一种闭环电位反馈的装卸原油静电危害预警方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种闭环电位反馈的装卸原油静电危害预警方法及装置，属于静电防 治技术领域。
【背景技术】
[0002] 原油是电的不良导体，易产生静电电荷积聚。在油田装卸油作业中多采用上部喷 注方式，使鹤管喷出带电量及液面冲击带电量大幅度上升，易在液面形成高电位，当瞬间释 放能超过原油气最小点火能时，引起罐车的燃烧或爆炸。装卸原油作业时静电带电包括两 个方面，一是罐车壁带电，二是罐车内原油带电。罐体壁带电是原油内的静电荷引起，原油 电阻率高，传递给罐体壁的静电非常有限。传统罐车防静电拖地带及电磁接地桩有利于消 除罐体壁与大地之间的电位差，却不能消除罐车内部由于各点电场强度的差异分布引起原 油中任意两点间的电位差，而这种电位差放电导致罐车爆炸的风险更高。
[0003] 与轻质成品油相比较，原油内杂质多、含水率大，静电产生机理更复杂。目前国内 外学者主要开展成品油静电危害研究，而针对原油静电危害研究较少；罐体壁静电泄放装 置可靠性无法实现过程监控；原油液面静电多采用静置方式进行自然逸散，泄放装置较少； 控制参数主要选择装卸油流速，而静电电位控制较少，无法实现闭环控制。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有技术的不足，本发明提供一种闭环电位反馈的装卸原油静电危害 预警方法及装置。
[0005] -种闭环电位反馈的装卸原油静电危害预警装置，它可以在线监测静电泄放装置 可靠性，实时显示并向参数控制系统反馈罐车壁电位、原油液面电位及装卸油速度变化值， 通过与临界预警值比较输出闭环控制信号，实现装卸油过程静电危害的自动预警。
[0006] 本发明的目的是这样实现的，一种闭环电位反馈的装卸原油静电危害预警装置， 它至少由静电量消除系统、静电位反馈系统、静电参数控制系统组成，高架储油罐连接钢支 架接地、电动阀，电动阀的另一端连接流速仪，流速仪的另一端连接静电消除器，静电消除 器的另一端连接拉运罐车，空心薄壁金属球连接在拉运罐车中，绝缘挠性导线与空心薄壁 金属球连接，静电位反馈系统的电极板、感应探头和静电仪分别连接静电参数控制系统，静 电参数控制系统的输出连接静电量消除系统，流速仪连接静电参数控制系统。
[0007] 静电量消除系统至少由电动阀、流速仪、感应式管道静电消除器组成。流速仪将 测量参数反馈给控制系统，输出闭环控制指令调节电动阀的开度，保证鹤管内的装油速度V 始终低于临界预警值，减小静电生成速率；当流动电荷随着原油流经感应式管道静电消除 器时，静电感应使消除器携带足量的电荷，放电针进行电晕放电中和掉原油中极性相反的 电荷。
[0008] 静电位反馈系统主要是监测罐车壁电位、罐内原油液面电位变化，并实时反馈给 参数控制系统，它至少由电极板、感应探头、静电仪、反馈电路组成。
[0009] (1)罐体壁电位测试是为了实时判断外接地在装油过程中是否良好，保证静电及 时疏导至大地。静电仪a测试的电极板接地并通过导线与罐体外壁一点连接，静电仪b测 试的电极板与罐体外壁另一点连接，两点通过罐车壁连通，判断U a与Ub的电位差是否为零 可以确定接地是否良好。
[0010] (2)罐内原油液面电位测试是为了实时判断气液接触界面上积聚的静电位是否达 到击穿气相空间中轻烃混合组分的临界值。根据漂浮在液面上的导体与液面携带电位大致 相同的原理，设计一个空心薄壁金属球，通过绝缘挠性导线与电极板相连，静电仪c的测量 值U。就可以大致反映装油时空心薄壁金属球附近的原油液面电位。
[0011] 静电参数控制系统是静电危害预警系统的信号处理模块，一方面接受来自流速 仪、静电仪反馈的参数信号，另一方面将参数值与临界预警值进行比较，输出闭环控制指 令，紧急关断电动阀，实现装卸油过程的静电预警处理。
[0012] 一种闭环电位反馈的装卸原油静电危害预警方法，含有以下步骤；
[0013] 静电危害预警系统控制指令分三级，第一优先级由罐体壁电位差Uab控制，作为电 动阀开启的钥匙；在系统运行初期由流速V控制，通过流速仪调节电动阀的开度；随着拉运 罐车内原油量增加，液面积聚大量外来电荷与再生电荷，系统进入原油液面电位U。控制阶 段，若U。高于预警值则输出闭环控制指令，关闭电动阀停止装油，静置一段时间使U。低于预 警值后重启装油系统；
[0014] 第一级指令：装油前当罐体壁两点的电位差Uab=O时，说明罐体壁电位为零，与大 地电位相同，此时拉运罐车接地良好，可以开启电动阀进行装油作业；装油过程中当罐体壁 两点的电位差U ab尹0时，说明操作过程中出现虚接地现象，罐体壁的静电荷不能及时导入 大地，静电参数控制系统7输出闭环控制指令，关闭电动阀停止装油；
[0015] 第二级指令：油田生产中用于临时存放原油的多为高架储油罐，利用原油自 重进行装卸油作业；根据能量守恒定律，当电动阀完全打开时，装油鹤管内原油流速为 V = ^lgAh ( Ah为落差），当高架储油罐和拉运罐车的高度一定时，初液面高度Iitl对应的 流速最大；根据管径决定管道安全流速原理，鹤管的安全流速为v = 〇.8xVi/^ (D为鹤管的 公称直径）；当鹤管内原油流速小于安全流速时完全开启电动阀4进行装油，否则流速仪输 出控制指令调节电动阀的开度降低原油流速；
[0016] 第三级指令：装油过程中原油液面电位不断上升，经过静电消除器进入拉运罐车 内部的原油依然携带部分外来电荷，以及水珠沉降、气泡上升产生的再生电荷，共同向原油 液面汇聚形成高电位,并随着时间增加逐渐上升，当静电仪测试的电位U。大于5kV时，静电 参数控制系统输出闭环控制指令，关闭电动阀停止装油。
[0017] 本发明的有益效果是利用一种闭环电位反馈的装卸原油静电危害预警装置，通过 实时监控电位差、速度、电位三个参数，实现原油装卸作业中速度、静电电量、静电电位的在 线监测、联动报警和闭环控制，预防油田装卸原油过程中可能由静电积聚导致的安全隐患。
【附图说明】
[0018] 当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以 及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解， 构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发 明的不当限定，如图其中：
[0019] 图1是本发明结构示意图。
[0020] 图2是本发明技术原理图。
[0021] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
【具体实施方式】
[0022] 显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保 护范围。
[0023] 实施例1 :如图1、图2所示，一种闭环电位反馈的装卸原油静电危害预警装置，于 高架储油罐1连接钢支架接地2、电动阀4,电动阀4的另一端连接流速仪5,流速仪5的另 一端连接静电消除器6,静电消除器6的另一端连接拉运罐车8,空心薄壁金属球10连接在 拉运罐车8中，绝缘挠性导线11