一种评价气体静电燃爆风险的装置及方法与流程

1.本发明属于气体静电风险评价技术领域，具体涉及一种评价气体静电燃爆风险的装置及方法。


背景技术：

2.完全纯净的气体是不会产生静电的，但由于气体内往往含有灰尘、铁末、干冰、液滴、蒸气等固体颗粒或液体颗粒，通过这些颗粒的碰撞、摩擦、分裂等过程可产生静电。当气体在管道内流动或在阀门等处的缝隙被高速喷出时均能产生强烈的静电(例如氢气、液化气喷出)。
3.在易燃易爆场所，气体输送或泄露过程中会产生静电，气体静电附着在周围的静电收集体上，当静电收集体与其他物体间进行静电放电，就可能引起静电燃爆事故。这种静电燃爆事故在企业时有发生，然而目前并没有一种用来评价气体静电燃爆风险的方法。
4.基于以上问题，本技术提出一种评价气体静电燃爆风险的装置及方法，将计算的气体静电燃爆风险区域内电容上的放电能量与气体静电燃爆区域内气体的最小点火能进行比较；当电容上的放电能量大于气体的最小点火能时，判断存在气体静电燃爆风险；当电容上的放电能量小于气体的最小点火能时，判断不存在气体静电燃爆风险。本技术能够用于气体输送或泄露过程中气体静电燃爆风险的评价，从而起到预警效果，防止静电燃爆事故的发生。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种评价气体静电燃爆风险的装置及方法。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种评价气体静电燃爆风险的装置，包括静电探头、电容调节器、静电电压表、控制器；
8.所述静电探头置于存在气体静电燃爆风险的区域；
9.所述电容调节器与静电探头进行电性连接，所述电容调节器用于调节静电探头对地电容的大小；
10.所述静电电压表与静电探头进行电性连接，所述静电电压表用于测量静电探头的电压；
11.所述电容调节器、静电电压表均与控制器相连。
12.优选的，所述控制器根据接收的电容调节器的电容值和静电电压表的电压值计算电容上的放电能量，并将计算的电容上的放电能量与预先设定的气体静电燃爆区域内气体的最小点火能进行比较。
13.本发明还提供一种评价气体静电燃爆风险的方法。
14.一种评价气体静电燃爆风险的方法，采用评价气体静电燃爆风险的装置进行实
施，包括以下步骤：
15.步骤1：在存在气体静电燃爆风险的区域进行现场检查、调查，确定该区域的静电收集体、静电收集体电容及该区域内气体的最小点火能；
16.步骤2：将静电探头安装在步骤确定的静电收集体上；
17.步骤3：电容调节器调节静电探头的电容c；
18.步骤4：静电电压表测量静电探头的电压u；
19.步骤5：控制器根据电容c、电压u计算电容上的放电能量并判断气体静电燃爆风险。
20.优选的，所述步骤1中，确定静电收集体、静电收集体电容的步骤如下：
21.步骤11：确定气体泄漏区域或喷射区域内的各个孤立导体；
22.步骤12：确定各个孤立导体的电容；
23.步骤13：将电容最大的孤立导体作为该气体静电燃爆风险区域内的静电收集体，该孤立导体的电容即为静电收集体电容。
24.优选的，所述步骤12中，采用电容测试仪对各个孤立导体的电容进行测量，以确定各个孤立导体的电容。
25.优选的，所述步骤1中，根据气体的类型确定气体最小点火能。
26.优选的，所述步骤3中，根据气体静电燃爆风险区域内的静电收集体电容的大小，电容调节器将静电探头的电容调节成与静电收集体电容相等。
27.优选的，所述步骤4中，将静电电压表连接完毕并调整好静电探头的电容后，在气体泄漏或喷射区域使气体发生泄漏或喷射，记录静电电压表的电压u。
28.优选的，所述步骤5的具体方法如下：
29.步骤51：控制器接收电容调节器的电容c和静电电压表的电压u；
30.步骤52：控制器根据电容c、电压u计算电容上的放电能量；
31.步骤53：控制器将计算的电容上的放电能量与预先设定值进行比较；
32.步骤54：根据比较结果，判断是否存在气体静电燃爆风险。
33.优选的，所述步骤52中，所述电容上的放电能量的计算公式见下式(1)，
[0034][0035]
公式(1)中，其中
[0036]
w-电容上的放电能量，单位mj；
[0037]
c-电容调节器调节的静电探头的电容值，单位pf；
[0038]
u-静电电压表测量的静电探头的电压值，单位v。
[0039]
优选的，所述步骤53中，所述预先设定值为步骤1确定的气体的最小点火能。
[0040]
优选的，所述步骤54中，判断是否存在气体静电燃爆风险的方法为：
[0041]
当电容上的放电能量大于气体的最小点火能时，判断存在气体静电燃爆风险；
[0042]
当电容上的放电能量小于气体的最小点火能时，判断不存在气体静电燃爆风险。
[0043]
本发明的有益效果是：
[0044]
本发明评价气体静电燃爆风险的装置包括静电探头、电容调节器、静电电压表、控制器，静电探头置于存在气体静电燃爆风险的区域，电容调节器用于调节静电探头对地电
容的大小，静电电压表用于测量静电探头的电压，控制器根据接收的电容调节器的电容值和静电电压表的电压值计算电容上的放电能量，并将计算的电容上的放电能量与预先设定的气体静电燃爆区域内气体的最小点火能进行比较；当电容上的放电能量大于气体的最小点火能时，判断存在气体静电燃爆风险；当电容上的放电能量小于气体的最小点火能时，判断不存在气体静电燃爆风险。本技术能够用于气体输送或泄露过程中气体静电燃爆风险的评价，从而起到预警效果，防止静电燃爆事故的发生。
附图说明
[0045]
构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。
[0046]
图1是本发明中评价气体静电燃爆风险的装置的连接示意图；
[0047]
图2是本发明中评价气体静电燃爆风险的方法的流程示意图；
[0048]
其中：
[0049]
1-静电探头，2-电容调节器，3-静电电压表，4控制器。
具体实施方式
[0050]
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0051]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0052]
在本发明中，术语如“上”、“下”、“底”、“顶”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
[0053]
本发明中，术语如“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
[0054]
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0055]
实施例1：
[0056]
如图1所示，一种评价气体静电燃爆风险的装置，包括静电探头1、电容调节器2、静电电压表3、控制器4；
[0057]
所述静电探头1置于存在气体静电燃爆风险的区域，典型的区域包括高压气体排放区域、高压气体泄漏区域等；
[0058]
所述电容调节器2与静电探头1进行电性连接，所述电容调节器2用于调节静电探头1对地电容的大小；
[0059]
所述静电电压表3与静电探头1进行电性连接，所述静电电压表3用于测量静电探
头1的电压；
[0060]
所述电容调节器2、静电电压表3均与控制器4相连。
[0061]
优选的，所述控制器4根据接收的电容调节器2的电容值和静电电压表3的电压值计算电容上的放电能量，并将计算的电容上的放电能量与预先设定的气体静电燃爆区域内气体的最小点火能进行比较。
[0062]
实施例2：
[0063]
一种评价气体静电燃爆风险的方法，采用实施例1中评价气体静电燃爆风险的装置进行实施，如图2所示，包括以下步骤：
[0064]
步骤1：在存在气体静电燃爆风险的区域进行现场检查、调查，确定该区域的静电收集体、静电收集体电容及该区域内气体的最小点火能；其中通过现场检查、调查，能够确定排放气体的种类、位置、压力等；并通过现场查看、资料收集、现场问询等，确定气体可能泄漏或喷射区域以及确定气体可能泄漏或喷射区域内的孤立导体；
[0065]
步骤2：将静电探头1安装在步骤1确定的静电收集体上；
[0066]
步骤3：电容调节器2调节静电探头1的电容c；
[0067]
步骤4：静电电压表3测量静电探头1的电压u；
[0068]
步骤5：控制器根据电容c、电压u计算电容上的放电能量并判断气体静电燃爆风险。
[0069]
优选的，所述步骤1中，确定静电收集体、静电收集体电容的步骤如下：
[0070]
步骤11：确定气体泄漏区域或喷射区域内的各个孤立导体，区域内的金属罐、金属桶等均为孤立导体；
[0071]
步骤12：确定各个孤立导体的电容；
[0072]
步骤13：将电容最大的孤立导体作为该气体静电燃爆风险区域内的静电收集体，该孤立导体的电容即为静电收集体电容。
[0073]
优选的，所述步骤12中，采用电容测试仪对各个孤立导体的电容进行测量，以确定各个孤立导体的电容。
[0074]
优选的，所述步骤1中，根据气体的类型确定气体最小点火能。
[0075]
具体地，各种气体的气体最小点火能采用gb12158-1990《防止静电事故通用导则》附录g中g1表格中的最小点燃能量。gb12158-1990《防止静电事故通用导则》附录g中g1表格中的最小点燃能量是目前技术人员普遍参考的数值。
[0076]
其中gb12158-1990《防止静电事故通用导则》附录g中g1表格如下所示。
[0077]
附录g
[0078]
爆炸性气体、蒸气及悬浮粉尘的点燃危险性表
[0079]
(参考件)
[0080]
g1爆炸性气体、蒸气的点燃危险性(和空气混合)
[0081]
表g1
[0082][0083]
续表g1
[0084]
[0085]
续表g1
[0086][0087]
注：1)表示由开放式测定的闪点，其他是用密闭式测定。
[0088]
优选的，所述步骤3中，根据气体静电燃爆风险区域内的静电收集体电容的大小，电容调节器2将静电探头1的电容调节成与静电收集体电容相等。
[0089]
优选的，所述步骤4中，将静电电压表3连接完毕并调整好静电探头1的电容后，在气体泄漏或喷射区域使气体发生泄漏或喷射，记录静电电压表的电压u。
[0090]
优选的，所述步骤5的具体方法如下：
[0091]
步骤51：控制器接收电容调节器2的电容c和静电电压表3的电压u；
[0092]
步骤52：控制器根据电容c、电压u计算电容上的放电能量；
[0093]
步骤53：控制器将计算的电容上的放电能量与预先设定值进行比较；
[0094]
步骤54：根据比较结果，判断是否存在气体静电燃爆风险。
[0095]
优选的，所述步骤52中，所述电容上的放电能量的计算公式见下式(1)，
[0096][0097]
公式(1)中，其中
[0098]
w-电容上的放电能量，单位mj；
[0099]
c-电容调节器2调节的静电探头1的电容值，即静电收集体电容，单位pf；
[0100]
u-静电电压表3测量的静电探头1的电压值，单位v。
[0101]
优选的，所述步骤53中，所述预先设定值为步骤1确定的气体的最小点火能。
[0102]
优选的，所述步骤54中，判断是否存在气体静电燃爆风险的方法为：
[0103]
当电容上的放电能量大于气体的最小点火能时，判断存在气体静电燃爆风险；
[0104]
当电容上的放电能量小于气体的最小点火能时，判断不存在气体静电燃爆风险。
[0105]
以下提供三个具体实施例。
[0106]
实施例3：
[0107]
该实施例中，存在气体静电燃爆风险的区域为甲烷输送管道，采用评价气体静电
燃爆风险的装置以及评价气体静电燃爆风险的方法进行甲烷排空过程中气体静电燃爆风险的判断。
[0108]
评价甲烷输送管道甲烷排空过程中气体静电燃爆风险的装置，包括静电探头1、电容调节器2、静电电压表3、控制器4；
[0109]
所述静电探头1置于存在气体静电燃爆风险的区域，典型的区域包括高压气体排放区域、高压气体泄漏区域等；
[0110]
所述电容调节器2与静电探头1进行电性连接，所述电容调节器2用于调节静电探头1对地电容的大小；
[0111]
所述静电电压表3与静电探头1进行电性连接，所述静电电压表3用于测量静电探头1的电压；
[0112]
所述电容调节器2、静电电压表3均与控制器4相连；所述控制器4根据接收的电容调节器2的电容值和静电电压表3的电压值计算电容上的放电能量，并将计算的电容上的放电能量与预先设定的气体静电燃爆区域内气体的最小点火能进行比较。
[0113]
评价甲烷输送管道甲烷排空过程中气体静电燃爆风险的方法，包括以下步骤：
[0114]
步骤1：在甲烷输送管道进行现场检查、调查，在放空阀附近一金属桶的电容最大，因此，将该金属桶作为静电收集体，该金属桶的电容为50pf；其中甲烷的气体最小点火能为0.28mj；
[0115]
步骤2：将静电探头1安装在放空阀附近的金属桶上；
[0116]
步骤3：通过电容调节器2，将静电探头1的电容调节为50pf；
[0117]
步骤4：打开放空阀，静电电压表3测量静电探头1的最高电压为500v；
[0118]
步骤5：根据公式可以计算出此时金属桶上可以储存的静电能量为0.00625mj，小于甲烷的最小点火能0.28mj，可以判断甲烷排空过程中没有静电燃爆的风险。
[0119]
实施例4：
[0120]
该实施例中，存在气体静电燃爆风险的区域为氢气输送管道，采用评价气体静电燃爆风险的装置以及评价气体静电燃爆风险的方法进行氢气排空过程中气体静电燃爆风险的判断。
[0121]
评价氢气输送管道氢气排空过程中气体静电燃爆风险的装置，包括静电探头1、电容调节器2、静电电压表3、控制器4；
[0122]
所述静电探头1置于存在气体静电燃爆风险的区域，典型的区域包括高压气体排放区域、高压气体泄漏区域等；
[0123]
所述电容调节器2与静电探头1进行电性连接，所述电容调节器2用于调节静电探头1对地电容的大小；
[0124]
所述静电电压表3与静电探头1进行电性连接，所述静电电压表3用于测量静电探头1的电压；
[0125]
所述电容调节器2、静电电压表3均与控制器4相连；所述控制器4根据接收的电容调节器2的电容值和静电电压表3的电压值计算电容上的放电能量，并将计算的电容上的放电能量与预先设定的气体静电燃爆区域内气体的最小点火能进行比较。
[0126]
评价氢气输送管道氢气排空过程中气体静电燃爆风险的方法，包括以下步骤：
[0127]
步骤1：在氢气输送管道进行现场检查、调查，在放空阀附近一金属桶的电容最大，因此，将该金属桶作为静电收集体，该金属桶的电容为50pf；其中氢气的气体最小点火能为0.011mj；
[0128]
步骤2：将静电探头1安装在放空阀附近的金属桶上；
[0129]
步骤3：通过电容调节器2，将静电探头1的电容调节为50pf；
[0130]
步骤4：打开放空阀，静电电压表3测量静电探头1的最高电压为500v；
[0131]
步骤5：根据公式可以计算出此时金属桶上可以储存的静电能量为0.00625mj，小于氢气的最小点火能0.011mj，可以判断氢气排空过程中不存在静电燃爆的风险。
[0132]
实施例5：
[0133]
该实施例中，存在气体静电燃爆风险的区域为甲烷输送管道，采用评价气体静电燃爆风险的装置以及评价气体静电燃爆风险的方法进行甲烷排空过程中气体静电燃爆风险的判断。
[0134]
评价甲烷输送管道甲烷排空过程中气体静电燃爆风险的装置，包括静电探头1、电容调节器2、静电电压表3、控制器4；
[0135]
所述静电探头1置于存在气体静电燃爆风险的区域，典型的区域包括高压气体排放区域、高压气体泄漏区域等；
[0136]
所述电容调节器2与静电探头1进行电性连接，所述电容调节器2用于调节静电探头1对地电容的大小；
[0137]
所述静电电压表3与静电探头1进行电性连接，所述静电电压表3用于测量静电探头1的电压；
[0138]
所述电容调节器2、静电电压表3均与控制器4相连；所述控制器4根据接收的电容调节器2的电容值和静电电压表3的电压值计算电容上的放电能量，并将计算的电容上的放电能量与预先设定的气体静电燃爆区域内气体的最小点火能进行比较。
[0139]
评价甲烷输送管道甲烷排空过程中气体静电燃爆风险的方法，包括以下步骤：
[0140]
步骤1：在甲烷输送管道进行现场检查、调查，在放空阀附近一金属桶的电容最大，因此，将该金属桶作为静电收集体，该金属桶的电容为300pf；其中甲烷的气体最小点火能为0.28mj；
[0141]
步骤2：将静电探头1安装在放空阀附近的金属桶上；
[0142]
步骤3：通过电容调节器2，将静电探头1的电容调节为600pf；
[0143]
步骤4：打开放空阀，静电电压表3测量静电探头1的最高电压为1000v；
[0144]
步骤5：根据公式可以计算出此时金属桶上可以储存的静电能量为0.3mj，大于甲烷的最小点火能0.28mj，可以判断甲烷排空过程中存在静电燃爆的风险。
[0145]
本发明评价气体静电燃爆风险的装置包括静电探头、电容调节器、静电电压表、控制器，静电探头置于存在气体静电燃爆风险的区域，电容调节器用于调节静电探头对地电容的大小，静电电压表用于测量静电探头的电压，控制器根据接收的电容调节器的电容值
和静电电压表的电压值计算电容上的放电能量，并将计算的电容上的放电能量与预先设定的气体静电燃爆区域内气体的最小点火能进行比较；当电容上的放电能量大于气体的最小点火能时，判断存在气体静电燃爆风险；当电容上的放电能量小于气体的最小点火能时，判断不存在气体静电燃爆风险。本技术能够用于气体输送或泄露过程中气体静电燃爆风险的评价，从而起到预警效果，防止静电燃爆事故的发生。
[0146]
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。