一种本安型的管道油品静电消除器的制作方法

本发明涉及一种石油化工油气储运等易燃易爆场所静电消除装置，特别涉及一种本安型的管道油品静电消除器。

背景技术：

在石油化工企业油品输送过程中，因油品电导率低、输油速度过快、油品含有杂质等原因，会导致油品输送过程中产生大量静电，静电会带来安全隐患。《防止静电事故通用导则》(gb12158-2006)和《液体石油产品静电安全规程》(gb13348-2009)明确规定可在管道末端装设液体静电消除器用于减少静电积聚。但无源静电消除器通过感应的方式使放电针静电放电来消除油品静电，并不能完全消除油品中的静电，需要一种能完全消除油品静电的设备，该发明就是在这个背景下提出的。

目前消除管道油品中的静电的方法主要有：(1)金属外壳接地泄漏静电，该种方式只能将金属外壳上的静电导走，油品内的静电不能导走，且静电消除需要一定的时间不能满足油品流速需求，所以这样仍很难避免瞬间放电事故的发生。(2)加装管道静电消除器，如中国发明专利中，公告号为cn2585526y的易燃液体管道静电消除器和公告号为cn2849430y的管道式静电消除器，均是在金属外壳内放置一个绝缘管道。前者是将多个集流放电针纵向多排沿圆周均匀分布在金属外壳上，并穿过绝缘管壁插入绝缘管内，通过与地相连的针尖释放电荷来中和油品中的静电。这种装置虽然可以消除针尖前面附近的静电荷，但由于采用了绝缘管道，油品在流过时与管壁的摩擦更容易产生静电，同时管道内的油品冲击导致针尖磨损后，消电效果急剧下降，在一定程度上会加剧静电的产生。后者是将多个消电针安装在金属外壳上，并穿过绝缘管壁插入绝缘管内，其消电的原理也是通过与地相连的针尖释放电荷来中和油品中的静电。这种装置虽然也可以消除针尖前面附近的静电荷，但在针尖和导管之间的静电不能有效消除，而正是这部分油品与绝缘管道的摩擦会加剧静电的产生，同时也存在管道内油品冲击导致针尖磨损后，消电效果急剧下降的问题。因此，现有的静电消除装置大多不能有效地消除管道内输送油品的静电荷。另外在使用消电针中和电荷的过程时，由于有时放电针放电电压过大，导致击穿放电针与管道之间的连接，导致管道磨损严重，以及不确定的放电量大小导致电源浪费和放电电压过大导致油品电荷量过载导致危险事故的情况。

技术实现要素：

为解决油品运输过程中产生大量静电带来的安全隐患，更彻底的消除油品中的静电，避免油品电荷过载，本发明提供了一种本安型的管道油品静电消除器，其技术方案如下。

一种本安型的管道油品静电消除器，包括管道、连接法兰、放电针、绝缘块、油品电荷密度监测仪、电源和控制装置；所述油品电荷密度监测仪设置在管道油品流动方向的上游，油品电荷密度监测仪通过数据线与控制装置相连；所述控制装置与电源相连，控制电源输出电压，电源通过导线与放电针相连；所述放电针包裹在绝缘块中放电端露出，至少一对放电针在管道的顶部和底部沿管道轴线对称布置。

优选的是，放电针为4对均匀排列在管道的顶部和底部。

另外优选的是，管道做为静电消除器的主体，直径等于输油管道直径，通过连接法兰串接在输油管道上。

优选的是，管道长度为管道直径的3～7倍。

还优选的是，绝缘块制作材料为聚四氟乙烯。

进一步优选的是，电源用于输出正电压或负电压，电源输出电压大小根据控制器发出的信号调节。

进一步优选的是，本安型的管道油品静电消除器反向安装在输油管路上，用于试验电源输出电压大小和极性，并检验静电消除效果。

还进一步优选的是，控制装置工作过程具体是：当油品电荷密度监测仪监测到管道中的电荷密度在+1～20μc/m³之间时，控制器控制电源开启，电源输出电压在-2000～-1v之间调节，直至油品电荷密度监测仪显示为0，控制器控制电源关闭；当油品电荷密度监测仪监测到管道中的电荷密度在+20～30μc/m³之间时，控制器控制电源开启，电源输出电压在-3000～-2000v之间调节，直至油品电荷密度监测仪显示为0，控制器控制电源关闭；当油品电荷密度监测仪监测到管道中的电荷密度在+30～40μc/m³之间时，控制器控制电源开启，电源输出电压在-4000～-3000v之间调节，直至油品电荷密度监测仪显示为0，控制器控制电源关闭；当油品电荷密度监测仪监测到管道中的电荷密度在+40～50μc/m³之间时，控制器控制电源开启，电源输出电压在-5000～-4000v之间调节，直至油品电荷密度监测仪显示为0，控制器控制电源关闭；当油品电荷密度监测仪监测到管道中的电荷密度在+50～60μc/m³之间时，控制器控制电源开启，电源输出电压在-6000～-5000v之间调节，直至油品电荷密度监测仪显示为0，控制器控制电源关闭。

另外进一步优选的是，控制装置工作过程具体是：所述控制装置工作过程具体是：当油品电荷密度监测仪监测到管道中的电荷密度在-1～20μc/m³之间时，控制器控制电源开启，电源输出电压在+1～+2000v之间调节，直至油品电荷密度监测仪显示为0，控制器控制电源关闭；当油品电荷密度监测仪监测到管道中的电荷密度在-20～30μc/m³之间时，控制器控制电源开启，电源输出电压在+2000～+3000v之间调节，直至油品电荷密度监测仪显示为0，控制器控制电源关闭；当油品电荷密度监测仪监测到管道中的电荷密度在-30～40μc/m³之间时，控制器控制电源开启，电源输出电压在+3000～+4000v之间调节，直至油品电荷密度监测仪显示为0，控制器控制电源关闭；当油品电荷密度监测仪监测到管道中的电荷密度在-40～50μc/m³之间时，控制器控制电源开启，电源输出电压在+4000～+5000v之间调节，直至油品电荷密度监测仪显示为0，控制器控制电源关闭；当油品电荷密度监测仪监测到管道中的电荷密度在-50～60μc/m³之间时，控制器控制电源开启，电源输出电压在+5000～+6000v，直至油品电荷密度监测仪显示为0，控制器控制电源关闭。

本发明的有益效果有：使用绝缘模块，保证高压放电针与管道间不会因为发生放电而击穿，确保放电针发挥作用；使用较长的管道，保证了放电针及时放电中和监测到的电荷；试验后根据试验的结果，绘制电荷密度与电压的基本对应关系曲线，形成电荷密度与电源模块输出电压的对应策略，控制电源模块输出电压的极性及大小，使油品中的静电完全被中和，从而更彻底的消除油品中的静电，避免油品电荷过载情况。

附图说明

图1为本安型的管道油品静电消除器示意图；

图2为试验电荷密度与电压基本对应关系结构示意图；

图3为试验电荷密度与电压基本对应关系图。

图中：1-管道；2-连接法兰；3-放电针；4-绝缘块；5-油品电荷密度监测仪；6-电源；7-控制装置。

具体实施方式

结合图1至图3所示，一种本安型的管道油品静电消除器具体实施方式如下：

一种本安型的管道油品静电消除器，包括管道1、连接法兰2、放电针3、绝缘块4、油品电荷密度监测仪5、电源6和控制装置7；所述油品电荷密度监测仪5设置在管道1油品流动方向的上游，油品电荷密度监测仪5通过数据线与控制装置7相连；所述控制装置7与电源6相连，控制电源6输出电压，电源6通过导线与放电针3相连；所述放电针3包裹在绝缘块4中放电端露出，至少一对放电针3在管道1的顶部和底部沿管道轴线对称布置。

结合图1对放电针3的布置做具体说明，绝缘材料包裹放电针，绝缘块4设置在管道1本体和放电针3之间，绝缘块4制作材料为聚四氟乙烯，聚四氟乙烯用于确保放电针3与管道1间不会被20000v高压击穿。放电针为4对均匀排列在管道1的顶部和底部，也可以根据管道长度在管道顶部和底部对称布置放电针。在管道1顶部和底部对称布置放电针能够方便电源6模块释放电压，对称布置在管道1顶端和底端。

经过试验确定放电针3尺寸具体设计为直径为2mm，长度为10mm，该尺寸条件下放电针的放电效果最好。

结合图1对管道的安装方式及管道规格做具体的说明，管道1作为静电消除器的主体，直径等于输油管道直径，通过连接法兰2串接在输油管道上。管道1长度为管道直径的3～7倍。

经过试验确定输油管道最佳尺寸具体是输油管道为500mm，管道直径为400mm，连接法兰与管道法兰尺寸一致为500mm。管道1尺寸在该情况下与油料产生摩擦带来的静电效应最低对静电消除有利。

对电源6做具体的说明，电源用于输出正电压或负电压，电源输出电压大小根据控制器发出的信号调节，电源输出电压最大量程为20000v。所述电源6具体为双输出电源，控制装置控制电源输出电压大小以及电压的正负。其油品电荷密度监测仪5的数据通过数据线与控制器相连，控制器根据油品电荷密度监测仪5确定并控制电源6模块的输出电压极性及大小。

结合图2和图3所示，本安型的管道油品静电消除器反向安装在输油管路上，即将管道油品静电消除器的油品电荷密度监测仪端置于出油口一侧，输油管道中的油料依次经过放电针3安装端及油品电荷密度监测仪5安装端，用于试验电源输出电压大小和极性，并检验静电消除效果。

试验电源输出电压大小和极性的步骤为：(1)将本安型的管道油品静电消除器，正向安装在电荷密度已知并确定的输油管道中，输油管道中的油料依次经过放电针安装端及油品电荷密度监测仪安装端；(2)控制电源放电电压，依次改变电压大小在0～10000v之间从0v开始一次增加1000v；(3)通入不同电荷密度的油品，重复步骤(2)逐渐调节增加电源放电电压；(4)记录油品电荷密度监测仪读数确定静电消除效果，选择最佳效果并记录；(5)根据记录情况对控制装置进行设置。

通过实验确定了合理的电压控制和调节数据，利用同一管道油品静电消除器完成试验，在后期使用中保证电压变化更加符合实际情况需要，合理消除静电，保证油料输送安全，并保证了不会因为电源发电量过大引起的电流过载放电事故危险。

结合图3所述，本安型的管道油品静电消除器的控制装置工作过程具体是：当油品电荷密度监测仪监测到管道中的电荷密度在+1～20μc/m³之间时，控制器控制电源开启，电源输出电压在-2000～-1v之间调节，直至油品电荷密度监测仪显示为0，控制器控制电源关闭；当油品电荷密度监测仪监测到管道中的电荷密度在+20～30μc/m³之间时，控制器控制电源开启，电源输出电压在-3000～-2000v之间调节，直至油品电荷密度监测仪显示为0，控制器控制电源关闭；当油品电荷密度监测仪监测到管道中的电荷密度在+30～40μc/m³之间时，控制器控制电源开启，电源输出电压在-4000～-3000v之间调节，直至油品电荷密度监测仪显示为0，控制器控制电源关闭；当油品电荷密度监测仪监测到管道中的电荷密度在+40～50μc/m³之间时，控制器控制电源开启，电源输出电压在-5000～-4000v之间调节，直至油品电荷密度监测仪显示为0，控制器控制电源关闭；当油品电荷密度监测仪监测到管道中的电荷密度在+50～60μc/m³之间时，控制器控制电源开启，电源输出电压在-6000～-5000v之间调节，直至油品电荷密度监测仪显示为0，控制器控制电源关闭。

另外，本安型的管道油品静电消除器的控制装置控制装置工作过程具体是：当油品电荷密度监测仪监测到管道中的电荷密度在-1～20μc/m³之间时，控制器控制电源开启，电源输出电压在+1～+2000v之间调节，直至油品电荷密度监测仪显示为0，控制器控制电源关闭；当油品电荷密度监测仪监测到管道中的电荷密度在-20～30μc/m³之间时，控制器控制电源开启，电源输出电压在+2000～+3000v之间调节，直至油品电荷密度监测仪显示为0，控制器控制电源关闭；当油品电荷密度监测仪监测到管道中的电荷密度在-30～40μc/m³之间时，控制器控制电源开启，电源输出电压在+3000～+4000v之间调节，直至油品电荷密度监测仪显示为0，控制器控制电源关闭；当油品电荷密度监测仪监测到管道中的电荷密度在-40～50μc/m³之间时，控制器控制电源开启，电源输出电压在+4000～+5000v之间调节，直至油品电荷密度监测仪显示为0，控制器控制电源关闭；当油品电荷密度监测仪监测到管道中的电荷密度在-50～60μc/m³之间时，控制器控制电源开启，电源输出电压在+5000～+6000v，直至油品电荷密度监测仪显示为0，控制器控制电源关闭。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。