摘要：本論文以RP-5航空煤油為研究，通過設(shè)計(jì)和搭建模擬加油循環(huán)實(shí)驗(yàn)及測量系統(tǒng)，分析相關(guān)靜電參數(shù)及觀察靜電行為，主要包括燃油流量與靜電電壓的關(guān)系，靜電的積累與消散的過程。證實(shí)了燃油箱油面電壓及管道沖流電流均與油品流量成正比，有可能為后續(xù)研究提供理論和數(shù)據(jù)參考。

關(guān)鍵詞：航空煤油；靜電電位；電荷密度；沖流電流

物質(zhì)都是由分子構(gòu)成，分子是由原子構(gòu)成，原子又由帶正、負(fù)電荷的質(zhì)子構(gòu)成。在一般狀況下，一個原子的質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)量相同，正負(fù)平衡，所以對外表現(xiàn)出不帶電的現(xiàn)象。電子環(huán)繞于原子核周圍，一經(jīng)外力即脫離軌道。靜電是由物質(zhì)接觸、感應(yīng)、介質(zhì)極化和帶電微粒附著等物理過程而產(chǎn)生，處于一種相對穩(wěn)定狀態(tài)宏觀上暫時停留在某處的電荷。靜電主要引起電場效應(yīng)，而磁場效應(yīng)可以忽略不計(jì)。為了防止靜電危險(xiǎn)源的產(chǎn)生，需要通過各種措施及測量方法來進(jìn)行對定量分析，除此之外還要結(jié)合定性分析，評估靜電危險(xiǎn)源的危險(xiǎn)程度，以及采取相關(guān)預(yù)防措施的有效性，分析采取預(yù)防措施后危險(xiǎn)是否在可接受范圍之內(nèi)。

本文通過自行設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置模擬航空煤油在管道中輸送之后靜電的積累現(xiàn)象，使用靜電電壓表、液體電導(dǎo)率測試儀、電荷密度測試儀、電容表、溫濕度儀、溫度計(jì)等來測量靜電積累與放電過程中的相關(guān)參數(shù)，通過改變防爆油泵的轉(zhuǎn)速來控制液體流量，使用聚四氟乙烯來對主要部件之間的絕緣從而實(shí)現(xiàn)靜電積累，測得不同流量工況之下的數(shù)據(jù)，并對進(jìn)行擬合分析，估計(jì)在實(shí)驗(yàn)條件之下不能實(shí)現(xiàn)的工況之下靜電電位、電荷密度等變量隨著時間、電導(dǎo)率、流速等因變量數(shù)據(jù)的變化后果，并結(jié)合實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行危險(xiǎn)性分析，最終得出預(yù)防措施降低危險(xiǎn)水平，減少事故的發(fā)生次數(shù)，延長事故發(fā)生時間間隔。

一、試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕?/p>

為了評估航空煤油在簡單長管道流動狀態(tài)下的靜電誘導(dǎo)、積累特征，為燃油安全使用提供參考依據(jù)，本文參考埃索公司石油靜電評估試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)了一套燃油循環(huán)靜電測試試驗(yàn)系統(tǒng)，模擬飛機(jī)燃油箱大管徑硬管加油過程工況。該系統(tǒng)包括燃油儲存及油面電位測試用燃油箱，燃油運(yùn)動驅(qū)動泵組，以及燃油靜電評估管路及電荷密度測試裝置。

二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

對于RP-5燃油分別給出1500L/min、2000L/min、2500L/min流量的代表性燃油表面及管道中心靜電電位隨時間變化曲線，具體如圖1?？梢猿醪娇闯觯翰还苁怯兔孢€是管道中心的電位都呈現(xiàn)同一個趨勢，從一開泵起，電壓值不斷地上升，然后出現(xiàn)小范圍噪聲的波動平穩(wěn)過程，停泵之后，出現(xiàn)電位值較快的下降并接近零電位平穩(wěn)，與預(yù)計(jì)的靜電積累消散模型描述的基本一致。期間雖然油溫、環(huán)境溫濕度、電導(dǎo)率變化會對電位產(chǎn)生影響，但并不影響油面電壓的穩(wěn)定值和最大值并與流量呈現(xiàn)正比的關(guān)系；管道中心的電壓穩(wěn)定值沒有產(chǎn)生較大的變化，這說明管道中心的電荷密度在當(dāng)前情況之下已經(jīng)出現(xiàn)了飽和情況。

實(shí)驗(yàn)測試中觀察到：（1）燃料油油面電位與管路系統(tǒng)中心電位在一定流量的范圍內(nèi)同時為正或者同時為負(fù)，但是在一定的條件下管道中心電位會發(fā)生電荷翻轉(zhuǎn)；（2）靜電誘導(dǎo)過程的極性變化：就積極角度看，這種“電位翻轉(zhuǎn)”過程對控制燃油應(yīng)用過程中的總體靜電水平還是有利的，負(fù)性電位說明液體得電子，正電位說明液體在失去電子，實(shí)際工程中如果可以重現(xiàn)這種過程，負(fù)電位的危險(xiǎn)性便可以得到降低。

三、結(jié)語

靜電是一個在生產(chǎn)生活之中經(jīng)常出現(xiàn)的物理現(xiàn)象，靜電危害的控制離不開跨接、接地、屏蔽、添加抗靜電劑。作者經(jīng)過對實(shí)驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)的安裝搭建，子系統(tǒng)的改進(jìn)，傳感器的設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)工況的控制，數(shù)據(jù)的測量及處理等過程得出以下結(jié)論：（1）油面靜電穩(wěn)定電位隨著流量上升而上升，油面電位的積累主要來自于管道不斷地沖體處于紊流狀態(tài)會導(dǎo)致R增大；刷、攪拌過程帶來的靜電，于此同時，桶體不斷地向外界漏電，這是一個類似“動態(tài)平衡”的過程；（2）管道沖流電流與油品流速成正比關(guān)系。低流速時電流值比較低，管道沒有泄漏太多電荷，當(dāng)流速漸漸提高的時候，管道達(dá)到了更高的泄漏電位水平，因而沖流電流小于飽和電流值；（3）通過對比積累和消散時間常數(shù)，靜電積累的速率比消散慢，液體內(nèi)部靜電消散比表面靜電消散速率慢。由時間常數(shù)τ=RC解釋來說，系統(tǒng)電容C不會產(chǎn)生較大變化，而對于電阻率R，則會因?yàn)榱鲃幼兓^程中，液體中會混入氣泡，所以開泵時靜電積累比停泵之后靜電消散慢。

參考文獻(xiàn)：

李勇武，劉尚合等.工業(yè)靜電與雷電防護(hù)手冊[M].北京：中國石化出版社，2016（06）.

菅義夫.靜電手冊[M].北京：科學(xué)出版社，2010，（09）.

蔣耀庭，潘麗娜.油品靜電評價及防護(hù)對策[J].海軍航空工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，（06）：683-686.

孫志強(qiáng).油品在油罐車運(yùn)輸中靜電放電的防治研究[D].上海海事大學(xué)，2011，（01）.

羅志會.飛機(jī)空中加油設(shè)備分析研究[J].航空科學(xué)技術(shù)，2013，（06）：10-13.

韓婷婷.基于介電常數(shù)的電容式油品傳感器設(shè)計(jì)[D].江蘇：南京理工大學(xué)，2015，（10）.

李小月，吳鋒，劉德俊，高吉慶.大型油罐入口管油品防靜電安全流速的確定[J].當(dāng)代化工，2014，（01）：146-148.

田強(qiáng)，周紹騎，劉凱.管輸油品靜電測量方法研究[J].中國儲運(yùn)，2011，（06）：121-122.