Fluids bei einer Standardtemperatur (T_standard), das die folgenden Schritte enthält: Bestimmen der absoluten Viskosität (aV) des Fluids bei einem Abschnitt A in dem System, Messen einer Eigenschaft des Fluids (P), Bestimmen einer virtuellen Temperatur (T_V) des Fluids unter Verwendung der gemessenen Eigenschaft des Fluids (P), Schätzen der kinematischen Viskosität (kV) des Fluids aus der absoluten Viskosität (aV) des Fluids, und Extrapolieren der kinematischen Viskosität (kV_standard) des Fluids auf eine Standardtemperatur (T_standard) unter Verwendung der kinematischen Viskosität (kV) des Fluids und der virtuellen Temperatur (T_V) des Fluids. Die virtuelle Temperatur (T_V) des Fluids bezieht sich auf eine effektive Fluidtemperatur, die mit den gemessenen Eigenschaften des Fluids konsistent ist – wie etwa mit Viskosität, Druck, Durchflussrate und Temperatur, die an mehreren Punkten gemessen werden. Die virtuelle Temperatur (T_V) des Fluids ist oft von einer tatsächlich gemessenen Temperatur verschieden, da sie Unterschiede in den Temperaturmessungen über einen Abschnitt des Systems einbezieht.The present invention provides an on-line method for estimating the kinematic viscosity (kVstandard) a fluid at a standard temperature (T _standard) containing the following steps: determining the absolute viscosity (AV) of the fluid at a point A in the system Measuring a property of the fluid (P), determining a virtual temperature (T _V ) of the fluid using the measured property of the fluid (P), estimating the kinematic viscosity (kV) of the fluid from the absolute viscosity (aV) of the fluid, and extrapolating the kinematic viscosity (kV _standard ) of the fluid to a standard temperature (T _standard ) using the kinematic viscosity (kV) of the fluid and the virtual temperature (T _V ) of the fluid. The virtual temperature (T _V ) of the fluid refers to an effective fluid temperature that is consistent with the measured properties of the fluid - such as viscosity, pressure, flow rate and temperature measured at multiple points. The virtual temperature (T _V ) of the fluid is often different from an actual measured temperature because it involves differences in temperature measurements over a portion of the system.

Die vorliegende Erfindung schafft auch ein On-Line-Verfahren zum Schätzen der kinematischen Viskosität (kV_standard) eines Fluids bei einer Standardtemperatur (T_standard) mit den Schritten: Bestimmen der absoluten Viskosität (aV) des Fluids an einem Abschnitt A in dem System, Messen von wenigstens zwei Eigenschaften (P_N) des Fluids an verschiedenen Punkten in dem System, Bestimmen der virtuellen Temperatur (T_V) des Fluids am Abschnitt A unter Verwendung der gemessenen wenigstens zwei Eigenschaften (P_N) des Fluids mit einer Beziehung, die die wenigstens zwei Eigenschaften (P_N) des Fluids mit der virtuellen Temperatur (T_V) des Fluids am Abschnitt A korreliert, Schätzen der kinematischen Viskosität (kV) des Fluids aus der absoluten Viskosität (aV) des Fluids, und Extrapolieren auf die kinematische Viskosität (kV_standard) des Fluids bei einer Standardtemperatur (T_standard) unter Verwendung der kinematischen Viskosität (kV) des Fluids und der virtuellen Temperatur (T_V) des Fluids.The present invention also provides an on-line method of estimating the kinematic viscosity (kV _standard ) of a fluid at a standard temperature (T _standard ) comprising the steps of: determining the absolute viscosity (aV) of the fluid at a portion A in the system; Measuring at least two properties (P _N ) of the fluid at various points in the system, determining the virtual temperature (T _V ) of the fluid at the portion A using the measured at least two properties (P _N ) of the fluid having a relationship that is at least two properties (P _N ) of the fluid are correlated with the virtual temperature (T _V ) of the fluid at section A, estimating the kinematic viscosity (kV) of the fluid from the absolute viscosity (aV) of the fluid, and extrapolating to the kinematic viscosity ( kV _standard ) of the fluid at a standard temperature (T _standard ) using the kinematic viscosity (kV) of the fluid and the virtual temperature ( T _V ) of the fluid.

Die vorliegende Erfindung stellt auch Verfahren zum Bestimmen der absoluten Viskosität (aV) des Fluids an einem Abschnitt A in dem System bereit, indem der Volumenstrom (F) des Schmierfluids über eine gemessene Druckdifferenz (P₁ – P₂) gemessen und eine geeignete Abschätzungsgleichung für die Viskosität gelöst wird, zum Beispiel die Hagen-Poiseuille-Gleichung. Hierbei bezieht sich Abschnitt A auf den Abschnitt des Systems, der die Punkte umgibt, bei denen die Eigenschaften des Fluids gemessen werden, um die absolute Viskosität (aV) des Fluids abzuschätzen. Wenn zum Beispiel die Hagen-Poiseuille-Gleichung dazu verwendet wird, um die absolute Viskosität (aV) des Fluids zu schätzen, enthält der Abschnitt A einen ersten Ort, bei dem der Druck (P₁) gemessen wird, einen zweiten Ort, bei dem der Druck (P₂) gemessen wird, und einen dritten Ort, an dem der Volumenstrom (F) gemessen wird.The present invention also provides methods for determining the absolute viscosity (aV) of the fluid at a portion A in the system by measuring the volume flow (F) of the lubricating fluid over a measured pressure differential (P ₁ -P ₂ ) and determining a suitable estimation equation for the viscosity is solved, for example the Hagen-Poiseuille equation. Here, section A refers to the portion of the system surrounding the points at which the properties of the fluid are measured to estimate the absolute viscosity (aV) of the fluid. For example, if the Hagen-Poiseuille equation is used to estimate the fluid's absolute viscosity (aV), section A includes a first location where pressure (P ₁ ) is measured, a second location where the pressure (P ₂ ) is measured, and a third location at which the volume flow (F) is measured.

Die vorliegende Erfindung schafft auch Verfahren zum Bestimmen der virtuellen Temperatur (T_V) des Fluids mit den Schritten: Charakterisieren einer Gleichung, die die Temperatur (T) mit einer Eigenschaft des Fluids (P) unter kontrollierten Laborbedingungen korreliert, Aufnehmen von wenigstens drei Messungen (P_n) der Eigenschaft des Fluids in dem System, Anwenden der charakterisierten Gleichung, die die Temperatur (T) mit der Eigenschaft des Fluids (P) korreliert, um virtuelle Temperaturwerte (T_Vn) des Fluids bei Abschnitt A, die den Messungen (P_n) der Eigenschaft des Fluids entsprechen, zu schätzen, Charakterisieren einer Gleichung, die die wenigstens drei Eigenschaftsmessungen (P_n) des Fluids mit ihren entsprechenden virtuellen Temperaturwerten (T_Vn) korreliert, und Bestimmen der virtuellen Temperatur (T_Vn) des Fluids bei Abschnitt A des Systems unter Verwendung einer Messung der Eigenschaft (P_n) des Fluids und der charakterisierten Gleichung, die die Eigenschaft (P_n) des Fluids mit der virtuellen Temperatur (T_Vn) korreliert.The present invention also provides methods for determining the virtual temperature (T _V ) of the fluid comprising the steps of: characterizing an equation that correlates the temperature (T) with a property of the fluid (P) under controlled laboratory conditions, taking at least three measurements ( P _n ) the property of the fluid in the system, applying the characterized equation that correlates the temperature (T) with the property of the fluid (P) to obtain virtual temperature values (T _Vn ) of the fluid at section A _{corresponding to} the measurements (P _n ) correspond to the property of the fluid, estimate, characterize an equation that correlates the at least three property measurements (P _n ) of the fluid with their corresponding virtual temperature values (T _Vn ), and determine the virtual temperature (T _Vn ) of the fluid at section A of the system using a measurement of the property (P _n ) of the fluid and the characterized equation that satisfies the property (P _n ) of the fluid is correlated with the virtual temperature (T _Vn ).

Die vorliegende Erfindung schafft auch Verfahren zum Schätzen der kinematischen Viskosität (kV) mit den Schritten: Schätzen der Dichte (D) des Fluids bei Abschnitt A unter Verwendung der virtuellen Temperatur (T_V) des Fluids bei Abschnitt A und einer Beziehung, die die Temperatur (T) des Fluids mit der Dichte (D) des Fluids korreliert, und Bestimmen der kinematischen Viskosität (kV) unter Verwendung der absoluten Viskosität (aV) des Fluids, der Dichte (D) des Fluids, und einer Beziehung, die die absolute Viskosität (aV) und die Dichte (D) des Fluids mit der kinematischen Viskosität (kV) korreliert.The present invention also provides methods for estimating kinematic viscosity (kV) comprising the steps of: estimating the density (D) of the fluid at section A using the virtual temperature (T _V ) of the fluid at section A and a relationship that determines the temperature (T) of the fluid correlates with the density (D) of the fluid, and determining the kinematic viscosity (kV) using the absolute viscosity (aV) of the fluid, the density (D) of the fluid, and a relationship representing the absolute viscosity (aV) and the density (D) of the fluid correlates with the kinematic viscosity (kV).

Die allgemeine Beschreibung und die folgende detaillierte Beschreibung sind beispielhaft und dienen nur zu Erklärungszwecken und schränken die Erfindung, wie sie in den angefügten Patentansprüchen definiert ist, nicht ein. Andere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten im Hinblick auf die detaillierte Beschreibung der Erfindung wie sie hier gegeben wird offensichtlich sein.The general description and the following detailed description are exemplary and serve only for explanatory purposes and limit the invention, as in the attached Is defined in the claims, not one. Other aspects The present invention will be apparent to those skilled in the art in view of Detailed description of the invention as given here be obvious.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Zusammenfassung wie auch die folgende detaillierte Beschreibung werden noch besser verständlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden. Zum Zweck der Illustration der Erfindung sind in den Zeichnungen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt; die Erfindung ist jedoch nicht auf die spezifischen offenbarten Verfahren, Zusammenstellungen und Geräte beschränkt. Außerdem sind die Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgerecht.The Summary as well as the following detailed description become even more understandable when connected with the attached drawings. For the purpose The illustrations of the invention are exemplary in the drawings Embodiments of the invention shown; The invention however, is not limited to the specific methods disclosed, compilations and devices limited. Besides, they are the drawings are not necessarily to scale.

1 zeigt einen Graphen einer Datensimulation, die die Größe des Einflusses demonstriert, den die Temperatur auf die Viskositätsmessung für ein Fluid mit einem Viskositätsindex von 95 hat; 1 Figure 11 is a graph of a data simulation demonstrating the magnitude of the influence the temperature has on the viscosity measurement for a fluid having a viscosity index of 95;

2 zeigt ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems gemäß der vorliegenden Erfindung; 2 FIG. 12 is a block diagram of an exemplary system in accordance with the present invention; FIG.

3 zeigt einen Graphen der kinematischen Viskosität bei 40°C über die Zeit, wobei die Viskosität unter Verwendung der gemessenen Temperatur berechnet ist; 3 shows a graph of kinematic viscosity at 40 ° C over time, the viscosity being calculated using the measured temperature;

4 zeigt einen Graphen gemessener Temperaturen, zurückgerechneter virtueller Temperaturen und vorhergesagter virtueller Temperaturen über die Zeit; 4 Figure 12 shows a graph of measured temperatures, recalculated virtual temperatures and predicted virtual temperatures over time;

5 zeigt einen Graphen der kinematischen Viskosität bei 40°C über die Zeit, wobei die Viskosität unter Verwendung der virtuellen Temperatur berechnet ist. 5 FIG. 12 is a graph of kinematic viscosity at 40 ° C. over time, with the viscosity calculated using the virtual temperature. FIG.

Detaillierte Beschreibung illustrativer AusführungsformenDetailed description illustrative embodiments

Die vorliegende Erfindung kann einfacher durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Figuren und Beispielen verstanden werden, die Teil dieser Offenbarung sind. Es ist so zu verstehen, dass diese Erfindung nicht auf die speziellen Geräte, Verfahren, Bedingungen oder Parameter beschränkt ist, die hier beschrieben und/oder gezeigt sind, und dass die hierin verwendete Terminologie zur Beschreibung spezieller Ausführungsformen im beispielhaften Sinne verwendet wird und es nicht beabsichtigt ist, dass sie die beanspruchte Erfindung einschränkt. Ferner umfassen die Singularformen "ein", "eine" und "der", "die", "das" wie sie in der Beschreibung einschließlich in den beigefügten Patentansprüchen verwendet werden auch die Pluralformen, und die Bezugnahme auf einen bestimmten numerischen Wert umfasst wenigstens diesen bestimmten Wert, falls sich nicht aus dem Zusammenhang klar etwas anderes ergibt. Wenn ein Wertbereich angegeben ist, umfasst eine andere Ausführungsform den anderen bestimmten Wert gegenüber dem einen bestimmten Wert. In ähnlicher Weise ist es, wenn Werte als Approximationen ausgedrückt werden, indem ein vorangehendes "etwa" verwendet wird, zu verstehen, dass der bestimmte Wert eine andere Ausführungsform bildet. Alle Bereiche sind inklusive und kombinierbar.The The present invention may be more readily understood by reference to the following detailed description in conjunction with the associated Figures and examples that are part of this disclosure are. It is to be understood that this invention is not limited to special devices, procedures, conditions or parameters limited and described here and / or shown and that the terminology used herein is for describing specific ones Embodiments are used in the exemplary sense and it is not intended that they be the claimed invention limits. Furthermore, the singular forms include "a", "one" and "the", "the", "the" as they are included in the description used in the appended claims also become the plural forms, and the reference to a particular numerical value includes at least this particular value if does not make the context clearly something else. If a range of values is given, includes another embodiment the other specific value compared to the one particular Value. Similarly, when values are approximations can be expressed by using a previous "about" is to understand that the particular value is another embodiment forms. All areas are inclusive and combinable.

Es ist anzuerkennen, dass bestimmte Merkmale der Erfindung, die aus Klarheitsgründen hier im Zusammenhang mit separaten Ausführungsformen beschrieben werden, auch in Kombination in einer einzigen Ausführungsform vorgesehen sein können. Umgekehrt können verschiedene Merkmale der Erfindung, die aus Gründen der Kürze im Zusammenhang mit einer einzelnen Ausführungsform beschrieben sind, auch separat oder in irgendeiner Unterkombination vorgesehen sein. Ferner enthalten Bezugnahmen auf Werte, die in Bereichen angegeben sind, jeden einzelnen Wert innerhalb des Bereichs.It is to recognize that certain features of the invention that are made Clarity reasons here in connection with separate embodiments also be described in combination in a single embodiment can be provided. Conversely, different Features of the invention, for the sake of brevity described in the context of a single embodiment are also provided separately or in any sub-combination be. They also contain references to values given in ranges are, every single value within the range.

Die vorliegende Erfindung schafft Systeme und Verfahren zum Bestimmen der Viskosität eines Schmierfluids in einer Prozesslinie. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umgeht die Notwendigkeit, die Temperatur des Schmierfluids in dem System genau zu regeln, wenn Viskositätsmessungen an dem Fluid vorgenommen werden.The The present invention provides systems and methods for determining the viscosity of a lubricating fluid in a process line. The method of the present invention avoids the need to to precisely control the temperature of the lubricating fluid in the system, when taking viscosity measurements on the fluid.

System zum On-Line-Bestimmen der Viskosität eines FluidsSystem for on-line determination the viscosity of a fluid

Mit Bezug auf 2 ist eine Ausführungsform des Systems 1 der vorliegenden Erfindung vorgesehen, das zum Messen verschiedener Eigenschaften des Fluids in dem System 1 verwendet werden kann. Die Viskosität des Fluids kann unter Anwendung der hierin vorgesehenen Verfahren abgeleitet werden. In einer Ausführungsform kann das System 1 eine Pumpe 2, einen ersten Druckwandler 3, einen zweiten Druckwandler 4, ein Volumenstrommessgerät 5, ein Thermoelement 6 und einen Dichtesensor 7 aufweisen. Das Durchflussmessgerät 5 ist vorzugsweise ein Rotationsdurchflussmessgerät und das Thermoelement 6 ist vorzugsweise ein isothermisches Temperaturelement. Die Pumpe 2 und die Druckwandler 3, 4 können von irgendeiner herkömmlichen Art sein. Wie in 2 gezeigt, kann das System 1 eine Pumpe 2, einen ersten Druckwandler 3, der stromabwärts der Pumpe 1 liegt, einen zweiten Druckwandler 4, der stromabwärts des er sten Druckwandlers 3 liegt, ein Durchflussmessgerät 5, das stromabwärts des zweiten Druckwandlers 4 liegt, und ein Thermoelement 6 und einen Dichtesensor 7 einsetzen, die vorzugsweise stromabwärts des ersten Druckwandlers 3 und stromaufwärts des zweiten Druckwandlers 4 liegen. Außerdem kann das System 1 einen oder mehrere Sensoren enthalten, um festzustellen, ob der Fluss des Fluids durch das System 1 laminar ist.Regarding 2 is an embodiment of the system 1 of the present invention for measuring various properties of the fluid in the system 1 can be used. The viscosity of the fluid can be deduced using the methods provided herein. In one embodiment, the system 1 a pump 2 , a first pressure transducer 3 , a second pressure transducer 4 , a volumetric flow meter 5 , a thermocouple 6 and a density sensor 7 exhibit. The flowmeter 5 is preferably a rotary flow meter and the thermocouple 6 is preferably an isothermal temperature element. The pump 2 and the pressure transducers 3 . 4 can be of any conventional type. As in 2 shown, the system can 1 a pump 2 , a first pressure transducer 3 . the downstream of the pump 1 lies a second pressure transducer 4 , the downstream of the first pressure transducer 3 lies, a flow meter 5 , the downstream of the second pressure transducer 4 lies, and a thermocouple 6 and a density sensor 7 insert, preferably downstream of the first pressure transducer 3 and upstream of the second pressure transducer 4 lie. Besides, the system can 1 Contain one or more sensors to determine if the flow of fluid through the system 1 is laminar.

Verfahren zum On-Line-Bestimmen der Viskosität eines FluidsMethod for on-line determination the viscosity of a fluid

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein On-Line-Verfahren in Echtzeit zum Überwachen der kinematischen Viskosität (kV_standard) eines Fluids in dem System 1 bei einer Standardtemperatur (T_standard) geschaffen. Gemäß einem Verfahren umfasst das Überwachen der kinematischen Viskosität (kV_standard) eines Fluids die Charakterisierung der Eigenschaften des Fluids, das Kalibrieren des Systems 1 unter Verwendung der Charakterisierung des Fluids und das Bestimmen der kinematischen Viskosität (kV_standard) des Fluids in Echtzeit, während es kontinuierlich in dem System 1 abgebaut wird.According to another aspect of the invention, an on-line method is performed in real time for monitoring the kinematic viscosity (kV _standard ) of a fluid in the system 1 created at a standard temperature (T _standard ). In one method, monitoring the kinematic viscosity (kV _standard ) of a fluid includes characterizing the properties of the fluid, calibrating the system 1 using the characterization of the fluid and determining the kinematic viscosity (kV _standard ) of the fluid in real time while being continuous in the system 1 is reduced.

Charakterisieren der Eigenschaften des FluidsCharacterizing the properties of the fluid

In einer Ausführungsform wird das Fluid vorzugsweise unter Laborbedingungen getestet, und es werden Messungen der kinematischen Viskosität (kV) und der Dichte (D_n) bei wenigstens zwei Temperaturen (T_n) unter Verwendung von ASTM-Verfahren aufgenommen. Dann können die Eigenschaften der kinematischen Viskosität und der Dichte des Fluids mit der Temperatur korreliert werden, indem die Messwerte für die kinematische Viskosität (kV_n), für die Dichte (D_n) und die Temperaturen (T_n) verwendet werden, um Koeffizienten für Gleichungen zu berechnen, die die kinematische Viskosität mit der Temperatur oder die Dichte mit der Temperatur korrelieren.In one embodiment, the fluid is preferably tested under laboratory conditions, and kinematic viscosity (kV) and density (D _n ) measurements are taken at at least two temperatures (T _n ) using ASTM techniques. Then, the kinematic viscosity and density characteristics of the fluid can be correlated with temperature by using kinematic viscosity (kV _n ), density (D _n ) and temperature (T _n ) measurements to obtain coefficients for Calculate equations that correlate kinematic viscosity with temperature or density with temperature.

Die kinematische Viskosität (kV) des Fluids kann mit der Temperatur (T) des Fluids korreliert werden, indem die Koeffizienten für irgendeine mathematische Beziehung berechnet werden, die die Messwerte für die kinematische Viskosität (kV_n) und für die Temperatur (T_n) des Fluids korreliert. Vorzugsweise wird die kinematische Viskosität (kV) des Fluids mit der Temperatur (T) des Fluids korreliert, indem die Koeffizienten A und B der Walther-MacCaull-Gleichung berechnet werden ( Walther, C., "The Variation of Viscosity with Temperature-I, II, III, "Erdöl und Teer, Band 5, 1928, S. 510, 526, 614 ). Die entsprechenden Messwerte der kinematischen Viskosität (kV_n) und der Temperatur (T_n), die im Labor aufgenommen wurden, können dazu verwendet werden, um das Fluid zu charakterisieren, indem nach den Koeffizienten der Walther-MacCaull-Gleichung aufgelöst wird.The kinematic viscosity (kV) of the fluid can be correlated with the temperature (T) of the fluid by computing the coefficients for any mathematical relationship that includes kinematic viscosity (kV _n ) and temperature (T _n ) measurements Fluids correlated. Preferably, the kinematic viscosity (kV) of the fluid is correlated to the temperature (T) of the fluid by calculating the coefficients A and B of the Walther-MacCaull equation ( Walther, C., "The Variation of Viscosity with Temperature-I, II, III," Petroleum and Tar, Vol. 5, 1928, p. 510, 526, 614 ). The corresponding kinematic viscosity (kV _n ) and temperature (T _n ) measurements taken in the laboratory can be used to characterize the fluid by solving for the coefficients of the Walther-MacCaull equation.

Zum Beispiel kann ein ISO 220 Öl mit einer kinematischen Viskosität bei 40°C von kV @ 40°C = 217.2 cSt (2,172 × 10^–4 m²/s) und einer kinematischen Viskosität bei 100°C von 217.2 cSt (2,172 × 10^–4 m²/s) an die Walther-MacCaull-Gleichung angepasst werden: log10(log10(kVn + 0.7)) = A – B·log10(Tn)wobei kV_n die kinematische Viskosität des Öls in Centistokes bei der Temperatur T_n (in Grad Kelvin) und A und B die Koeffizienten sind, die das Fluid charakterisieren. Wenn die gegebenen Messwerte für die kinematische Viskosität (kV_n) und Temperatur (T_n) des Fluids dazu verwendet werden, um nach den Koeffizienten der Walther-MacCaull-Gleichung aufzulösen, ergeben sie Werte für A von etwa 8,8 und für B von etwa 3,4. Daher ist die für das ISO 220 Öl charakterisierte Walthter-MacCaull-Gleichung: log10(log10(kVn ± 0.7))= 8.8 – 3.4·log10(Tn) For example, an ISO 220 oil with a kinematic viscosity at 40 ° C of kV @ 40 ° C = 217.2 cSt (2.172 x 10 ^-4 m ² / s) and a kinematic viscosity at 100 ° C of 217.2 cSt (2.172 x 10 ^-4 m ² / s) to the Walther-MacCaull equation: log 10 (log 10 (kV n + 0.7)) = A - B · log 10 (T n ) wherein kV _{n is} the kinematic viscosity of the oil in centistokes at temperature T _n are the coefficients, (in degrees Kelvin), and A and B characterizing the fluid. Using the given kinematic viscosity (kV _n ) and temperature (T _n ) measurements of the fluid to solve for the coefficients of the Walther-MacCaull equation, they give values of A of about 8.8 and of B of about 3.4. Therefore, the Walthter-MacCaull equation characterized for the ISO 220 oil is: log 10 (log 10 (kV n ± 0.7)) = 8.8 - 3.4 · log 10 (T n )

Die Dichte (D) des Fluids kann mit der Temperatur (T) des Fluids korreliert werden, indem die Koeffizienten irgendeiner mathematischen Beziehung berechnet werden, die die Messwerte für die Dichte (D_n) und die Temperatur (T_n) des Fluids korreliert. Zum Beispiel kann eine lineare Beziehung – wie etwa T_n = a + b·D_n – dazu verwendet werden, um die Dichte (D_n) des Fluids mit der Temperatur (T_n) des Fluids zu korrelieren, wobei A und B Konstanten sind, die das Fluid charakterisieren und am besten zu den Messwerten für die Dichte (D_n) und die Temperatur (T_n) des Fluids passen.The density (D) of the fluid can be correlated with the temperature (T) of the fluid by computing the coefficients of any mathematical relationship that correlates the measurements of density (D _n ) and temperature (T _n ) of the fluid. For example, a linear relationship - such as T _n = a + b · D _n - can be used to correlate the density (D _n ) of the fluid with the temperature (T _n ) of the fluid, where A and B are constants , which characterize the fluid and best fit the measured values of the density (D _n ) and the temperature (T _n ) of the fluid.

Kalibrieren des SystemsCalibrating the system

Sobald die Eigenschaften des Fluids gemessen und charakterisiert sind, wird das Fluid durch das System 1 zirkuliert, um den Kalibrationskoeffizienten (C) des Systems 1 zu bestimmen. Das Fluid wird vorzugsweise in das System 1 eingeführt, bevor es begonnen hat, sich abzubauen, damit sichergestellt ist, dass die tatsächlichen Eigenschaften des Fluids im Wesentlichen die gleichen wie die charakterisierten Eigenschaften des Fluids sind.Once the properties of the fluid are measured and characterized, the fluid passes through the system 1 circulated to the calibration coefficient (C) of the system 1 to determine. The fluid is preferred wise in the system 1 introduced before it begins to degrade to ensure that the actual properties of the fluid are substantially the same as the characterizing properties of the fluid.

Sobald das Fluid durch das System 1 zirkuliert wird, wird der Druck (P_1n) des Fluids in dem System 1 durch den ersten Druckwandler 3 gemessen und der Druck (P_2n) des Fluids weiter stromabwärts in dem System 1 durch den zweiten Druckwandler 4 gemessen. Der Volumenstrom (F_n) des Fluids in dem System 1 wird durch das Volumenstrommessgerät 5 gemessen und die Temperatur (T_n) des Fluids in dem System 1 wird durch das Thermoelement 6 gemessen. Vorzugsweise werden die Messwerte für Druck (P_1n, P_2n), für den Volumenstorm (F_n) und die Temperatur (T_n) kontinuierlich wenigstens zehn mal pro Stunde für ein Minimum von 10 Tagen aufgenommen. Eine mittlere Temperatur (T), ein mittlerer Druck (P₁), ein mittlerer Druck (P₂) und ein mittlerer Volumenstrom (F) werden für die über die 10 Tageperiode aufgenommenen Messwerte (T_n, P_1n, P_2n, F_n) berechnet.Once the fluid passes through the system 1 is circulated, the pressure (P _1n ) of the fluid in the system becomes 1 through the first pressure transducer 3 and the pressure (P _2n ) of the fluid further downstream in the system 1 through the second pressure transducer 4 measured. The volume flow (F _n ) of the fluid in the system 1 is through the volumetric flow meter 5 measured and the temperature (T _n ) of the fluid in the system 1 is through the thermocouple 6 measured. Preferably, the pressure (P _1n , P _2n ), volume flow (F _n ) and temperature (T _n ) readings are taken continuously at least ten times per hour for a minimum of ten days. An average temperature (T), a mean pressure (P ₁ ), a mean pressure (P ₂ ) and a mean volume flow (F) are determined for the measured values recorded over the 10-day period (T _n , P _1n , P _2n , F _n ).

Unter Verwendung der mittleren Temperatur (T) und der Walther-MacCaull-Gleichung, die für das Fluid bereits mit den Koeffizienten A und B charakterisiert ist, kann eine mit der mittleren Temperatur (T) korrelierte kinematische Viskosität (kV) berechnet werden. Auch kann, unter Verwendung der mittleren Temperatur (T) und der Dichtegleichung, die bereits für das Fluid mit dem Koeffizienten A und B charakterisiert ist, eine Dichte (D) berechnet werden, die mit der mittleren Temperatur (T) korreliert ist. Dann können die berechnet kinematische Viskosität (kV) und die berechnete Dichte (D) dazu verwendet werden, um die der mittleren Temperatur (T) entsprechende absolute Viskosität (aV) zu berechnen. Zum Beispiel kann die absolute Viskosität (aV) durch Benutzung der bekannten Beziehung: aV = kV·D geschätzt werden, wobei aV die absolute Viskosität des Fluids, kV die kinematische Viskosität des Fluids und D die Dichte des Fluids ist.Under Using the average temperature (T) and the Walther-MacCaull equation, for the fluid already with the coefficients A and B. characterized by a mean temperature (T) correlated kinematic viscosity (kV) can be calculated. Also, using the medium temperature (T) and the Density equation, already for the fluid with the coefficient A and B is characterized, a density (D) can be calculated, the is correlated with the mean temperature (T). Then can which calculates kinematic viscosity (kV) and the calculated Density (D) can be used to calculate the mean temperature (T) corresponding absolute viscosity (aV) to calculate. To the Example is the absolute viscosity (aV) by use the known relationship: aV = kV · D are estimated where aV is the absolute viscosity of the fluid, kV is the kinematic Viscosity of the fluid and D is the density of the fluid.

Dann können die Mittelwerte des Druckes (P₁), des Druckes (P₂), des Volumenstromes (F) und die absolute Viskosität (aV) dazu verwendet werden, um die Hagen-Poiseuille-Gleichung zu lösen und den Kalibrationskoeffizienten (C) zu bestimmen. Vorzugsweise wird die Hagen-Poiseuille-Gleichung dargestellt als: C = aV·F/(P1 – P2). Der Kalibrationskoeffizient (C) des Systems 1 kompensiert Temperaturdifferenzen in dem Fluid und Rohrabmessungs- und -geometriedifferenzen bei verschiedenen Punkten in dem System 1, die die On-Line-Messung der Fluidviskosität beeinflussen.Then the averages of the pressure (P ₁ ), the pressure (P ₂ ), the volumetric flow (F) and the absolute viscosity (aV) can be used to solve the Hagen-Poiseuille equation and the calibration coefficient (C) determine. Preferably, the Hagen-Poiseuille equation is represented as: C = aV * F / (P1-P2). The calibration coefficient (C) of the system 1 compensates for temperature differences in the fluid and tube dimension and geometry differences at various points in the system 1 that affect the on-line measurement of fluid viscosity.

On-Line-Bestimmung der FluidviskositätOn-line determination of fluid viscosity

Unter Verwendung der charakterisierten Eigenschaften des Fluids und des Kalibrationskoeffizienten (C) des Systems 1 kann die Fluidviskosität kontinuierlich in Echtzeit bestimmt werden, während das Fluid in dem System abgebaut wird. Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft On-Line-Verfahren zum Schätzen der kinematischen Viskosität (kV_standard) eines Schmierfluids bei einer Standardtemperatur (T_standard). Hierbei bezieht sich die Standardtemperatur (T_standard) auf eine spezifizierte Temperatur, die dazu verwendet wird, um die Fluideigenschaften in einer standardisierten Weise zu vergleichen. Zum Beispiel ist es üblich, die kinematische Viskosität (kV_standard) von industriellen Schmiermitteln bei Standardtemperaturen (T_standard) wie etwa 40°C oder 100°C anzugeben.Using the characterized properties of the fluid and the calibration coefficient (C) of the system 1 For example, the fluid viscosity can be continuously determined in real time while the fluid in the system is being degraded. One aspect of the present invention provides on-line methods for estimating the kinematic viscosity (kV _standard ) of a lubricating fluid at a standard temperature (T _standard ). Here, the standard temperature (T _standard ) refers to a specified temperature which is used to compare the fluid properties in a standardized manner. For example, it is common to specify the kinematic viscosity (kV _standard ) of industrial lubricants at standard temperatures (T _standard ) such as 40 ° C or 100 ° C.

Gemäß einem Verfahren umfassst das Bestimmen der kinematischen Viskosität (kV_standard) des Fluids in dem System 1: Bestimmen der absoluten Viskosität (aV) des Fluids bei einem Abschnitt A in dem System 1, Messen einer Eigenschaft des Fluids (P) in diesem System 1, Bestimmen einer virtuellen Temperatur (T_V) des Fluids unter Verwendung der gemessenen Fluideigenschaft (P), Schätzen der kinematischen Viskosität (kV) des Fluids aus der absoluten Viskosität (aV) des Fluids, und Extrapolieren auf die kinematische Viskosität (kV_standard) des Fluids bei einer Standardtemperatur (T_standard) unter Verwendung der kinematischen Viskosität (kV) des Fluids und der virtuellen (T_V) des Fluids.According to one method, determining the kinematic viscosity (kV _standard ) of the fluid in the system comprises 1 By determining the absolute viscosity (aV) of the fluid at a section A in the system 1 , Measuring a property of the fluid (P) in this system 1 Determining a virtual temperature (T _V ) of the fluid using the measured fluid property (P), estimating the kinematic viscosity (kV) of the fluid from the absolute viscosity (aV) of the fluid, and extrapolating to the kinematic viscosity (kV _standard ) of the fluid Fluids at a standard temperature (T _standard ) using the kinematic viscosity (kV) of the fluid and the virtual (T _V ) of the fluid.

Vorzugsweise wird die absolute Viskosität (aV) des Fluids bei einem Abschnitt A in dem System 1 bestimmt, indem der Volumenstrom (F) des Fluids über eine gemessene Druckdifferenz (P₁ – P₂) gemessen wird und eine geeignete Viskositätsabschätzungsgleichung gelöst wird. Hierbei bezieht sich der Abschnitt A auf den Abschnitt des Systems 1, der die Punkte umgibt, bei denen die Eigenschaften des Fluids gemessen werden, um die absolute Viskosität (aV) des Fluids zu schätzen. Zum Beispiel ist bei Bezug auf 2 der Abschnitt A derjenige Abschnitt des Systems 1, der den ersten Ort, bei dem der Druck (P₁) gemessen wird, den zweiten Ort, bei dem der Druck (P₂) gemessen wird, und den Ort umfasst, bei dem der Volumenstrom gemessen wird. Die Viskositätsschätzungsgleichung kann irgendeine Gleichung sein, die die beobachteten Eigenschaften des Fluids mit der absoluten Viskosität (aV) des Fluids korreliert, aber ist vorzugsweise die Hagen-Poiseuille-Gleichung.Preferably, the absolute viscosity (aV) of the fluid at a portion A in the system becomes 1 determined by measuring the volume flow (F) of the fluid over a measured pressure difference (P ₁ -P ₂ ) and solving an appropriate viscosity estimation equation. Here, section A refers to the section of the system 1 surrounding the points where the properties of the fluid are measured to estimate the absolute viscosity (aV) of the fluid. For example, when referring to 2 Section A is the section of the system 1 which comprises the first location at which the pressure (P ₁ ) is measured, the second location at which the pressure (P ₂ ) is measured, and the location at which the volume flow is measured. The viscosity estimation equation may be any equation that correlates the observed properties of the fluid with the absolute viscosity (aV) of the fluid, but is preferably the Hagen-Poiseuille equation.

Die Hagen-Poiseuille-Gleichung kann zum Beispiel dargestellt werden als: aV = (P₁ – P₂)·C/F, wobei aV die absolute Viskosität des Fluids, P₁ der Druck des Fluids an dem ersten Ort in dem System 1, P₂ der Druck des Fluids an dem zweiten Ort in dem System 1 stromabwärts von dem ersten Ort, C der Kalibrationskoeffizient des Systems 1 und F der Volumenstrom des Fluids durch das System 1 ist. Daher kann die absolute Viskosität (aV) des Fluids bestimmt werden, indem die Hagen-Poiseuille-Gleichung – aV = (P₁ – P)·C/F – gelöst wird, mit der Druckmessung (P1) gemessen durch den ersten Druckwandler 3, der Druckmessung (P2) gemessen durch den zweiten Druckwandler 4, der Volumenstrommessung (F) gemessen durch das Volumenstrommessgerät 5 und dem Kalibrationskoeffizienten (C), der für das Systems 1 bestimmt worden ist. Vorzugsweise werden die Bestimmungen der absoluten Viskosität (aV_n) des Fluids in dem System 1 kontinuierlich wenigstens zehn mal pro Stunde und für wenigstens 10 Tage vorgenommen.For example, the Hagen-Poiseuille equation can be represented as: aV = (P ₁ -P ₂ ) C / F, where aV is the absolute viscosity of the fluid, P _{1 is} the pressure of the fluid at the first location in the system 1 P _{2 is} the pressure of the fluid at the second location in the system 1 downstream of the first location, C is the calibration coefficient of the system 1 and F is the volume flow of the fluid through the system 1 is. Therefore, the absolute viscosity (aV) of the fluid can be determined by solving the Hagen-Poiseuille equation - aV = (P ₁ -P) C / F - with the pressure measurement (P1) measured by the first pressure transducer 3 , the pressure measurement (P2) measured by the second pressure transducer 4 , the volume flow measurement (F) measured by the volumetric flow meter 5 and the calibration coefficient (C) used for the system 1 has been determined. Preferably, the determinations of the absolute viscosity (aV _n ) of the fluid in the system become 1 continuously at least ten times an hour and for at least 10 days.

Auch die Messungen einer Fluideigenschaft (P_n) in dem System 1 werden vorzugsweise kontinuierlich wenigstens zehn mal pro Stunde und wenigstens über 10 Tage genommen. Die Eigenschaft des Fluids (P) kann irgendeine Eigenschaft des Fluids sein, die mit der tatsächlichen Temperatur des Fluids, bei dem die Viskosität gemessen wird, korreliert ist, einschließlich, aber nicht beschränkt auf: Leitfähigkeit, Impedanz, Viskosität und eine andere Fuidtemperatur. Alternativ kann die Eigenschaft des Fluids (P) irgendeine mathematisch funktionale Kombination von Eigenschaften des Fluids sein, die mit der tatsächlichen Temperatur des Fluids, bei dem die Viskosität gemessen wird, korreliert sind, einschließlich, aber nicht beschränkt auf: Leitfähigkeit, Impedanz, Viskosität und eine andere Temperatur. Die Eigenschaft des Fluids (P) ist jedoch vorzugsweise eine andere Temperatur (T) des Fluids in dem System 1. Ferner kann die Eigenschaft des Fluids (P) mittels eines Sensors, mehrerer Sensoren oder einer Kombination von Sensoren in dem System 1 (gezeigt als Thermoelement 6 in 2) gemessen werden. Beispielsweise kann die Eigenschaft des Fuids (P) das Mittel von mehreren Temperaturmessungen (T_n) sein.Also the measurements of a fluid property (P _n ) in the system 1 are preferably taken continuously at least ten times per hour and for at least 10 days. The property of the fluid (P) may be any property of the fluid that is correlated with the actual temperature of the fluid at which the viscosity is measured, including, but not limited to, conductivity, impedance, viscosity, and another fluid temperature. Alternatively, the property of the fluid (P) may be any mathematically functional combination of properties of the fluid correlated to the actual temperature of the fluid at which the viscosity is measured, including, but not limited to: conductivity, impedance, viscosity, and another temperature. However, the property of the fluid (P) is preferably a different temperature (T) of the fluid in the system 1 , Further, the property of the fluid (P) may be by means of a sensor, multiple sensors or a combination of sensors in the system 1 (shown as a thermocouple 6 in 2 ) are measured. For example, the property of the fuel (P) may be the average of several temperature measurements (T _n ).

In einer Ausführungsform können die kontinuierlichen Bestimmungen der absoluten Viskosität (aV_n) und die Messungen einer Fluideigenschaft (P_n) (zum Beispiel Temperatur (T_n)) dazu verwendet werden, um die virtuelle Temperatur (T_Vn) des Fluids in dem System 1 zu bestimmen. Die virtuelle Temperatur (T_V) des Fluids bezieht sich auf eine effektive Temperatur des Fluids, bei dem die Viskosität gemessen wird, wobei die virtuelle Temperatur konsistent ist mit den gemessenen Eigenschaften des Fluids – wie etwa Viskosität, Druck, Volumenstrom oder eine andere Fluidtemperatur. Oft ist die virtuelle Temperatur (T_V) des Fluids verschieden von irgendeiner gemessenen Temperatur (T) des Fluids, weil sie die Unterschiede in den Fluidtemperaturmessungen (T_n) über einen Abschnitt des Systems 1 berücksichtigt.In one embodiment, the continuous determinations of absolute viscosity (aV _n ) and the measurements of fluid property (P _n ) (eg, temperature (T _n )) may be used to estimate the virtual temperature (T _Vn ) of the fluid in the system 1 to determine. The virtual temperature (T _V ) of the fluid refers to an effective temperature of the fluid at which the viscosity is measured, the virtual temperature being consistent with the measured properties of the fluid - such as viscosity, pressure, volumetric flow or other fluid temperature. Often, the virtual temperature (T _V ) of the fluid is different from any measured temperature (T) of the fluid because it accounts for the differences in fluid temperature measurements (T _n ) over a portion of the system 1 considered.

Eine virtuelle Temperatur (T_Vn) kann bestimmt werden, indem sie mit einer Messung einer Eigenschaft des Fluids (P_n) (zum Beispiel Temperatur (T_n)) korreliert wird. Eine Gleichung, die die virtuelle Temperatur (T_V) des Fluids mit einer Fluideigenschaft (P) (zum Beispiel Temperatur (T)) korreliert, kann durch Durchführung einer Regression an virtuellen Temperaturwerten (T_Vn) und Fluideigenschaftsmessungen (P_n) (zum Beispiel Temperatur (T_n)) in dem System 1 erhalten werden. Eine Regression kann irgendeiner Analyse von empirischen Daten zur Bestimmung einer funktionellen Beziehung zwischen zwei oder mehr korrelierten Variablen sein.A virtual temperature (T _Vn ) can be determined by being correlated with a measurement of a property of the fluid (P _n ) (for example, temperature (T _n )). An equation that correlates the virtual temperature (T _V ) of the fluid with a fluid property (P) (eg, temperature (T)) may be obtained by performing a regression on virtual temperature _values (T _Vn ) and fluid property measurements (P _n ) (e.g. Temperature (T _n )) in the system 1 to be obtained. A regression may be any analysis of empirical data to determine a functional relationship between two or more correlated variables.

In einer Ausführungsform werden die virtuellen Temperaturwerte (T_Vn) der Regression bestimmt, indem die kontinuierlichen Bestimmungen der absoluten Viskosität (aV_n) des Fluids mit virtuellen Temperaturwerten (T_Vn) des Fluids unter Verwendung der Gleichungen der Dichte und der kinematischen Viskosität charakterisiert für das Fluid korreliert werden. Zuerst können beispielsweise Dichtewerte (D_n) entsprechend der kontinuierlich gemessenen Fluideigenschaft (P_n) (zum Beispiel Temperatur (T_n)) unter Verwendung der Dichtegleichung charakterisiert für das Fluid (zum Beispiel T_n = a + b·D_n) bestimmt werden. Dann können unter Verwendung dieser Dichtewerte (D_n) und der bekannten Beziehung: kV_n = aV_n/D_n die absoluten Viskositätsmessungen (aV_n) des Fluids mit den entsprechenden kinematischen Viskositätswerten (kV) korreliert werden. Für jeden bestimmten kinematischen Viskositätswert (kV) entsprechend den kontinuierlichen absoluten Viskositätsbestimmungen (aV_n) und den Fluideigenschaftsmessungen (P_n) (zum Beispiel Temperatur (T_n)) wird ein virtueller Temperaturwert (T_Vn) unter Verwendung der kinematischen Viskositätsgleichung (zum Beispiel Walther-MacCaull-Gleichung), die für das Fluid charakterisiert ist, berechnet. So können die virtuellen Temperaturwerte (T_Vn) für die Regression der virtuellen Temperatur (T_V) des Fluids in einer Eigenschaft des Fluids (P) (zum Beispiel Temperatur (T)) bestimmt werden.In one embodiment, the virtual temperature values (T _Vn ) of the regression are determined by characterizing the continuous determinations of the absolute viscosity (aV _n ) of the fluid with virtual temperature _values (T _Vn ) of the fluid using the equations of density and kinematic viscosity Fluid are correlated. First, for example, density values (D _n ) corresponding to the continuously measured fluid property (P _n ) (for example, temperature (T _n )) using the density equation characterized for the fluid (for example, T _n = a + b × D _n ) can be determined. Then, using these density values (D _n ) and the known relationship: kV _n = aV _n / D _n, the absolute viscosity measurements (aV _n ) of the fluid can be correlated with the corresponding kinematic viscosity values (kV). For each particular kinematic viscosity value (kV) corresponding to the continuous absolute viscosity determinations (aV _n ) and the fluid property measurements (P _n ) (for example, temperature (T _n )), a virtual temperature _value (T _Vn ) is determined using the kinematic viscosity equation (for example Walther Macacall equation), which is characterized for the fluid. Thus, the virtual temperature _values (T _Vn ) for the regression of the virtual temperature (T _V ) of the fluid in a property of the fluid (P) (for example, temperature (T)) can be determined.

Sobald die kontinuierlichen Messungen der Fluideigenschaft (P_n) (zum Beispiel Temperatur (T_n)) und die entsprechenden virtuellen Temperaturwerte (T_Vn) des Fluids gesammelt sind, kann eine Regression an dem Datensatz durchgeführt werden, um eine Beziehung zu bestimmen, die die Fluideigenschaftsmessungen (P_n) (zum Beispiel Temperatur (T_n)) mit den virtuellen Temperaturwerten (T_Vn) korreliert. Die Beziehung, die die empirischen Datenpunkte (P_n) und (T_Vn) korreliert kann irgendeine konventionelle mathematische Beziehung sein. Zum Beispiel kann eine lineare Beziehung – wie etwa T_Vn = a + b·P_n, wobei a und b Konstanten sind, die am besten zu den empirischen Datenpunkten (P_n) und (T_Vn) passen – dazu verwendet werden, um die Fluideigenschaft (P) (zum Beispiel Temperatur (T)) und die virtuelle Temperatur des Fluids (T_V) miteinander zu korrelieren.Once the continuous measurements of the fluid property (P _n ) (for example, temperature (T _n )) and the corresponding virtual temperature values (T _Vn ) of the fluid are collected, a regression can be performed on the dataset to determine a relationship that the Fluid property measurements (P _n ) (for example, temperature (T _n )) correlate with the virtual temperature _values (T _Vn ). The relationship that the em can be any conventional mathematical relationship, correlated to P (P _n ) and (T _Vn ). For example, a linear relationship - such as T _Vn = a + b * P _n , where a and b are constants that best fit the empirical data points (P _n ) and (T _Vn ) - can be used to calculate the Fluid property (P) (for example, temperature (T)) and the virtual temperature of the fluid (T _V ) to correlate with each other.

Gemäß einer Ausführungsform kann, nachdem das Fluid durch das System 1 geflossen ist und die absoluten Viskositätsbestimmungen (aV_n) und die Fluideigenschaftsmessungen (P_n) (zum Beispiel Temperatur (T_n)) kontinuierlich wenigstens zehn mal pro Stunde für wenigstens 10 Tage durchgeführt worden sind, eine On-Line-Bestimmung der kinematischen Viskosität (KV_standard) des Fluids bei einer Standardtemperatur (T_standard) durchgeführt werden.According to one embodiment, after the fluid has passed through the system 1 the absolute viscosity measurements (aV _n ) and the fluid property measurements (P _n ) (for example temperature (T _n )) have been carried out continuously at least ten times per hour for at least 10 days, an on-line determination of the kinematic viscosity ( KV _standard ) of the fluid at a standard temperature (T _standard ).

Eine gegebene Bestimmung der absoluten Viskosität (aV_n) des Fluids und eine entsprechende Messung (P_n) (zum Beispiel Temperatur (T_n)) kann dazu verwendet werden, um die kinematische Viskosität (kV) des Fluids zu bestimmen. Zum Beispiel kann ein Dichtewert (D_n) entsprechend der Fluideigenschaft (P_n) (zum Beispiel Temperatur (T_n)) unter Verwendung der bereits charakterisierten (angepassten) Dichtegleichung für das Fluid (zum Beispiel T_n = a + b·D_n) bestimmt werden. Dann kann unter Verwendung dieses Dichtewertes (D_n) und der bekannten Beziehung: kV_n = aV_n/D_n die Bestimmung der absoluten Viskosität (aV_n) des Fluids mit einem entsprechenden kinematischen Viskositätswert (kV_n) korreliert werden.A given determination of the absolute viscosity (aV _n ) of the fluid and a corresponding measurement (P _n ) (for example, temperature (T _n )) can be used to determine the kinematic viscosity (kV) of the fluid. For example, a density value (D _n ) corresponding to the fluid property (P _n ) (for example, temperature (T _n )) may be determined using the already characterized (adjusted) density equation for the fluid (for example, T _n = a + b × D _n ) be determined. Then, using this density value (D _n ) and the known relationship: kV _n = aV _n / D _n, the determination of the absolute viscosity (aV _n ) of the fluid can be correlated with a corresponding kinematic viscosity value (kV _n ).

Sobald die kinematische Viskosität (kV) des Fluids bestimmt ist, kann sie auf eine kinematische Viskosität (kV_standard) des Fluids bei einer Standardtemperatur (T_standard) extrapoliert werden, indem vorzugweise eine virtuelle Temperatur (T_Vn) des Fluids und die wohlbekannte Walther-MacCaull-Gleichung verwendet wird. Eine virtuelle Temperatur (T_Vn) entsprechend der Fluideigenschaft (P_n) (zum Beispiel Temperatur (T_n)) kann unter Verwendung der bereits für das Fluid charakterisierten virtuellen Temperaturgleichung (zum Beispiel T_Vn = a + b·P_n) be stimmt werden. Dann kann die virtuelle Temperatur (T_Vn) mit der Walther-MacCaull-Gleichung, deren das fluidcharakterisierenden Koeffizienten A und B bereits bestimmt sind, verwendet werden (d. h. log₁₀(log₁₀(kV_n + 0.7)) = A – B·log₁₀(T_Vn)). Eine On-Line durchgeführte Messung der kinematischen Viskosität (kV_n) kann auf eine kinematische Viskosität (kVstandard) bei einer Standardtemperatur (T_standard) unter Verwendung der Walther-MacCaull-Gleichung wie folgt extrapoliert werden:

wobei A und B die zur Charakterisierung des Fluids bestimmten Koeffizienten sind. Um zum Beispiel eine On-Line-Messung der kinematischen Viskosität (kV_n) auf eine kinematische Viskosität (kV_standard) bei einer Standardtemperatur (T_standard) von 40°C = 313,15 K zu extrapolieren, lautet die Gleichung

Once the kinematic viscosity (kV) of the fluid is determined, it can be extrapolated to a kinematic viscosity (kV _standard ) of the fluid at a standard temperature (T _standard ), preferably by a virtual temperature (T _Vn ) of the fluid and the well-known Walther- MacCaull equation is used. A virtual temperature (T _Vn ) corresponding to the fluid property (P _n ) (for example, temperature (T _n )) may be determined using the virtual temperature _equation already characterized for the fluid (for example, T _Vn = a + b * P _n ) , Then, the virtual temperature (T _Vn ) can be used with the Walther-MacCaull equation whose fluid-characterizing coefficients A and B are already determined (ie log ₁₀ (log ₁₀ (kV _n + 0.7)) = A-B * log ₁₀ (T _Vn )). An on-line kinematic viscosity (kV _n ) measurement can be extrapolated to kinematic viscosity (kVstandard) at a standard temperature (T _standard ) using the Walther-MacCaull equation as follows:

where A and B are the coefficients used to characterize the fluid. For example, to extrapolate an on-line measurement of kinematic viscosity (kV _n ) to a kinematic viscosity (kV _standard ) at a standard temperature (T _standard ) of 40 ° C = 313.15 K, the equation is

Die kinematische Viskosität (kV_standard) bei einer festen Standardtemperatur (T_standard) (zum Beispiel 40°C) ist als Funktion der Zeit typischerweise konstant, wenn sich die Fluidzusammensetzung nicht ändert. Wenn sich die Fluidzusammensetzung langsam ändert, beeinträchtigt für kleine Fluidveränderungen (zum Beispiel Abbau) das –B (Steigung) typischerweise nicht den Veränderungsdetektionsprozess. Die kinematische Viskosität (kV_standard) bei einer festen Standardtemperatur (T_standard) (zum Beispiel 40°C) als Funktion eines gegebenen Messpaars (kV_n, T_Vn) kann aus der umgestellten Walther-Gleichung berechnet werden: log10(log10(kVstandard + 0.7) = log10(log10(kVn + 0.7)) – B(log10) – log10(Tstandard))oder

The kinematic viscosity (kV _standard ) at a fixed standard temperature (T _standard ) (for example 40 ° C) is typically constant as a function of time if the fluid composition does not change. As the fluid composition changes slowly, for small fluid changes (eg, degradation), the B (slope) typically does not interfere with the change detection process. The kinematic viscosity (kV _standard ) at a fixed standard temperature (T _standard ) (for example 40 ° C) as a function of a given pair of measurements (kV _n , T _Vn ) can be calculated from the converted Walther equation: log 10 (log 10 (kV default + 0.7) = log 10 (log 10 (kV n + 0.7)) - B (log 10 ) - log 10 (T default )) or

Wobei kV_n eine On-Line-bestimmte kinematische Viskosität des Fluids ist, T_actual die Fluidtemperatur an dem Punkt ist, bei dem die Viskosität gemessen wird, und B ein für das Fluid wie oben beschrieben spezifischer Koeffizient ist.Where kV _{n is} an on-line specific kinematic viscosity of the fluid, T _{actual is} the fluid temperature at the point where the viscosity is measured, and B is a coefficient specific to the fluid as described above.

Die Walther-MacCaull-Gleichung verwendet die Fluidtemperatur im System 1 an dem Punkt, bei dem die Fluidviskosität gemessen wird. Die Temperatur am Punkt der Viskositätsmessung kann jedoch schwer zu messen sein. Ferner wird in dem beispielhaft in 2 dargestellten System 1 die Viskosität nicht tatsächlich gemessen, sondern wird eher mit der Hagen-Poiseuille-Gleichung unter Verwendung von anderen gemessenen Fluideigenschaften (zum Beispiel Volumenstrom, Druck und dergleichen) an verschiedenen Punkten in dem System 1 approximiert. In der Ausführungsform von 2 gibt es keinen tatsächlichen Punkt der Viskositätsmessung, bei dem eine Temperatur gemessen werden kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die virtuelle Temperatur (T_Vn) des Fluids verwendet, um die kinematische Viskosität (kV_standard) bei einer festen Standardtemperatur (T_standard) zu bestimmen, anstatt der Fluidtemperatur an dem Punkt, bei dem die Viskosität des Fluid gemessen wird. Daher lautet die Walther-MacCaull-Gleichung, die zur Bestimmung der kinematischen Viskosität (kV_standard) bei einer festen Standardtemperatur (T_standard) verwendet wird:

The Walther-MacCaull equation uses the fluid temperature in the system 1 at the point where the fluid viscosity is measured. However, the temperature at the point of viscosity measurement can be difficult to be measured. Further, in the example of 2 illustrated system 1 The viscosity is not actually measured, but rather is measured using the Hagen-Poiseuille equation using other measured fluid properties (eg, volumetric flow, pressure, and the like) at various points in the system 1 approximated. In the embodiment of 2 There is no actual point of viscosity measurement where a temperature can be measured. According to the present invention, the virtual temperature (T _Vn ) of the fluid is used to determine the kinematic viscosity (kV _standard ) at a standard fixed temperature (T _standard ), rather than the fluid temperature at the point where the viscosity of the fluid is measured , Therefore, the Walther-MacCaull equation used to determine kinematic viscosity (kV _standard ) at a fixed standard temperature (T _standard ) is:

Vorzugsweise wird die kinematische Viskosität des Fluids (kV_standard) bei einer Standardtemperatur (T_standard) kontinuierlich in Echtzeit bestimmt, um den Grad des Fluidabbaus im System 1 zu überwachen.Preferably, the kinematic viscosity of the fluid (kV _standard ) at a standard temperature (T _standard ) is continuously determined in real time to determine the degree of fluid degradation in the system 1 to monitor.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung können, wenn die kontinuierlichen Fluideigenschaftsmessungen (P_n) Fluidtemperaturmessungen (T_n) sind, die Fluidtemperaturmessungen (T_n) dazu verwendet werden, um die Koeffizienten (A und B, a und b) der kinematischen Viskositätsgleichung (zum Beispiel Walther-MacCaull-Gleichung) und der Dichtegleichung, die das Fluid charakterisieren, zu aktualisieren. Wenn das Fluid in dem System 1 abgebaut wird, können sich die Werte dieser Koeffizienten (A und B, a und b) verändern. Es kann auch notwendig sein, diese Koeffizienten zu aktualisieren, so dass die Bestimmungen der Fluidviskosität sich auf Fluktuationen in den Betriebsbedingungen des Systems 1 einstellen. Zum Beispiel kann die Schwelle für die Aktualisierung der Koeffizienten eine Veränderung von 5°C zwischen Temperaturmessungen (T_n) sein. Dann können neue Temperaturmessungen (T_n) und entsprechende absolute Viskositätsbestimmungen (aVn) wenigstens zehn mal pro Stunde für wenigstens 12 Stunden gesammelt werden, um die Koeffizienten (A und B, a und b) der kinematischen Viskositätsgleichung (zum Beispiel Walther-MacCaull-Gleichung) und der Dichtegleichung, die das Fluid charakterisieren, zu aktualisieren. Neue Koeffizienten (A und B, a und b) der kinematischen Viskositätsgleichung (zum Beispiel Walther-MacCaull-Gleichung) und der Dichtegleichung können in derselben Weise wie oben beschrieben bestimmt werden. Auf diese Weise können genauere Bestimmungen der kinematischen Fluidviskosität (kV_standard) bei einer Standardtemperatur (T_standard) erreicht werden.According to another aspect of the invention, when the continuous fluid property measurements (P _n ) are fluid temperature measurements (T _n ), the fluid temperature measurements (T _n ) can be used to calculate the coefficients (A and B, a and b) of the kinematic viscosity equation (e.g. Example, Walther-MacCaull equation) and the density equation that characterizes the fluid. If the fluid in the system 1 the values of these coefficients (A and B, a and b) can change. It may also be necessary to update these coefficients so that the determinations of fluid viscosity are based on fluctuations in the operating conditions of the system 1 to adjust. For example, the threshold for updating the coefficients may be a 5 ° C change between temperature measurements (T _n ). Then, new temperature measurements (T _n ) and corresponding absolute viscosity determinations (aVn) can be collected at least ten times per hour for at least 12 hours to obtain the coefficients (A and B, a and b) of the kinematic viscosity equation (for example Walther-MacCaull Equation ) and the density equation that characterizes the fluid. New coefficients (A and B, a and b) of the kinematic viscosity equation (for example Walther-MacCaull equation) and the density equation can be determined in the same way as described above. In this way, more accurate determinations of kinematic fluid viscosity (kV _standard ) at a standard temperature (T _standard ) can be achieved.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung können auch Sensoren in das System 1 eingebaut werden, um laminare und turbulente Strömungszustände zu erfassen und zu signalisieren. Wenn Sensoren in dem System 1 zum Beispiel feststellen, dass die Strömung des Fluids durch das System 1 laminar ist, dann würde zugelassen werden, dass das Verfahren der Bestimmung der Viskosität der vorliegenden Erfindung weiter fortgeführt wird. Wenn die Sensoren des Systems 1 jedoch feststellen, dass die Fluidströmung durch das System 1 turbulent ist, dann würde die Viskositätsbestimmung unterbrochen, bis wieder laminare Strömungsbedingungen erfasst und an einen geeigneten Datenprozessor (nicht gezeigt in 2) gemeldet worden sind.According to yet another aspect of the invention, sensors may also be incorporated into the system 1 be installed to detect and signal laminar and turbulent flow conditions. If sensors in the system 1 For example, notice that the flow of fluid through the system 1 is laminar, then it would be allowed to continue the process of determining the viscosity of the present invention. If the sensors of the system 1 however, notice that the fluid flow through the system 1 is turbulent, then the viscosity determination would be interrupted until laminar flow conditions are again detected and sent to a suitable data processor (not shown in US Pat 2 ) have been reported.

Gemäß einem anderen Verfahren kann das Bestimmen der kinematischen Viskosität (kV_standard) bei einer Standardtemperatur (T_standard) die Messung von wenigstens zwei Fluideigenschaften (P_i, P_ii) in dem System 1 anstelle nur einer Fluideigenschaft (P) beinhalten. Ferner wird die virtuelle Temperatur (T_V) des Fluids unter Verwendung der Messungen der wenigstens zwei Fluideigenschaften ((P_in, P_iin)) bestimmt.According to another method, determining the kinematic viscosity (kV _standard ) at a standard temperature (T _standard ) may include measuring at least two fluid properties (P _i , P _ii ) in the system 1 instead of just one fluid property (P). Further, the virtual temperature (T _V ) of the fluid is determined using the measurements of the at least two fluid properties ((P _in , P _in )).

Die Fluideigenschaften (P_i, P_ii) können irgendwelche Eigenschaften des Fluids sein, die mit der Temperatur des Fluids korreliert sind, bei der die Fluidviskosität gemessen wird, einschließlich, aber nicht beschränkt auf: Leitfähigkeit, Impedanz, Viskosität, und eine andere Fluidtemperatur. In einer Ausführungsform können die Fluideigenschaften (P_i, P_ii) mehrere Fluidtemperaturen gemessen an verschiedenen Punkten in dem System 1 sein. Die Fluideigenschaften (P_i, P_ii) können bei verschiedenen Punkten in dem System 1 gemessen werden und können durch einen Sensor, mehrere Sensoren oder eine Kombination von Sensoren gemessen werden. Vorzugsweise werden die Messungen der Fluideigenschaften (P_in, P_iin) kontinuierlich wenigstens 10 mal pro Stunde und für wenigstens zehn Tage aufgenommen.The fluid properties (P _i , P _ii ) may be any properties of the fluid correlated to the temperature of the fluid at which the fluid viscosity is measured, including, but not limited to, conductivity, impedance, viscosity, and another fluid temperature. In one embodiment, the fluid properties (P _i , P _ii ) may be a plurality of fluid temperatures measured at various points in the system 1 be. The fluid properties (P _i , P _ii ) may be at different points in the system 1 can be measured by a sensor, multiple sensors or a combination of sensors. Preferably, the measurements of fluid properties (P _in, P _in ) are recorded continuously at least 10 times per hour and for at least 10 days.

Dann kann eine virtuelle Temperatur (T_Vn) bestimmt werden, indem sie mit Messungen der Fluideigenschaften (P_in, P_iin) in dem System 1 korreliert werden. Eine Gleichung, die die virtuelle Temperatur (T_V) des Fluids mit den Fluideigenschaften (P_in, P_iin) korreliert, kann erhalten werden, indem eine Regression an den virtuellen Temperaturwerten (T_Vn) und den Messungen der Fluideigenschaften (P_in, P_iin) in dem System 1 durchgeführt wird. Die virtuellen Temperaturwerte (T_Vn) der Regression könn ne wie in den Ausführungsformen oben beschrieben erhalten werden.Then, a virtual temperature (T _Vn ) can be determined by taking measurements of the fluid properties (P _in , P _in ) in the system 1 be correlated. An equation (T _V) correlates the virtual temperature of the fluid with the fluid properties (P _in, P _iin) can be obtained by applying a regression to the virtual temperature values (T _Vn) and the measurements of the fluid properties (P _in, P _iin ) in the system 1 Runaway leads. The virtual temperature values (T _Vn ) of the regression can be obtained as described in the embodiments above.

Sobald kontinuierlich Messungen der Fluideigenschaften (P_in, P_iin) und entsprechende virtuelle Temperaturwerte (T_Vn) des Fluids gesammelt sind, kann eine Regression auf dem Datensatz durchgeführt werden, um eine Beziehung zu bestimmen, die die Messungen der Fluideigenschaften (P_in, P_iin) mit den virtuellen Temperaturwerten (T_Vn) korreliert. Die die empirischen Datenpunkte (P_in, P_iin) und (T_Vn) korrelierende Beziehung kann irgendeine konventionelle mathematische Beziehung sein.As measurements of the fluid properties (P _in , P _in ) and corresponding virtual temperature values (T _Vn ) of the fluid are continuously collected, a regression can be performed on the data set to determine a relationship that will affect the measurements of the fluid properties (P _in , P _iin ) is correlated with the virtual temperature _values (T _Vn ). The relationship correlating the empirical data points (P _in , P _in ) and (T _Vn ) may be any conventional mathematical relationship.

Beispielexample

Um die Schwierigkeiten bei der Bestimmung der kinematischen Viskosität unter Verwendung von gemessenen Temperaturwerten zu illustrieren, wurde die kinematische Viskosität des Fluids (kV_standard) für eine Reihe von kV_n, T_n Paaren mit der folgenden Prozedur berechnet. Es wurde eine Probe eines in einem kontinuierlichen System zirkulierenden Fluids genommen und unter Laborbedingungen dahingehend charakterisiert, dass es eine kinematische Viskosität bei 100°C von 18,79 cSt (18,79 × 10^–6 m²/s), eine kinematische Viskosität bei 40°C von 217,2 cSt (217,2 × 10^–6 m²/s) und eine Dichte bei 60°F von 0,890 g/ml (0,890 × 10³ kg/m³). Die Walther-MacCaull-Gleichung wurde mit diesen Viskositätswerten angepasst, um die konstanten A und B zu erhalten: A = 8,8387 und B = –3,3937. Es wurde eine Periode relativer Temperaturstabilität ausgewählt, um einen appoximierten Wert des Fließwiderstandes der Rohre des Zirkulationssystems zu erhalten. Unter Anwendung der Hagen-Poiseuille-Gleichung aV = (P₁ – P₂)·C/F, bei einer mittleren Fluidtemperatur von 56,13°C wurde ein Wert für (P₁ – P₂)/F von etwa 3 approximiert, was einen approximierten Wert für den Kalibrationskoeffizienten (C) von etwa 31 ergab. Unter Anwendung dieser Konstanten in der Hagen-Poiseuille-Gleichung wurde die absolu te Viskosität (aV_n) für eine Periode von 30 Tagen On-Line berechnet und die kinematische Viskosität (kV_n) wurde durch Dividieren der absoluten Viskosität (aV_n) durch die Dichte (D_n) des Fluids approximiert. Die kinematische Viskosität (kV) wurde dann auf die kinematische Viskosität (kV_standard) bei 40°C (T_standard) unter Verwendung der folgenden Gleichung extrapoliert:

To illustrate the difficulties in determining kinematic viscosity using measured temperature values, the kinematic viscosity of the fluid (kV _standard ) was calculated for a series of kV _n , T _n pairs using the following procedure. A sample of fluid circulating in a continuous system was taken and characterized under laboratory conditions to have a kinematic viscosity at 100 ° C of 18.79 cSt (18.79 x 10 ^-6 m ² / s), a kinematic viscosity at 40 ° C of 217.2 cSt (217.2 x 10 ^-6 m ² / s) and a density at 60 ° F of 0.890 g / ml (0.890 x 10 ³ kg / m ³ ). The Walther-MacCaull equation was adjusted with these viscosity values to obtain the constant A and B: A = 8.8387 and B = -3.3937. A period of relative temperature stability was selected to obtain an appoximated value of the flow resistance of the tubes of the circulation system. Using the Hagen-Poiseuille equation aV = (P ₁ -P ₂ ) .C / F, at an average fluid temperature of 56.13 ° C., a value for (P ₁ -P ₂ ) / F of approximately 3 was approximated. giving an approximate value for the calibration coefficient (C) of about 31. Using these constants in the Hagen-Poiseuille equation, the absolu te viscosity (aV _n) has been calculated on-line for a period of 30 days, and the kinematic viscosity (kV _n) was calculated by dividing the absolute viscosity (aV _s) by Density (D _n ) of the fluid approximated. Kinematic viscosity (kV) was then extrapolated to kinematic viscosity (kV _standard ) at 40 ° C (T _standard ) using the following equation:

Wie durch den Graphen in 3 gezeigt ergab diese Prozedur eine unbefriedigende Standardabweichung von 9,34 cSt, was aber vernünftig ist, wenn man die Schwierigkeiten bei der Temperaturmessung (T_n) zusätzlich zu der Zusammenwirkung aller Messfehler (zum Beispiel bei Volumenstrom, Druck, Temperatur) bedenkt.As indicated by the graph in 3 As shown, this procedure gave an unsatisfactory standard deviation of 9.34 cSt, which is reasonable considering the difficulties in measuring temperature (T _n ) in addition to the interaction of all measurement errors (for example, in volumetric flow, pressure, temperature).

Die virtuelle Temperatur (T_Vn) wurde dann verwendet, um die kinematische Viskosität (kV_standard) bei 40°C (T_standard) über die gesamte Periode von 30 Tagen in einer sehr ähnlichen Weise wie der oben beschriebenen Prozedur zu schätzen.The virtual temperature (T _Vn ) was then used to estimate kinematic viscosity (kV _standard ) at 40 ° C (T _standard ) over the entire 30 day period in a very similar manner to the procedure described above.

Zunächst wurde eine Funktion der virtuellen Temperatur (T_V) durch Rückrechnung einer Folge von virtuellen Temperaturwerten (T_Vn) aus einer Reihe von gemessenen absoluten Viskositätswerten (aV_n) erhalten, so dass die virtuellen Temperaturwerte (T_Vn) diejenigen Temperaturen repräsentieren, die die gemessenen absoluten Viskositätswerte (aV_n) ergeben würden:

First, a function of the virtual temperature (T _V ) was obtained by recalculating a sequence of virtual temperature values (T _Vn ) from a series of measured absolute viscosity values (aV _n ) such that the virtual temperature values (T _Vn ) represent those temperatures which are the measured absolute viscosity values (aV _n ) would result:

Dann wurde die Funktion T_Vn = a + b·T_n durch eine einfache lineare Regression der virtuellen Temperaturwerte (T_Vn) und der gemessenen Temperaturwerte (T_n) erhalten.Then, the function T _Vn = a + b * T _{n was} obtained by a simple linear regression of the virtual temperature values (T _Vn ) and the measured temperature values (T _n ).

Dann wurde die lineare Funktion T_Vn = a + b·T_n verwendet, um die kinematische Viskosität (kV_standard) bei 40°C (T_standard) zu schätzen. Eine Periode von einem Tag (zwischen Tag 1 und Tag 2) wurde verwendet, um die Koeffizienten der virtuellen Temperaturgleichung unter Abdeckung eines Temperaturbereichs (zum Beispiel 46°C bis 62°C) zu schätzen, der ausreichend ist, um die Konstanten a und b für die Regression zu erzeugen. 4 zeigt die tatsächlich gemessenen Temperaturen (T_n), die aus den kinematischen Viskositätsbestimmungen (kV_n) zurückgerechneten virtuellen Temperaturwerte (T_Vn) und die vorhergesagten virtuellen Temperaturwerte (T_Vn), die unter Verwendung der oben definierten virtuellen Temperaturfunktionen erhalten wurden. Wie gezeigt folgten die vorhergesagten virtuellen Temperaturwerte (T_Vn) den zurückgerechneten virtuellen Temperaturwerten (T_Vn) viel besser als die tatsächlich gemessenen Temperaturen (T_n). Für diese besonderen Beispiele waren die Koeffizienten für die Gleichung T_Vn = a + b·T_n: a = –4,4129, = 1,0804.Then, the linear function T _Vn = a + b * T _{n was} used to estimate the kinematic viscosity (kV _standard ) at 40 ° C (T _standard ). A period of one day (between day 1 and day 2) was used to estimate the coefficients of the virtual temperature equation covering a temperature range (for example 46 ° C to 62 ° C) sufficient to satisfy the constants a and b to generate for the regression. 4 11 shows the actual measured temperatures (T _n ), the virtual temperature values (T _Vn ) _recalculated from the kinematic viscosity determinations (kV _n ) and the predicted virtual temperature _values (T _Vn ) obtained using the virtual temperature functions defined above. As shown, the predicted virtual temperature values (T _Vn ) followed the recalculated virtual temperature values (T _Vn ) much better than the actual measured temperatures (T _n ). For these particular examples, the coefficients for the equation T _Vn = a + b * T _n : a = -4.4129, = 1.0804.

Wie durch den Graphen in 5 gezeigt wird, führte diese Schätzung der virtuellen Viskositätstemperatur zu einer 20% Verbesserung der Standardabweichung der Vorhersagen und zu einer Reduktion eines systematischen Fehlers über die Periode von 30 Tagen (Standardabweichung = 9,35 cSt, systematische Abweichung = –3,15 cSt mit gemessener Temperatur; Standardabweichung = 7,52 cSt, systematische Abweichung = 0,81 cSt mit der virtuellen Temperatur).As indicated by the graph in 5 is shown, this estimate of the virtual viscosity temperature resulted in a 20% improvement in the standard deviation of the predictions and a reduction of a systematic error over the period of 30 days (standard deviation = 9.35 cSt, systematic deviation = -3.15 cSt with measured temperature Standard deviation = 7.52 cSt, systematic deviation = 0.81 cSt with the virtual temperature).

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Walther, C., "The Variation of Viscosity with Temperature-I, II, III," Petroleum and Tar, Vol. 5, 1928, p. 510, 526, 614 [0026]

Claims

An on-line method for estimating the kinematic viscosity (kV _standard ) of a fluid flowing through a system, comprising: determining an absolute viscosity (aV) of the fluid at a portion A in the system, a property of the fluid (P) in FIG is measured at the system, a virtual temperature (T _V ) of the fluid at section A using the measured property of the fluid (P) with a relationship that the property of the fluid (P) with the virtual temperature (T _V ) of the fluid Section A is determined, a kinematic viscosity (kV) of the fluid is estimated from the absolute viscosity (aV) of the fluid at section A, and the kinematic viscosity (kV _standard ) of the fluid at a standard temperature (T _standard ) using the kinematic viscosity (kV) of the fluid, the virtual temperature (T _V ) of the fluid and a relationship that matches the fluid temperature with the kinematic viscosity of the fluid profiled.

The method of claim 1, wherein in determining the absolute viscosity (aV), a pressure (P ₁ ) of the fluid at a first location in a system is determined, a pressure (P ₂ ) of the fluid at a second location in the system downstream of in the first location, the volume flow (F) of fluid through the system is determined, a calibration coefficient (C) of the system is determined, and aV is determined using the Hagen-Poiseuille law.

The method of claim 2, wherein the Hagen-Poiseuille law is represented by the equation: aV = (P ₁ -P ₂ ) * C / F.

The method of claim 2, wherein determining the pressure (P ₁ ) includes taking pressure measurements of the fluid at the first location in the system over a period having a range of fluid temperatures and obtaining a mean pressure measurement, determining the pressure (P ₁ ). P ₂ ) includes taking pressure measurements of the fluid at the second location in the system over the period and obtaining a mean pressure measurement, determining the volume flow (F), taking volume flow measurements of the fluid through the system over the period, and obtaining a mean volumetric flow measurement and determining the calibration coefficient (C) includes measuring the temperature (T) of the fluid in the system, identifying an absolute viscosity (aV _n ) of the fluid corresponding to the measured temperature (T) of the fluid using a relationship that satisfies the relationship absolute viscosity of the fluid correlates with fluid temperature, and C using the relationship: C = aV _n · F / (P ₁ -P ₂ ).

The method of claim 1, wherein the determination of the virtual temperature (T _V) of the fluid at section A includes, to characterize a relationship that correlates the temperature and the fluid property under controlled laboratory conditions, at least three measurements (P _n) of the fluid property in the system to estimate, which cover an operating fluid temperature range for the system, the virtual temperature values (T _Vn ) of the fluid at section A corresponding to the measurements (P _n ) of fluid property in the system using the characterized relationship representing the temperature and the fluid property correlates a relationship that correlates the fluid property and the virtual temperature of the fluid using the at least three property measurements (P _n ) and corresponding to the virtual temperature values (T _Vn ), and the virtual temperature (T _V ) of the Fluids at section A of the system using the meter a fluid property (P) and the characterized relationship that correlates the fluid property and the virtual temperature of the fluid.

The method of claim 1, wherein determining the virtual temperature (T _V ) of the fluid at portion A includes characterizing a relationship that correlates temperature and fluid property under controlled laboratory conditions, include at least three measurements (P _n ) of the fluid property in the system spanning a fluid working temperature range for the system; virtual temperature values (T _Vn ) of the fluid at portion A corresponding to measurements (P _n ) of the fluid property in the system using the characterized relationship between the fluid property and the fluid temperature, estimate linear regression coefficients a and b for the relationship: T _Vn = a + b * P _n that best fit the at least three corresponding property measurements (P _n ) and temperature values (T _Vn ) , and to determine the virtual temperature (T _V ) of the fluid at section A of the system from the relationship: T _V = a + b * P.

A method according to claim 5 or 6, wherein the fluid property (P) in the system is one of a group of properties that are correlated with the temperature of the fluid, including, but not limited to: conductivity, impedance and viscosity.

A method according to claim 5 or 6, wherein the fluid property (P) in the system a mathematical functional combination of two or more properties from a group of properties includes, which are correlated with the fluid temperature, including, but not limited to: conductivity, impedance, Viscosity and temperature.

The method of claim 1, wherein the relationship, the the fluid temperature with the kinematic viscosity of Fluids, which is Walther MacCaull's equation.

The method of claim 1, wherein estimating the kinematic viscosity (kV) includes estimating a density (D) of the fluid at portion A using the virtual temperature (T _V ) of the fluid at portion A and a relationship determining the fluid temperature correlates fluid density, and kV using the absolute viscosity (aV) of the fluid, the density (D) of the fluid and a relationship that correlates the absolute viscosity and the density of the fluid with the kinematic viscosity of the fluid.

The method of claim 1, wherein estimating the kinematic viscosity (kV) includes estimating a density (D) of the fluid at portion A using the virtual temperature (T _V ) of the fluid at portion A and a characterized relationship that determines the density and the temperature of the fluid is correlated, and kV is determined from the relationship: kV = aV / D.

An on-line method for estimating the kinematic viscosity (kV _standard ) of a fluid flowing through a system, wherein an absolute viscosity (aV) of the fluid at a portion A in the system is determined, a temperature (T) of the fluid in the system System, a virtual temperature (T _V ) of the fluid at section A is determined using the measured temperature (T) with a relationship that determines the temperature (T _B ) of the fluid at point B with the virtual temperature (T _V ) the fluid at section A is correlated, the kinematic viscosity (kV) of the fluid is estimated from the absolute viscosity (aV) of the fluid at section A, and the kinematic viscosity (kV _standard ) of the fluid at a standard temperature (T _standard ) is extrapolated to the kinematic viscosity (kV) of the fluid, the virtual temperature (T _V ) of the fluid, and a relationship that correlates the fluid temperature with the kinematic viscosity of the fluid ert.

The method of claim 12, wherein determining the virtual temperature (T _V ) of the fluid at portion A includes correlating a relationship that correlates the kinematic viscosity and the temperature of the fluid and a relationship that determines the density and temperature of the fluid by measuring at least two corresponding sets of kinematic viscosity, density and temperature values under controlled laboratory conditions, and using equations for extrapolation of kinematic viscosity or density, at least three corresponding pairs of absolute viscosity values (aV _n ) of the fluid at section A in the system and the temperature (T _n ) of the fluid in the system spanning an operating temperature range for the system to estimate kinematic viscosity values (kV _n ) representing the absolute viscosity values (aV _n ) of the fluid at section A in the system by corresponding density values (D _n ) of the fluid are approximated using the measured temperature values (T _n ) of the fluid in the system and the characterized density / temperature relationship of the fluid, and the kinematic viscosity values (kV _n ) from the relationship: kV _n = aV _n / D _n , corresponding virtual temperature values (T _Vn ) of the fluid at section A are estimated from the estimated kinematic viscosity values (kV _n ) using the characterized relationship between kinematic viscosity and temperature of the fluid, linear regression coefficients a and b for the relationship: T _Vn = a + b · T _n , which best fit the three corresponding sets of temperature values (T _Vn ) and (T _n ), and the virtual temperature (T _V ) of the fluid at section A of the system from the relationship T _V = a + b · T to determine.

The method of claim 12, wherein determining the virtual temperature (T _V ) of the fluid at portion A of the system includes determining a relationship that correlates the kinematic viscosity and temperature of the fluid and a relationship that characterizes density and temperature of the fluid is correlated by measuring at least two corresponding sets of kinematic viscosity, density and temperature values under controlled laboratory conditions and using kinematic viscosity or density extrapolation equations, at least three corresponding sets of absolute viscosity values (aV _n ) of the fluid at section A in the system, for the temperature (T _n ) of the fluid in the system and for at least one other characteristic (P _n ) of the fluid in the system which span a practical temperature range for the system, kinematic viscosity values (kV _n) corresponding to the absolute viscosity tswerten (aV _s) of the fluid at point A in the system are estimated by corresponding density values (D _n) of the fluid can be approximated by the temperature values (T _n) of the fluid in the system and the characterized relationship is used, the density of the and the temperature of the fluid is correlated, and the kinematic viscosity values (kV _n ) are estimated from the relationship: kV _n = aV _n / D _n , virtual temperature values (T _Vn ) of the fluid at section A from the estimated kinematic viscosity values (kV) estimate, by using the characterized relationship between kinematic viscosity and temperature of the fluid, to estimate the linear regression coefficients a and b for the relationship: T _Vn = a + b • P _n which best matches the three corresponding sets of temperature values (T _Vn ) and property values (P _n ) fit to measure at least one of their own fluid properties (P) in the system, and the virtual temperature (T _V _{) of} the fluid at Abs A is the system of the relationship: T _V = a + b · P to determine.

The method of claim 14, wherein the at least another fluid property at least one of a group of Properties that correlate with the temperature of the fluid, including, but not limited to: conductivity, Impedance and viscosity.

The method of claim 14, wherein the at least another fluid property is a mathematically functional combination of two or more properties from a group of properties includes, which correlate with the temperature of the fluid including, but not limited to: conductivity, impedance, viscosity and temperature.

The method of claim 12, wherein the relationship, the kinematic viscosity of the fluid with the fluid temperature correlated, the Walther MacCaull equation is.

The method of claim 12, wherein estimating the kinematic viscosity (kV) includes a density (D) of the fluid at portion A using the virtual temperature (T _V ) of the fluid at portion A and a density / temperature relationship for the fluid and kV from a relationship using the absolute viscosity (aV) of the fluid, the density (D) of the fluid, and a relationship between the kinematic viscosity, the absolute viscosity, and the density of the fluid.

The method of claim 12, wherein estimating the kinematic viscosity includes estimating a density (D) of the fluid at portion A using the virtual temperature (T _V ) of the fluid at portion A and a calibrated density / temperature table for the fluid , and kV from the relationship: kV = aV / D.

On-line method for estimating the kinematic viscosity (kV _standard ) of a fluid flowing through a system, wherein an absolute viscosity (aV) of the fluid at a portion A in the system is determined to have at least two fluid properties (P _i , P _ii ) are measured at various points in the system, a virtual temperature (T _V ) of the fluid at section A is determined using the measured at least two fluid properties (P _i , P _ii ) with a relationship defining the at least two fluid properties (P _i , P _ii ) is correlated with the virtual temperature (T _V ) of the fluid at section A, the kinematic viscosity (kV) of the fluid is estimated from the absolute viscosity (aV) of the fluid at section A, and the kinematic viscosity (kV _standard ) of the fluid at a standard temperature (T _standard ) is extrapolated by the kinematic viscosity (kV) of the fluid, the virtual temperature (T _V ) of the fluid and a relationship ve be used, which correlates the fluid temperature with the kinematic viscosity of the fluid.