輕質(zhì)油品裝卸和運輸過程中靜電安全關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、油品運輸中由于靜電放電引燃油品導(dǎo)致災(zāi)難發(fā)生的重大安全事故越來越多，已經(jīng)給世界各國造成了巨大的經(jīng)濟損失。近幾年來，國內(nèi)外的石油靜電科學(xué)工作者都致力于尋求能取得國際公認(rèn)的石油靜電安全預(yù)防措施，但由于涉及到的問題很多，機理復(fù)雜，特別是各種突然干擾的因素較多，使石油靜電往往成為一種缺乏再現(xiàn)性的自然現(xiàn)象和概率現(xiàn)象，以致使防止靜電災(zāi)害的研究雖不斷取得進展，但靜電事故卻難以杜絕。 石油化工行業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)，屬于我國的支柱性產(chǎn)業(yè)。隨著我

2、國經(jīng)濟發(fā)展水平的提高，石油工業(yè)也得到了迅猛發(fā)展，石油已是我國工業(yè)不可或缺的原材料。但是由于其易燃易爆的特點，因此也給我們的生活帶來了很多安全隱患。石油產(chǎn)品大都是電的不良導(dǎo)體，因此在生產(chǎn)、儲存、裝卸、使用等過程中，可能產(chǎn)生十分危險的靜電，嚴(yán)重者會由靜電火花引起爆炸或火災(zāi)，特別是在輕質(zhì)油品裝卸和運輸領(lǐng)域。但是石油靜電的起電機理又相當(dāng)復(fù)雜，它受到很多因素的影響，所以如何有效地減少或消除輕質(zhì)油品在裝卸和運輸中所產(chǎn)生的電荷，已成為目前國內(nèi)外靜電研

3、究領(lǐng)域的一個熱門課題。 易燃輕質(zhì)油品在裝卸和運輸過程因靜電放電被點燃，涉及兩個基本物理現(xiàn)象：一是裝卸時帶電油品表面的刷形放電；二是孤立導(dǎo)體的火花放電，而孤立導(dǎo)體可能是取樣罐，軟管，金屬配件，人體，小型懸浮物體，也可能是油罐車或槽車本身。如果能避免發(fā)生這兩種放電，而又能將靜電積聚能量安全泄放，則就能達(dá)到安全裝卸與安全運輸?shù)哪康?。因此越來越多的科研人員，投入到輕質(zhì)油品裝卸和運輸過程靜電放電的防治工作中來。研制出高效的靜電消除裝置已經(jīng)

4、成為我國解決石油運輸隱患的當(dāng)務(wù)之急。 故此，開展“輕質(zhì)油品裝卸和運輸過程中靜電積聚能量安全釋放關(guān)鍵技術(shù)研究”，對減少靜電事故、確保石油及石油產(chǎn)品安全運輸，不但十分必要，而且有重要的經(jīng)濟意義和重大的社會意義。 本論文首先從分析輕質(zhì)油品裝卸和運輸中的靜電起電機理、靜電放電成因入手，論述了輕質(zhì)油品在裝卸和運輸中的靜電起電、放電的形成，以及靜電起電、放電的具體表現(xiàn)形式，影響輕質(zhì)油品裝卸和運輸中靜電放電的主要因素，靜電引燃的條件等

5、相關(guān)理論。依據(jù)這些理論，建立了船艙、油罐車、油槽車內(nèi)部油品的帶電以及靜電放電的物理模型，提出了一種新的消除輕質(zhì)汕品裝卸和運輸中所帶大量靜電的方法，即新型靜電泄放裝置。它能從油罐密閉的蒸汽空間里吸收電荷，并將之運送到對設(shè)備技術(shù)性能和操作人員都安全的中性區(qū)域，并完成由電能至熱能的轉(zhuǎn)換。此新型靜電泄放裝置的設(shè)計基礎(chǔ)是把油罐車起電和放電的物理模型用等效電路來表示，即吸收回路以及消除回路。基于吸收與消除回路，結(jié)合石油罐車出口電壓的特點，建立了此裝

6、置的數(shù)學(xué)模型。在該數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)輕質(zhì)油品在裝卸和運輸過程中的一些具體要求，設(shè)計出實際的集成電子電路，并得到了初步的工程驗證。 本課題主要是根據(jù)所建立的船艙、油罐車、油槽車內(nèi)部輕質(zhì)油品帶電后的物理模型，利用帶電油品的自身電場，從鏡像電荷與鏡像電場入手，設(shè)計特殊的靜電吸收回路和靜電泄放回路，將油面電場能量耦合至設(shè)定的電子元件上。利用油品積聚靜電場本身的電壓參數(shù)，控制靜電吸收回路和泄放回路的導(dǎo)通、運行、泄放、關(guān)斷。當(dāng)油面電位高

7、于設(shè)定臨界值時，自動開啟靜電吸收回路和泄放回路，將油品中積聚的靜電場能量安全耦合并引出，以焦耳熱的形式安全釋放掉，從而防治輕質(zhì)油品裝卸與運輸中的燃爆事故。這種適用于船舶、油罐車、油槽車的新型靜電泄放裝置，能夠克服現(xiàn)有“有源靜電消除器”和“無源靜電消除器”的缺點，適用于我國輕質(zhì)油品裝卸和運輸?shù)膶嶋H情況，能夠安全地將輕質(zhì)油品在裝卸與運輸過程中積聚的靜電能量泄放掉，從而達(dá)到防治靜電放電燃爆事故的發(fā)生。為提高我國輕質(zhì)油品裝卸與運輸?shù)陌踩龋瑴p少