便攜式油品電荷密度測量方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種便攜式油品電荷密度測量方法，主要解決現(xiàn)有油品電荷密度測量裝置設(shè)計復雜、不便攜的問題。本發(fā)明通過采用一種便攜式油品電荷密度測量方法，使用便攜式油品電荷密度測量裝置通過測量油品中金屬球缺圓心處的靜電電位，根據(jù)公式得到油品電荷密度數(shù)值的技術(shù)方案較好地解決了上述問題，可用于油品電荷密度測量中。
【專利說明】便攜式油品電荷密度測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種便攜式油品電荷密度測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年來，油品靜電事故時有發(fā)生，如果能方便的測量油品的電荷密度，對工作人員評價油品的靜電危險性，從而采取有效的防范措施避免事故的發(fā)生，具有十分重要的意義。
[0003]輕質(zhì)燃油大部分都是高絕緣易帶電介質(zhì)，在槽車、貯罐等容器的罐裝輸送作業(yè)中，容易積聚電荷和放電。當油品用泵送經(jīng)流動裝置時，能在較長時間內(nèi)產(chǎn)生和保留大量電荷，當帶電油品儲存在油罐里時，電荷便在油品中積累起來，若電荷量積累到足夠大時，就要引起火花放電，同時有可能引起著火和爆炸。世界各國都曾多次發(fā)生過油品裝車靜電爆炸事故。
[0004]為了保證貯運中的靜電安全，傳統(tǒng)的對策是限制油品的流速，在近二、三十年內(nèi)也出現(xiàn)了抗靜電劑和消靜電器等技術(shù)，但最終還是不能消除靜電的存在，而且國內(nèi)外也都曾出現(xiàn)過在規(guī)定界限內(nèi)發(fā)生靜電爆炸的事例。這就說明限制流速并不是決定靜電安全的主要物理量，而決定靜電安全的本質(zhì)則是油品的帶電量，即電荷密度。目前大多數(shù)國家都同意30 μ c/m是一個合理的控制界限。據(jù)此一些國家也研制出了一些檢測油品電荷量的方法和儀器。這其中比較典型的有三種。一是利用旋葉電極調(diào)制感應(yīng)信號的檢出法，它是利用接地的旋葉電極周期屏幕蔽感應(yīng)電極，使弧立電極的感應(yīng)信號周期地外輸，從而達到定量描述一定容積內(nèi)電荷量的目的。此方法在300 μ c/m量程內(nèi)，誤差只有10 μ c/m，但旋葉式傳感器結(jié)構(gòu)復雜，而且需要恒速電機驅(qū)動，不利于長期連續(xù)測量；二是測量弧立電極電位的檢出法，它是利用弧立電極的充電電位與特定環(huán)境中的電荷密度保持一定相關(guān)性的原理來測量的；三是測量單個或兩個串聯(lián)法拉第筒泄漏電流的檢出法，它是利用法拉第筒的匯漏電流和液體的體積流速。后兩種方法的共同缺點是結(jié)構(gòu)復雜，且不適于現(xiàn)場使用。
[0005]CN93229461涉及一種油品靜電檢測報警儀，它是由傳感器和便攜式測量器組成，傳感器的一端插入油品輸送管路中，用以采集油品中的電荷量，便攜式測量器用于檢測傳感器采集的油品電荷量，當油品電荷量超過安全電荷量時便發(fā)出報警。但該專利只是用于報警。
[0006]現(xiàn)有油品電荷密度測量裝置設(shè)計復雜、不便攜，本發(fā)明有針對性的解決了該問題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有油品電荷密度測量裝置設(shè)計復雜、不便攜的問題，提供一種新的便攜式油品電荷密度測量方法。該方法用于油品電荷密度測量中，具有設(shè)計簡單、便攜的優(yōu)點。
[0008]為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種便攜式油品電荷密度測量方法，使用便攜式油品電荷密度測量裝置通過測量油品中金屬球缺圓心處的靜電電位，根據(jù)P = ￥公式得到油品電荷密度數(shù)值，式中，V是電位，P是油品電荷密度，r是球缺半徑，
ε是油品介電常數(shù)，其中所述的便攜式油品電荷密度測量裝置，包括油品采集球(I)、電位測量傳感頭(2)、絕緣部件(3)、接地線(5)、高壓絕緣測試線(4)、耐油桿(6)和電荷密度測量儀(7)，其中油品采集球(I)包括金屬球缺(8)和亞導體塑料防護罩(9)，亞導體塑料防護罩(9)位于金屬球缺(8)的外面；電荷密度測量儀(7)包括電位測量部件(10)、信號處理器(11)和油品電荷密度顯示屏(12);電位測量傳感探頭(2)—端位于金屬球缺(8)內(nèi)部中心，另一端穿過耐油桿(6)通過高壓絕緣測試線(4)與電荷密度測量儀(7)連接；絕緣部件
(3)位于金屬球缺(8)與電位測量傳感探頭(2)之間；接地線(5)穿過耐油桿(6)使金屬球缺接地；來自電位測量傳感頭(2)的靜電電位信號通過高壓絕緣測試線(4)傳遞到電荷密度測量儀(7)中的電位測量部件(10)，經(jīng)過信號處理器(11)處理后，由油品電荷密度顯示屏(12)顯示油品電荷密度。
[0009]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述油品采集球(I)負責采集油品，金屬采集球(I)主體為一個金屬球缺(8),金屬球缺(8)外包裹亞導體塑料防護罩(9),金屬球缺(8)內(nèi)外表面設(shè)有光滑鍍鉻層或鍍銀層，金屬球缺(8)的高度在滿足油品侵入的同時應(yīng)不小于0.75倍的直徑，亞導體塑料防護罩采用表面電阻率為IO7~10-Ω的亞導體材料。
[0010]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述電位測量傳感探頭(2)主體為一金屬圓桿，金屬圓桿在球缺內(nèi)部的一端 設(shè)計成球形，球形圓心與金屬球缺的圓心重合。
[0011 ] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述絕緣部件(3 )位于金屬球缺(8 )與電位測量傳感探頭(2)之間，保證金屬球缺(8)與電位測量傳感探頭(2)之間的絕緣電阻值大于1014Ω。
[0012]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述接地線(5)有絕緣外皮，其耐壓水平大于10000V，高壓絕緣測試線(4)的耐壓值為30000~50000V。
[0013]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述耐油桿(6)采用絕緣性、高強度耐油材料，方便手持。
[0014]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述電位測量部件測量電位測量傳感探頭上的靜電電位，所述信號處理器通過計算將靜電電位信號轉(zhuǎn)換成電荷密度信號，所述油品電荷密度顯示屏實時顯示油品的電荷密度。
[0015]本發(fā)明能方便的測量油品的電荷密度，通過在金屬球缺外設(shè)置了亞導體塑料材料的塑料，避免金屬球缺與其他金屬體的接觸。本發(fā)明方法中只要將便攜式油品電荷密度測量裝置放入被測油品中，就能方便的測量被測油品的電荷密度，并且不需要將本產(chǎn)品放在油面的中心。本發(fā)明方法中高壓絕緣測試線、耐油桿、電荷密度測量儀，其中油品采集球又分為金屬球缺、亞導體塑料防護罩兩部分，電荷密度測量儀又分為電位測量部件、信號處理器、油品電荷密度顯示屏三部分。油品采集球負責采集一部分油品，電位測量傳感探頭負責采集油品的靜電電位信號，并通過高壓絕緣測試線傳遞到電荷密度測量儀，耐油桿方便操作。因此本發(fā)明方法具有設(shè)備便攜，易于操作，安全可靠的優(yōu)點，取得了較好的技術(shù)效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明所述方法采用的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖1中:1為油品采集球；2為電位測量傳感頭；3為絕緣部件；4為高壓絕緣測試線；5為接地線；6為耐油桿；7為電荷密度測量儀；8為金屬球缺；9為亞導體塑料防護罩；10為電位測量部件；11為信號處理器；12為油品電荷密度顯示屏。
[0018]下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的闡述，但不僅限于本實施例。
【具體實施方式】
[0019]【實施例1】
[0020]如圖1所示的裝置包括油品采集球1、電位測量傳感探頭2、絕緣部件3、接地線5、高壓絕緣測試線4、耐油桿6、電荷密度測量儀7，其中油品采集球又分為金屬球缺8、亞導體塑料防護罩9兩部分，電荷密度測量儀7又分為電位測量部件10、信號處理器11、油品電荷密度顯示屏12三部分。油品采集球I負 責采集一部分油品，電位測量傳感探頭2負責采集油品的靜電電位信號，并通過高壓絕緣測試線4傳遞到電荷密度測量儀7，耐油桿6方便操作。
[0021]油品米集球I負責米集油品，金屬米集球主體為一個金屬球缺8,球缺外包裹亞導體材料的塑料。金屬球缺8，厚度為2mm，通過接地線接地，金屬球缺8內(nèi)外表面設(shè)有光滑鍍鉻層或鍍銀層，金屬球缺8其直徑可以根據(jù)測試環(huán)境來設(shè)置，金屬球缺的直徑為100_，高為 120mm。
[0022]亞導體塑料防護罩9采用表面電阻率為IO8 Ω的亞導體材料，厚度為2mm。
[0023]電位測量傳感探頭2主體為一金屬圓桿，金屬圓桿在球缺內(nèi)部的一端設(shè)計成球形，球形直徑為金屬圓桿直徑的2倍，其圓心與金屬球缺的圓心重合；所述電位測量傳感探頭2另一端通過高壓絕緣測試線4與電荷密度測量儀2連接。
[0024]絕緣部件3位于金屬采集球I與電位測量傳感探頭2中間，其作用是保證金屬采集球I與電位測量傳感探頭2之間的絕緣電阻值大于1014Ω。
[0025]接地線5有絕緣外皮，其耐壓水平大于10000V。所述高壓絕緣測試線4的耐壓值為 40000V。
[0026]耐油桿6采用絕緣性、高強度耐油材料；所述接地線5穿過耐油桿6與地連接；所述高壓絕緣測試線4穿過耐油桿與電荷密度測量儀連接。
[0027]電位測量部件10測量電位測量傳感探頭上的靜電電位，其量程為20000V。
[0028]信號處理器11通過計算將靜電電位信號轉(zhuǎn)換成電荷密度信號。
[0029]油品電荷密度顯示屏12實時顯示油品的電荷密度。
[0030]在使用時，信號處理器11通過以下公式來將靜電電位信號轉(zhuǎn)化成電荷密度信號。
[0031]假設(shè)球缺內(nèi)油品的電荷密度是均勻的，根據(jù)《工業(yè)靜電》的相關(guān)內(nèi)容，金屬球缺8圓心處的電位是球缺內(nèi)的最高電位，其計算公式是:
[0032]V =
4s
[0033]式中，V是電位，P是油品電荷密度，r是球缺半徑，ε是油品介電常數(shù)。
[0034]則油品的電荷密度為:
4&Ψ
[0035]P = ^—
[0036]因此，已知油品的介電常數(shù)，已知金屬球缺8的半徑，測出金屬球缺8圓心處電位，就可以根據(jù)以上公式計算出油品的電荷密度。
[0037]【實施例2】
[0038]按照實施例1所述的條件，金屬球缺8的直徑為100mm,高80mm ;亞導體塑料防護罩9的材料表面電阻率為101° Ω。電位測量傳感探頭2用來采集球缺圓心處的電位，其頂端小球的直徑是8_。絕緣部件3用來保證金屬球缺8與電位測量傳感探頭2之間的絕緣，確保電位測量傳感探頭2能正確的反映球缺圓心處的電位，同時避免金屬球缺8內(nèi)的油品侵入耐油桿6。高壓絕緣測試線4的耐壓為50000V。接地線5用來保證金屬球缺8的電位為零電位。耐油桿6保證油品不侵入耐油桿內(nèi)，同時具有較高的強度，方便電荷密度采集工作。
[0039]【實施例3】
[0040]按照實施例1所述的條件，只是亞導體塑料采用表面電阻率為107 Ω的亞導體材料。油品電荷密度顯示屏12實時顯示油品的電荷密度。
[0041]【實施例4】
[0042]按照實施例1所述的條件，只是金屬球缺的直徑為200mm，高為160mm。油品電荷密度顯示屏12實時顯示油品的電荷密度。
[0043]顯然，本發(fā) 明專利的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明專利所作的舉例，而并非是對本發(fā)明專利的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明專利的技術(shù)方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明專利的保護范圍之列。
【權(quán)利要求】
1.一種便攜式油品電荷密度測量方法，使用便攜式油品電荷密度測量裝置通過測量油品中金屬球缺圓心處的靜電電位，根據(jù)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式油品電荷密度測量方法，其特征在于所述油品采集球(1)負責米集油品，金屬米集球(I)主體為一個金屬球缺(8),金屬球缺(8)外包裹亞導體塑料防護罩(9)，金屬球缺(8)內(nèi)外表面設(shè)有光滑鍍鉻層或鍍銀層，金屬球缺(8)的高度在滿足油品侵入的同時應(yīng)不小于0.75倍的直徑，亞導體塑料防護罩采用表面電阻率為IO7~101° Ω的亞導體材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式油品電荷密度測量方法，其特征在于所述電位測量傳感探頭(2)主體為一金屬圓桿，金屬圓桿在球缺內(nèi)部的一端設(shè)計成球形，球形圓心與金屬球缺的圓心重合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式油品電荷密度測量方法，其特征在于所述絕緣部件(3)位于金屬球缺(8)與電位測量傳感探頭(2)之間，保證金屬球缺(8)與電位測量傳感探頭(2)之間的絕緣電阻值大于IO14Ω。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式油品電荷密度測量方法，其特征在于所述接地線(5)有絕緣外皮，其耐壓水平大于10000V，高壓絕緣測試線(4)的耐壓值為30000~50000V。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式油品電荷密度測量方法，其特征在于所述耐油桿(6)采用絕緣性、高強度耐油材料，方便手持。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式油品電荷密度測量方法，其特征在于所述電位測量部件測量電位測量傳感探頭上的靜電電位，所述信號處理器通過計算將靜電電位信號轉(zhuǎn)換成電荷密度信號，所述油品電荷密度顯示屏實時顯示油品的電荷密度。
【文檔編號】G01R29/24GK103969515SQ201410145690
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】李義鵬, 劉全楨, 孫立富, 宮宏, 孟鶴, 劉寶全, 高鑫, 胡海燕, 張婷婷, 畢曉蕾, 張云朋 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院