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        野外管線輸送3號(hào)噴氣燃料電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系

        2022-08-30 01:56:16王如劍郭江飛
        石油庫與加油站 2022年3期
        關(guān)鍵詞:噴氣電導(dǎo)率添加劑

        劉 婕 岳 彬 李 輝 趙 軍 王如劍 郭江飛

        〔北京航空工程技術(shù)研究中心 北京 100076〕

        石油產(chǎn)品中的烴類物質(zhì)由于不含離子而不易導(dǎo)電,是電的不良導(dǎo)體。3號(hào)噴氣燃料電阻高,是非導(dǎo)電物質(zhì),其體積電阻通常在1011~1015Ω·m范圍內(nèi)。3號(hào)噴氣燃料在生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、加注、使用過程中極易產(chǎn)生靜電荷。當(dāng)累積至一定程度,會(huì)產(chǎn)生靜電火花,引起3號(hào)噴氣燃料起火[1]。在加油作業(yè)中,控制燃料流速,采用暗流作業(yè)法,取消加油口綁扎綢套,在過濾器下游安裝消電管等措施,對(duì)減少靜電產(chǎn)生,防止事故有一定作用。但大量試驗(yàn)和實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)表明,使用抗靜電劑增加燃料電導(dǎo)率是防止靜電爆炸事故最有效的方法[2]。溫度與電導(dǎo)率的關(guān)系是可變的,3號(hào)噴氣燃料中的微量元素將影響不同溫度下3號(hào)噴氣燃料的電導(dǎo)率,但對(duì)同一種3號(hào)噴氣燃料來說,研究其電導(dǎo)率與溫度間的關(guān)系對(duì)3號(hào)噴氣燃料電導(dǎo)率在無恒溫條件下的測(cè)定值轉(zhuǎn)化為《3號(hào)噴氣燃料》(GB 6537—2018)中要求的20 ℃電導(dǎo)率具有重要參考價(jià)值。在野外管線輸送噴氣燃料時(shí),即時(shí)測(cè)定電導(dǎo)率能立即轉(zhuǎn)換成國(guó)標(biāo)要求的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量溫度下的電導(dǎo)率值,對(duì)判斷經(jīng)野外管道輸送后的3號(hào)噴氣燃料電導(dǎo)率是否合格具有重要意義。

        1 電導(dǎo)率與溫度的規(guī)律

        噴氣燃料電導(dǎo)率隨溫度的變化曲線見圖1。

        圖1 噴氣燃料的電導(dǎo)率隨溫度的變化曲線

        根據(jù)國(guó)外相關(guān)文獻(xiàn)綜述,煤油型噴氣燃料電導(dǎo)率隨溫度而發(fā)生變化。含有抗靜電添加劑燃料的低溫性能大致由燃料運(yùn)動(dòng)黏度決定。其中運(yùn)動(dòng)黏度較小燃料的電導(dǎo)率隨溫度的變化較小,燃料中的微量物質(zhì)也會(huì)影響不同溫度下的電導(dǎo)率。黏土過濾后的燃料溫度與電導(dǎo)率的關(guān)系將發(fā)生變化。緩蝕劑/潤(rùn)滑劑會(huì)使低溫下的噴氣燃料電導(dǎo)率快速下降[3]。因此,研究的模型應(yīng)對(duì)同一種噴氣燃料。在相同條件下噴氣燃料的電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系見圖1[3]和表1[3]。

        表1 噴氣燃料電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系表達(dá)式

        2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

        2.1 實(shí)驗(yàn)部分

        2.1.1 主要材料

        噴氣燃料分別來自國(guó)內(nèi)生產(chǎn)3號(hào)噴氣燃料的不同廠家,編號(hào)為1~3號(hào)。

        2.1.2 儀器

        恒溫箱:BF-48A,某分析儀器廠;電導(dǎo)率測(cè)定儀:emcee 1152,美國(guó)某公司制造。

        2.1.3 實(shí)驗(yàn)過程及數(shù)據(jù)

        將1~3號(hào)噴氣燃料分別在需要檢測(cè)溫度下恒溫1 h,用溫度計(jì)在噴氣燃料上、中、下層測(cè)試溫度恒定后,檢測(cè)噴氣燃料電導(dǎo)率,結(jié)果見表2。圖2是將1~3號(hào)電導(dǎo)率取自然對(duì)數(shù),并與溫度做數(shù)據(jù)擬合,所得曲線分別用B,C,D表示。

        表2 不同廠家噴氣燃料電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系 電導(dǎo)率/(pS·m-1)

        圖2 電導(dǎo)率的自然對(duì)數(shù)與溫度間的關(guān)系

        2.2 結(jié)果與討論

        從圖2可以看出,這3種3號(hào)噴氣燃料在不同溫度下測(cè)試出的電導(dǎo)率取自然對(duì)數(shù)后與測(cè)定溫度有線性關(guān)系,但線性關(guān)系中的斜率(b值)和截距(a值)不同,見下式和表3。

        表3 溫度與電導(dǎo)率關(guān)系式

        Y1=0.04X1+5.0

        Y2=0.02X2+4.5

        Y3=0.03X3+4.4

        式中:X代表溫度;Y代表電導(dǎo)率的自然對(duì)數(shù)。

        按表1中的方程式:有添加劑時(shí),上限y=295.8exp(2.871×10-2x);有添加劑時(shí),下限y=84.85exp(2.458×10-2x),計(jì)算0~30 ℃的電導(dǎo)率,結(jié)果見表4。

        表4 理論上噴氣燃料電導(dǎo)率與溫度的上、下限值 電導(dǎo)率/(pS·m-1)

        1~3號(hào)噴氣燃料電導(dǎo)率的自然對(duì)數(shù)與溫度的關(guān)系見圖3。

        圖3 電導(dǎo)率的自然對(duì)數(shù)與溫度間的關(guān)系

        圖3中同時(shí)給出了有添加劑時(shí)電導(dǎo)率理論值上限y=295.8exp(2.871×10-2x)和下限y=84.85exp(2.458×10-2x)的曲線,分別用E和F表示。從圖3可以看出,實(shí)驗(yàn)測(cè)得線性關(guān)系B,C,D在0℃以上時(shí),能夠在有添加劑理論值的上限E和下限F的區(qū)間,符合上下限的區(qū)間約束。

        3 結(jié)束語

        (1)同種3號(hào)噴氣燃料測(cè)試溫度與電導(dǎo)率的自然導(dǎo)數(shù)值有線性關(guān)系。

        (2)電導(dǎo)率取自然對(duì)數(shù)與溫度的線性關(guān)系中的斜率和截距隨不同3號(hào)噴氣燃料而不同。其中截距變化較小,這種關(guān)系反映出在溫度相對(duì)低的情況下,溫度的變化對(duì)電導(dǎo)率影響較小,而在溫度相對(duì)高的情況下,溫度的變化對(duì)電導(dǎo)率影響較大。

        (3)加有抗靜電添加劑的3號(hào)噴氣燃料在不同溫度下測(cè)定的電導(dǎo)率可以符合文獻(xiàn)中噴氣燃料電導(dǎo)率與溫度變化的典型范圍,且只要隨機(jī)測(cè)定兩個(gè)溫度點(diǎn)的電導(dǎo)率,就可以計(jì)算出斜率和截距,由此建立線性關(guān)系,對(duì)野外任意溫度下測(cè)定的電導(dǎo)率可以推導(dǎo)出20 ℃溫度下的電導(dǎo)率數(shù)值。

        (4)了解3號(hào)噴氣燃料電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系,可將在野外管線輸送噴氣燃料時(shí)測(cè)定的電導(dǎo)率立即轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)溫度下(20 ℃)的電導(dǎo)率值,并據(jù)此及時(shí)判定3號(hào)噴氣燃料電導(dǎo)率是否合格。

        (5)根據(jù)電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系公式,可以開發(fā)在線電導(dǎo)率檢測(cè)儀器儀表。這種儀器可隨機(jī)測(cè)得數(shù)據(jù),可以快速輸出20 ℃標(biāo)準(zhǔn)溫度下噴氣燃料的電導(dǎo)率。

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