石油产品粘度指数计算的计算机实现

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摘 要：利用Excel表格自带的函数计算功能，设计出简单而又清晰的计算框架，使原本复杂而又繁琐的石油产品粘度指数的计算，方便快捷的实现。

关键词：石油产品 粘度指数 计算机 计算

一、绪论

粘度指数是对石油产品运动粘度变化的量度，是表示流体粘度受温度的影响大小的物理量。粘度指数是石油产品分析中的重要指标。但常规的计算过程相当复杂，而且全靠手工计算，极易出错，计算验证，效率又相当缓慢。

随着信息化的发展，计算机程序可以有效的代替大量手工计算，效率高、速度快。所以，通过计算机来实现粘度指数计算相当必要。

二、总体和模型设计

计算机实现程序计算的方法很多，本文考虑到常见性和易用性，选用了微软Office套件中的Excel。Excel中含有的大量公式函数，可以分析和管理各种信息，实现许多方便的功能，非常实用。

本文的总体目标是，将复杂的计算过程，用计算机语言写出，实现40oC 和100oC 的运动粘度的输入和粘度指数的直接输出。

为了方便计算的实现，将整个运算过程整理如下：

1.输入40oC和100oC 的运动粘度。

2.计算与100oC 运动粘度相当的L 和H 值：

3.适用于粘度指数VI≤100 的石油产品，应用公式（3）计算粘度指数，如得出VI≤100，计算结束。否则，进行下一步。

4.适用于粘度指数VI≥100 的石油产品，应用公式（4）（5）计算粘度指数，得出结果，计算结束。

式中：antilogN表示反logN或10^N 。

三、界面和功能实现

按照规划的流程图，将粘度指数计算的用户界面规划成以下几个部分：

粘度指数计算区、瓦尔塞尔计算区、计算公式区、公式系数区、计算示例区，并分别用以不同的颜色区分，总体效果图如图1所示。

1.粘度指数计算区

为了实现粘度指数的计算，设计了三个输入框，分别为100℃ Y、40℃ U 和温度T，如图1的①部分所示。

粘度指数的常规计算过程为根据实验测得的402C和1002C 的运动粘度，按照国标GB/T 1995-1998 石油产品粘度指数计算法，查询长达三页的表格，并且通过插值计算，得到1002C 运动粘度相当的L 和H 值，再根据不同的情况计算得出。由于国标提供的计算表格只达到一定精度，且计算机查询表格实现代码相对复杂，所以本文采用函数计算形式还原查询表格以计算L和H值。因为国标提供的数据需要插值，所以采用连续性函数计算，反而更为精确。

为了准确的计算粘度指数，本文采用非常细致的分段函数，按照样品1002C的运动粘度，分成了16段函数，实现则采用选择语句。由于存在16个选择分支，用以实现的If函数代码过长，超过了Excel支持的代码长度上限，故采用分行选择。此外，为了突出计算行，本文对不符合Y值范围的数值，均进行赋空值处理。这样，对于不符合范围的计算行，虽进行了计算，仍显示为空白行，方便查看。图1的②部分序号1-16为16段分段函数，其中只有序号7，符合输入Y值范围，显示计算结果，其余赋空值，不显示。

2.瓦尔塞尔计算区

为了增加实用性，本文加入了石油产品瓦尔塞尔方程（C=0.65）的粘度计算，通过粘度指数测得的402C、1002C 的运动粘度U和Y，可以求得任意温度下粘度，计算演示如图1的③部分所示。

3.计算公式区

为了更为清楚的表述粘度指数的计算过程所用的公式，又特列出计算公式于计算公式区，供计算参考。如图1的④部分所示。

4.二次方程式公式系数区

在对L值和H计算过程中，不同的分段函数，均采用如公式（1）（2）的二元一次方程计算，但每段对应的系数a、b、c、d、e、f均不同，特列出系数表，供不同范围的Y值使用，如图1的⑤部分所示。

四、测试和结果

1.实例测试

经过上面的设计和制作，石油产品粘度指数计算的计算机实现的用户界面和计算框架，基本完成。为了进一步调试和完善，本文采用国家标准GB/T 1995-1998 石油产品粘度指数计算法上的三个例子，分别计算，得到的结果如图1的⑥部分所示，国家标准的计算结果和本计算表格的结果相同（细微差异，由计算精度不同所致，不影响最终报告结果）。

此外，还通过SY 2450-76S《石油产品粘度指数计算表》中50oC和100oC的计算查询验证，结果准确，如图1的⑦部分所示。

2.精密度和偏差

精密度：粘度指数的精密度取决于用来计算的两个独立的运动粘度的精密度。用来计算粘度指数的运动粘度应符合GB/T 265规定的精密度。

偏差：本文利用40oC和100oC运动粘度计算粘度指数是精确的，不会引起偏差。

五、结语

经过本文的粘度指数Excel计算表格的编写，设计出了简单而又清晰的计算框架，使原本复杂而又繁琐的石油产品粘度指数的计算，方便快捷的实现，省去了大量的重复劳动，加快了计算速度，提高了粘度指数计算效率。此外，根据本文思想，亦可生成可执行文件、移动终端APP程序等，使石油产品的粘度指数计算更加方便。

参考文献

[1]杨启錞，李维东，刘晓峰主编. 现在铁路油脂. 北京：中国铁道出版社，2003.3.

[2]王宝仁，孙乃有主编. 石油产品分析. 北京：化学工业出版社，2004.7.

[3]许汉立编著. 内燃机油产品与应用. 北京：中国石化出版社，2004.

[4]欧风编著. 石油产品应用技术手册. 北京：中国石化出版社，1998.

[5]杨秉陆主编. 油脂品种和应用. 北京：地震出版社，1994.

[6]颜志光主编. 材料与技术. 北京：中国石化出版社，2000.1.