轻质油品装卸和运输过程中静电安全关键技术的研究

摘要

油品运输中由于静电放电引燃油品导致灾难发生的重大安全事故越来越多，已经给世界各国造成了巨大的经济损失。近几年来，国内外的石油静电科学工作者都致力于寻求能取得国际公认的石油静电安全预防措施，但由于涉及到的问题很多，机理复杂，特别是各种突然干扰的因素较多，使石油静电往往成为一种缺乏再现性的自然现象和概率现象，以致使防止静电灾害的研究虽不断取得进展，但静电事故却难以杜绝。 石油化工行业是国民经济的基础工业，属于我国的支柱性产业。随着我国经济发展水平的提高，石油工业也得到了迅猛发展，石油已是我国工业不可或缺的原材料。但是由于其易燃易爆的特点，因此也给我们的生活带来了很多安全隐患。石油产品大都是电的不良导体，因此在生产、储存、装卸、使用等过程中，可能产生十分危险的静电，严重者会由静电火花引起爆炸或火灾，特别是在轻质油品装卸和运输领域。但是石油静电的起电机理又相当复杂，它受到很多因素的影响，所以如何有效地减少或消除轻质油品在装卸和运输中所产生的电荷，已成为目前国内外静电研究领域的一个热门课题。 易燃轻质油品在装卸和运输过程因静电放电被点燃，涉及两个基本物理现象：一是装卸时带电油品表面的刷形放电；二是孤立导体的火花放电，而孤立导体可能是取样罐，软管，金属配件，人体，小型悬浮物体，也可能是油罐车或槽车本身。如果能避免发生这两种放电，而又能将静电积聚能量安全泄放，则就能达到安全装卸与安全运输的目的。因此越来越多的科研人员，投入到轻质油品装卸和运输过程静电放电的防治工作中来。研制出高效的静电消除装置已经成为我国解决石油运输隐患的当务之急。 故此，开展“轻质油品装卸和运输过程中静电积聚能量安全释放关键技术研究”，对减少静电事故、确保石油及石油产品安全运输，不但十分必要，而且有重要的经济意义和重大的社会意义。 本论文首先从分析轻质油品装卸和运输中的静电起电机理、静电放电成因入手，论述了轻质油品在装卸和运输中的静电起电、放电的形成，以及静电起电、放电的具体表现形式，影响轻质油品装卸和运输中静电放电的主要因素，静电引燃的条件等相关理论。依据这些理论，建立了船舱、油罐车、油槽车内部油品的带电以及静电放电的物理模型，提出了一种新的消除轻质汕品装卸和运输中所带大量静电的方法，即新型静电泄放装置。它能从油罐密闭的蒸汽空间里吸收电荷，并将之运送到对设备技术性能和操作人员都安全的中性区域，并完成由电能至热能的转换。此新型静电泄放装置的设计基础是把油罐车起电和放电的物理模型用等效电路来表示，即吸收回路以及消除回路。基于吸收与消除回路，结合石油罐车出口电压的特点，建立了此装置的数学模型。在该数学模型的基础上，根据轻质油品在装卸和运输过程中的一些具体要求，设计出实际的集成电子电路，并得到了初步的工程验证。 本课题主要是根据所建立的船舱、油罐车、油槽车内部轻质油品带电后的物理模型，利用带电油品的自身电场，从镜像电荷与镜像电场入手，设计特殊的静电吸收回路和静电泄放回路，将油面电场能量耦合至设定的电子元件上。利用油品积聚静电场本身的电压参数，控制静电吸收回路和泄放回路的导通、运行、泄放、关断。当油面电位高于设定临界值时，自动开启静电吸收回路和泄放回路，将油品中积聚的静电场能量安全耦合并引出，以焦耳热的形式安全释放掉，从而防治轻质油品装卸与运输中的燃爆事故。这种适用于船舶、油罐车、油槽车的新型静电泄放装置，能够克服现有“有源静电消除器”和“无源静电消除器”的缺点，适用于我国轻质油品装卸和运输的实际情况，能够安全地将轻质油品在装卸与运输过程中积聚的静电能量泄放掉，从而达到防治静电放电燃爆事故的发生。为提高我国轻质油品装卸与运输的安全度，减少甚至杜绝油品燃爆事故，提供技术支撑。 论文中还对目前国内外常用的几种静电消除装置做了深入剖析，并指出了它们应用于轻质油品装卸和运输过程中所存在的缺陷。在此基础上论证了此新型静电泄放装置在消除轻质油品罐车静电电荷的优越性。这种新型静电泄放装置的设计思想独辟蹊径，立意新颖。一旦经过充分的工程验证后必将成为我国石油静电消除领域的有力武器。

目录

文摘

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引言

第一章我国石油工业领域静电防治现状

第二章轻质油品装卸和运输中的起电机理

第三章罐车的带电及油品装卸运输过程中的静电放电

第四章油品装卸运输过程中静电性能的评价

第五章新型静电泄放装置的研究、设计开发

第六章新型静电泄放装置的验证及优点

结论

发表论文

致谢

参考文献

附录