一种加油静电测试试验方法
【专利摘要】本发明属于非金属材料及燃料研究【技术领域】。该加油静电测试装置及试验验证技术，实现了实时精确测量静电电荷，可以评估加油静电电位是否符合安全静电电位要求。通过一套加油静电试验装置，验证了使用RP-5高闪点喷气燃料且油箱充填泡沫塑料的加油静电电位水平，并与应用RP-3燃油的加油静电试验进行对比分析，对充填泡沫塑料并使用RP-5燃油的加油静电安全性进行了评估。该加油静电测试及试验验证技术可以应用于与燃油接触的抑爆充填材料加油静电验证及使用新型油料的加油静电验证，实现了实时精确测量静电电荷，是一种有效评估加油静电安全性的方法。可以推广应用于民用或军用航空领域中使用抑爆充填材料、复合材料油箱、新型燃料的加油静电验证。
【专利说明】一种加油静电测试试验方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于非金属材料及燃料研究【技术领域】。
【背景技术】
[0002]当油箱充填了抑爆用网状聚氨酯泡沫塑料时，在加油过程中，由于燃油的喷溅、冲刷以及与油箱内填充抑爆材料的磨擦都会加剧产生静电荷,并会在油箱结构上进行聚积。当静电荷积累到一定程度，将会产生有害的静电放电现象。因此，在采取泡沫塑料进行油箱抑爆时,应先进行加油静电验证试验，以确定加油过程的安全性。
[0003]本发明是利用一种简易、快捷、实用的试验装置进行加油静电测试的方法，能有效评估油箱内充填泡沫塑料并使用RP-5高闪点燃油等燃料时的加油静电安全性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是:提供一种能实时测试加油静电的测试试验方法，以有效评估油箱内充填泡沫塑料在使用RP-5高闪点燃油等燃料时的加油静电安全性。
[0005]本发明的试验装置方案是:一种加油静电测试试验系统，其特征在于，包括一套储油装置及支架、加油循环调节装置和加油静电试验测试设备。储油装置包括等容积不锈钢储油箱2个，分别为2号油箱和3号油箱，不锈钢测试油箱I个，为I号油箱，I号油箱安装在2号油箱和3号油箱上部，I号油箱顶部有一个加油口和一个加油管喷嘴，侧面有液位计，底部有2个法兰盘通过带蝶阀的短管分别与2号油箱和3号油箱顶部连通，2号油箱靠近底部两侧各有I个法兰盘，I个法兰盘与泵相连，另I个法兰盘与3号油箱底部法兰盘短管相连，使两油箱连通，3号油箱侧面还有I个回油管路法兰盘，与回油管路相连。油箱支架用于支撑油箱结构，支架与地面之间用聚四氟乙烯板隔开进行绝缘处理。各油箱可以通过油箱上部可拆卸的大口盖进行泡沫塑料安装。加油循环调节装置包括:1台油泵、3个球阀、I套管路及3个绝缘衬套，油泵用于从2号抽油，再将燃油输送到I号油箱，进行加油循环，在I号油箱的加油总管上有一分支管路回3号油箱，3个球阀分别安装在油泵入口管路、油泵出口管路和3号油箱的回油管路上，用于调节加油流量，并在球阀与各油箱连接法兰盘上安装绝缘衬套，用于绝缘处理；加油静电试验测试设备包括:兆欧表(2500V)、流量计、便携式油品电导率测试仪、静电电位计、计时器、温度计、湿度计、示波器或其它记录设备以及测量探针、测量导线等。兆欧表在试验前用来检查评估试验装置的对地绝缘状态，流量计安装在I号油箱加油管上，用来测量加油流量，便携式油品电导率测试仪用来单独测量燃油电导率。静电测量采用接触式测量方法，集电极采用测量探针，测量探针安装在I号油箱内，用测量导线将其与静电电位计相连，静电电位计用来测量静电电压值，示波器或其它记录设备与静电电位计相连，用于记录加油静电电压测量值。计时器用来计时，温度计用来测量环境温度和油温，湿度计用来测量环境湿度。
[0006]一种加油静电测试试验方法，包括如下步骤:
[0007]步骤1:连接测试设备，并检查其状态是否良好。
[0008]步骤2:按照《轻质油品安全静止电导率》(GB6950-2001)附录A对电导率测定仪进行自检，符合要求；对燃油取样容器(V = 1.0L玻璃烧杯)进行清洁，清洁剂选择无水乙醇；按照《轻质油品安全静止电导率》(GB6950-2001)第5章要求完成试验用油静止电导率测试，重复3-5次操作，记录油品静止电导率平均值。
[0009]步骤3:在储油、试验油箱上挂接防静电接地线，依据充刷、循环试验的不同要求加注燃油到指定油位；启动试验系统油泵，依次调整油泵出口球阀开度，使加油管流量分别为(230±15)L/min、(280± 15) L/min、(330± 15) L/min、(380± 15) L/min、(430± 15) L/min、(480±15)L/min、(530± 15) L/min、(580± 15) L/min、(600± 15) L/min ;完成试验装置系统的状态调整和条件配置，每次调整完成后，关闭油泵，静置。
[0010]步骤4:检查测试仪器的可靠性、有效性。调整静电电位计水平状态，开启供电电源，调整光标为“O”位；开启流量测量供电电源；开启温度测量供电电源；开启示波器或其它记录设备电源并检查是否工作正常；检查计时器状态，并初始显示为“O”。
[0011]步骤5:动态测试前，取下储油、试验油箱上挂接的防静电接地线，用兆欧表(2500V)检查试验系统测试部分的对地绝缘情况是否满足要求；监测并记录试验现场环境温度和相对湿度。
[0012]步骤6:测量并记录试验所用工作介质(RP-3或RP-5燃油)的初始温度和电导率。
[0013]步骤7:冲刷试验
[0014]取下储油、测试油箱上挂接的防静电接地线，发出试验开始指令，同时完成:闭合模拟系统油泵起动按钮、启动计时器、启动记录设备，记录加油冲刷过程油箱内油面电位v-t曲线，至测试油箱燃油电位稳定后关闭油泵，完成一次试验测试；调整加油流量；测量试验所用工作介质(RP-3或RP-5燃油)的温度和电导率；在储油、测试油箱上挂接防静电接地线，静置；在加油冲刷过程中，监测燃油流量变化在允许范围，同时，观察油箱内是否有静电火花放电发生，若有火花放电现象发生应立即停止试验；在确认无着火或爆炸危险时可以打开测试油箱进行照相记录；在不同的流量下，重复完成测试工作。
[0015]步骤8:循环试验
[0016]取下储油、测试油箱上挂接的防静电接地线，发出试验开始指令，同时完成:闭合模拟系统油泵启动按钮、启动计时器、启动记录设备，记录加油冲刷过程油箱内油面电位v-t曲线，至测试油箱燃油电位稳定后关闭油泵，完成一次试验测试；调整加油流量；测量试验所用工作介质(RP-3或RP-5燃油)的温度和电导率；在储油、测试燃油箱上挂接防静电接地线，静置；在加油循环过程中，监视燃油流量变化在允许范围，同时，观察油箱内是否有静电火花放电发生，若有火花放电现象发生应立即停止试验；在确认无着火或爆炸危险时可以打开测试油箱进行照相记录；在不同的流量下，重复完成测试工作。
[0017]步骤9:每一次试验停止后，对油箱进行接地，静置1min后可以重复开展试验或调整、更换工作介质。
[0018]以上试验均需要在测试油箱、储油油箱中置入或不置入填充物料，加入不同工作介质(RP-3或RP-5航空燃油)，以及变更不同流速等情况下进行测试。由于环境等多重因素影响，每项试验可以在不同天气情况下重复测试二、三次，以便获得更多研究数据。
[0019]加油静电试验测试参数如下:
[0020]I)环境温度值，V ；
[0021]2)环境相对湿度值，RH% ；
[0022]3)工作介质煤油温度值，V ；
[0023]4)工作介质煤油电导率值，pS ；
[0024]5)加油管路流量值，L/min ；
[0025]6)试验持续时间，s ;
[0026]7)静电电位随时间变化曲线，V-t ;
[0027]8)有无静电放电现象；
[0028]9)泡沫塑料绝缘电阻。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是本发明加油静电试验试验装置原理图；
[0030]图2是I号油箱泡沫塑料两种充填形式示意图；
[0031]其中，图1中1-支撑架，2-绝缘衬套，3-球阀，4-油泵，5-波纹管，6-流量计，7-喷嘴，8-液位计,9-静电电位计，10-探针，11-绝缘套，12-蝶阀，13-燃油箱,14-聚四氟乙烯板。
[0032]图3是加油静电试验测试流程图；
[0033]图4是不同流速下的RP-5航空燃油循环静电试验数据对比示例图。
【具体实施方式】
[0034]下面针对加油静电试验装置及测试方法进行有关说明如下:
[0035]步骤1:连接测试设备，并检查其状态是否良好。
[0036]在试验开始前，首先，对燃油储油、试验油箱、泵、管线进行清洗，以尽量减少杂质对燃油静电行为的影响，清洗介质根据试验用燃油确定；第二，对试验装置、测量系统的聚四氟乙烯等绝缘件用无水乙醇进行擦洗，保障试验系统的绝缘状态；第三，做好油泵泵体的接地，以尽量使测量静电电位更接近燃油在燃油储油、试验油箱内循环或冲刷的实际静电行为情况。
[0037]在测试油箱中布置一测试探针；然后应用高阻绝缘方式布设线路，将探针与Q系列或EST系列静电电压表相连，即可以直接在静电电压表上读取燃油静电电压值。为保证读数的准确性，要求测试系统总体分布电容小于100pF。
[0038]步骤2:按照《轻质油品安全静止电导率》(GB6950-2001)附录A对电导率测定仪进行自检，符合要求；对燃油取样容器(V= 1.0L玻璃烧杯)进行清洁，清洁剂选择无水乙醇；按照《轻质油品安全静止电导率》(GB6950-2001)第5章要求完成试验用油静止电导率测试，重复3-5次操作，记录油品静止电导率平均值。
[0039]步骤3:在储油、试验油箱上挂接防静电接地线，依据充刷、循环试验的不同要求加注燃油到指定油位；启动试验系统油泵，依次调整油泵出口球阀开度，调节过程中可以同时使用3号油箱回油管路的球阀和2号油箱出口管路上的球阀来调整流量，使加油管流量分别为(230±15) L/min、(280± 15) L/min、(330± 15) L/min、(380± 15) L/min、(430±15) L/min、(480±15) L/min、(530± 15) L/min、(580± 15) L/min、(600± 15) L/min ;完成试验装置系统的状态调整和条件配置，每次调整完成后，关闭油泵，静置。
[0040]例如:若试验油箱入口处的加油管一般工况加油流量为(230± 15)L/min。将储油箱中加满油，接通流量计仪表，启动油泵，分别调整油泵出口和回油管线球阀开度，使加油管流量为(230± 15)L/min。运行约15s?30s，若流量稳定记录流量值。
[0041]步骤4:检查测试仪器的可靠性、有效性。调整静电电位计水平状态，开启供电电源，调整光标为“O”位；开启流量测量供电电源；开启温度测量供电电源；开启示波器或其它记录设备电源并检查是否工作正常；检查计时器状态，并初始显示为“O”。
[0042]步骤5:动态测试前，取下储油、试验油箱上挂接的防静电接地线，用兆欧表(2500V)检查试验系统测试部分的对地绝缘情况是否满足要求；用温度计和湿度计监测并记录试验现场环境温度和相对湿度。
[0043]依据电磁学原理和国内外学者已有的试验研究结果，在实际应用环境中，静电电位的高低与系统(或体系)分布电容值密切相关，且明显呈现在分布电容最小时静电电位最高的现象；同时，考虑金属油箱中可能的燃油点位分布规律，本次试验的电位测试点选择在测试油箱直径且距桶壁约50mm的点上。
[0044]步骤6:测量并记录试验所用工作介质(RP-3或RP-5燃油)的初始温度和电导率。
[0045]燃油静态电导率测试方法:
[0046]a)用无水乙醇对电导率测试仪绝缘材料表面及测试用煤油
[0047]盛装容器进行清洁擦拭；
[0048]b)按照仪器使用说明书要求，校准电导率测试仪；
[0049]c)用煤油盛装容器取样，并按照仪器说明书要求深度将探
[0050]测头放入煤油中，待数据稳定后读取并记录电导率值。
[0051]步骤7:冲刷试验
[0052]?冲刷条件的建立
[0053]泡沫塑料加油静电试验冲刷条件的建立采取了如下的配置方式，即在储油、测试油箱充填泡沫塑料或不充填泡沫塑料条件下，对储油、测试油箱进行注油，燃油充装液面高度约达到测试油箱底面标高。这样，在油泵的吸力作用下，在测试油箱内将形成冲刷性循环过程。
[0054]取下储油、测试油箱上挂接的防静电接地线，发出试验开始指令，同时完成:闭合模拟系统油泵起动按钮、启动计时器、启动记录设备，记录加油冲刷过程油箱内油面电位v-t曲线，至测试油箱燃油电位稳定后关闭油泵，完成一次试验测试；调整加油流量；测量试验所用工作介质(RP-3或RP-5燃油)的温度和电导率；在储油、测试油箱上挂接防静电接地线，静置；在加油冲刷过程中，监测燃油流量变化在允许范围，同时，观察油箱内是否有静电火花放电发生，若有火花放电现象发生应立即停止试验；在确认无着火或爆炸危险时可以打开测试油箱进行照相记录；在不同的流量下，重复完成测试工作。静电放电现象的观察可以依据油面静电电位的跃变进行判断。
[0055]步骤8:循环试验
[0056]?循环条件的建立
[0057]循环条件的建立比冲刷条件简单，具体采取了如下的配置方式，即在储油、测试油箱充填泡沫塑料或不充填泡沫塑料条件下，对储油、测试油箱进行注油，燃油充装液面高度约达到测试燃油箱顶面标高下5cm。这样，在油泵的吸力作用下，在测试油箱内将形成稳定的燃油循环过程。
[0058]取下储油、测试油箱上挂接的防静电接地线，发出试验开始指令，同时完成:闭合模拟系统油泵启动按钮、启动计时器、启动记录设备，记录加油冲刷过程油箱内油面电位v-t曲线，至测试油箱燃油电位稳定后关闭油泵，完成一次试验测试；调整加油流量；测量试验所用工作介质(RP-3或RP-5燃油)的温度和电导率；在储油、测试燃油箱上挂接防静电接地线，静置；在加油循环过程中，监视燃油流量变化在允许范围，同时，观察油箱内是否有静电火花放电发生，若有火花放电现象发生应立即停止试验；在确认无着火或爆炸危险时可以打开测试油箱进行照相记录；在不同的流量下，重复完成测试工作。静电放电现象的观察可以依据油面静电电位的跃变进行判断。
[0059]步骤9:每一次试验停止后，对油箱进行接地，静置1min后可以重复开展试验或调整、更换工作介质。
[0060]以上试验均需要在测试油箱、储油油箱中置入或不置入填充物料，加入不同工作介质(RP-3或RP-5航空燃油)，以及变更不同流速等情况下进行测试；由于环境等多重因素影响，每项试验可以在不同天气情况下重复测试二、三次，以便获得更多研究数据。
【权利要求】
1.一种加油静电测试试验方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1:按要求在油箱内充填泡沫塑料，连接试验设备，并检查系统状态是否良好；步骤2:按照《轻质油品安全静止电导率》(GB6950-2001)第5章要求完成试验用油静止电导率测试，重复3-5次操作，记录油品静止电导率平均值； 步骤3:在储油、试验油箱上挂接防静电接地线，依据充刷、循环试验的不同要求加注燃油到指定油位；启动试验系统油泵，依次调整油泵出口球阀开度，使加油管流量分别为(230±15)L/min、(280± 15) L/min、(330± 15) L/min、(380± 15) L/min、(430± 15) L/min、(480±15)L/min、(530 ± 15) L/min、(580 ± 15) L/min、(600 ± 15) L/min ;完成试验装置系统的状态调整和条件配置，每次调整完成后，关闭油泵，静置； 步骤4:检查测试仪器的可靠性、有效性；调整静电电位计水平状态，开启供电电源，调整光标为“O”位；开启流量测量供电电源；开启温度测量供电电源；开启示波器或其它记录设备电源并检查是否工作正常；检查计时器状态，并初始显示为“O” ； 步骤5:动态测试前，取下储油、试验油箱上挂接的防静电接地线，用兆欧表(2500V)检查试验系统测试部分的对地绝缘情况是否满足要求；监测并记录试验现场环境温度和相对湿度； 步骤6:测量并记录试验所用工作介质(RP-3或RP-5燃油)的初始温度和电导率； 步骤7:冲刷试验,并记录静电电位变化情况； 取下储油、测试油箱上挂接的防静电接地线，发出试验开始指令，同时完成:闭合模拟系统油泵启动按钮、启动计时器、启动记录设备，记录加油冲刷过程油箱内油面电位V-t曲线，至测试油箱燃油电位稳定后关闭油泵，完成一次试验测试；调整加油流量；测量试验所用工作介质(RP-3或RP-5燃油)的温度和电导率；在储油、测试油箱上挂接防静电接地线，静置；在加油冲刷过程中，监测燃油流量变化在允许范围，同时，观察油箱内是否有静电火花放电发生，若有火花放电现象发生应立即停止试验；在确认无着火或爆炸危险时可以打开测试油箱进行照相记录；在不同的流量下，重复完成测试工作； 步骤8:循环试验,并记录静电电位变化情况； 取下储油、测试油箱上挂接的防静电接地线，发出试验开始指令，同时完成:闭合模拟系统油泵启动按钮、启动计时器、启动记录设备，记录加油冲刷过程油箱内油面电位V-t曲线，至测试油箱燃油电位稳定后关闭油泵，完成一次试验测试；调整加油流量；测量试验所用工作介质(RP-3或RP-5燃油)的温度和电导率；在储油、测试燃油箱上挂接防静电接地线，静置；在加油循环过程中，监视燃油流量变化在允许范围，同时，观察油箱内是否有静电火花放电发生，若有火花放电现象发生应立即停止试验；在确认无着火或爆炸危险时可以打开测试油箱进行照相记录；在不同的流量下，重复完成测试工作； 步骤9:每一次试验停止后，对油箱进行接地，静置1min后可以重复开展试验或调整、更换工作介质； 以上试验均需要在测试油箱、储油油箱中置入或不置入填充物料，加入不同工作介质(RP-3或RP-5航空燃油)，以及变更不同流速等情况下进行测试；由于环境等多重因素影响，每项试验可以在不同天气情况下重复测试二、三次，以便获得更多研究数据。
【文档编号】G01N27/00GK104316569SQ201410545714
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月15日 优先权日:2014年10月15日
【发明者】徐蕤, 单玉伟, 朱金生, 王旭 申请人:中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所