一种有源与无源相结合的油品静电消除器的制作方法

本发明涉及石油化工油气储运等易燃易爆场所的输油管静电消除设备，特别涉及一种有源与无源相结合的油品静电消除器。

背景技术：

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。gb12158-2006《防止静电事故通用导则》和gb13348-2009《液体石油产品静电安全规程》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。但目前油品管道静电消除器主要是无源静电消除器，其通过感应的方式使放电针静电放电来消除油品静电，并且都是安装在较大直径管道上。

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。目前还没有在输油管路直径较小细管上应用有源油品静电消除器。加装管道静电消除器的方法常用在大型输油管道中，在细输油管路中由于管路细长更容易产生静电，并且管路中油品流速大不适用金属外壳接地泄露静电的方法，同时如果应用大型管路静电消除设备，设置的放电针容易刺破管路，从而造成管路损坏；当管道内没有油品时或油品在管道内流体截面小于管道直径，这两种情况下管道内将会残留大量油气此时放电针放电容易引发危险。不能适应管路中电荷量变化较大的情况，以及保证电荷量较小时的安全，及时泄露静电。另外放电针进行高压放电过程中容易引发燃爆危险，因此需要设计一种有源与无源相结合的油品静电消除器。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是,消除管道内静电同时避免高压放电引发的燃爆危险，在细输油管路中应用一种有源与无源相结合的油品静电消除器，技术方案如下：

一种有源与无源相结合的油品静电消除器，包括管道、连接法兰、放电针、绝缘块、油品电荷密度监测仪、开关、接地装置、正电压发生装置、负电压发生装置以及控制装置；所述油品电荷密度监测仪设置在管道上，油品电荷密度监测仪通过数据线与控制装置相连，油品电荷密度监测仪通过数据线与控制装置相连；所述控制装置控制正电压发生装置和负电压发生装置输出电压；开关控制正电压发生装置和负电压发生装置以及接地装置与放电针的连接；所述多个放电针设置在管道内壁上并均匀对称排布，放电针包裹在绝缘块中放电端露出绝缘块，放电针的放电端与管道内壁之间留有间隙；放电针通过导线与开关装置连接。

优选的是，所述放电针以管道轴线为对称轴均匀分布4排，沿管道方向上的放电针之间间距相等，每排布置4个放电针。

还优选的是，所述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。

还优选的是，所述管道长度为管道直径的3～7倍。

还优选的是，所述绝缘块制作材料为聚四氟乙烯。

还优选的是，所述放电针端部的曲率半径为1000μm。

另外优选的是，所述开关为三相开关，一侧与连接放电针的导线连接，另一侧分别设有正电压发生装置、负电压发生装置和接地装置之间的开关电路。

进一步优选的是，所述控制装置控制开关的闭合，当油品电荷密度监测仪监测油品电荷密度小于±5μc/m³时，接地装置线路开关闭合，通过接地导出静电电荷；当油品电荷密度监测仪监测油品电荷密度大于+5μc/m³时，接地装置线路开关打开，连接负电压发生装置的线路开关闭合；当油品电荷密度监测仪监测油品电荷密度大于-5μc/m³时，接地装置线路开关打开，连接正电压发生装置的线路开关闭合。

更进一步优选的是，所述正电压发生装置和负电压发生装置输出电压大小在0～1500v之间。

本发明的有益效果是：使用的放电针尖端具有较小的曲率半径，易于电离放电，更利于消除油品静电；使用绝缘块保证放电针与管道间不会因为放电而被击穿，确保放电针发挥作用；放电针设置管道的底部并且放电针的放电端与管道内壁留有间隙，容易被油品浸没，从而避免了有源油品消除器放电针直接在油气存留的管道内放电导致的燃爆危险；

附图说明

图1为有源油品静电消除器结构示意图；

图2为放电针结构示意图；

图3为改进方案中有源油品静电消除器结构示意图；

图4为改进方案中放电针结构示意图；

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-开关；7-接地装置；8-正电压发生装置；9-负电压发生装置；10-控制装置。

具体实施方式

一种有源与无源相结合的油品静电消除器，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、开关6、接地装置7、正电压发生装置8、负电压发生装置9以及控制装置10。管道1作为油品静电消除器的主体，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。绝缘块4包裹放电针3，放电针3设置在管道1本体上，油品电荷密度监测仪5伸入管道油品中测量油品带电的电荷密度。放电针3通过导线与开关6相连，开关分别连接接地装置7、正电压发生装置8和负电压发生装置9，控制装置10控制开关6、接地装置7、正电压发生装置8和负电压发生装置9工作。

油品电荷密度监测仪5设置在管道上，油品电荷密度监测仪5通过数据线与控制装置10相连，油品电荷密度监测仪5通过数据线与控制装置10相连；所述控制装置10控制正电压发生装置8和负电压发生装置9输出电压；开关6控制正电压发生装置8和负电压发生装置9以及接地装置7与放电针3的连接；所述多个放电针3设置在管道内壁上并均匀对称排布，放电针3包裹在绝缘块4中放电端露出绝缘块4，放电针3的放电端与管道内壁之间留有间隙；放电针3通过导线与开关6装置连接。

结合图1和图2对放电针作进一步的具体说明，放电针3包裹在绝缘块中放电端露出绝缘块4，绝缘块4制作材料为聚四氟乙烯。放电针3的放电端与管道内壁留有间隙，放电针3端部的曲率半径为1000μm。放电针3沿管道1圆周均匀布置，将放电针均在管道1内壁形成凹槽内露头，保证了放电针3端部始终处于油品的液面之下，即使管道内没有油品时管道内壁放电针存在的凹槽内依然会残留部分油品，从而覆盖放电针3端部，不仅避免了有源油品消除器放电针3直接在油气存留的管道1内放电导致的燃爆危险，还保护了放电针3不受腐蚀作用损坏。

优选放电针的其中一种布置方案为，结合图1和图2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3以管道1轴线为对称轴均匀分布4排，沿管道1方向上的放电针之间间距相等，每排布置4个放电针。也可以根据管道长度在管道四周均匀对称布置放电针。在管道1四周对称布置放电针能够方便释放电压，对称布置在管道1顶端和底端。沿管道方向上电针之间的距离相等，沿管道切面方向上的放电针之间的距离相等。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。

对电压发生装置电源情况作进一步的具体说明，正电压发生装置8和负电压发生装置9输出电压大小小于1500v。正电压发生装置8可输出正0-1500v的电压，大小可调节。负电压发生装置9可输出负0-1500v的电压，大小可调节。控制装置10接收油品电荷密度监测仪5的测量数据，当检测数值大于5μc/m³时，控制装置10控制正电压发生装置8或负电压发生装置9放电。

对控制装置控制情况作进一步的具体说明，控制装置工作过程具体是：当油品电荷密度监测仪5监测到管道中的电荷密度在+5～20μc/m³之间时，负电压发生装置9输出电压在-1～-1500v之间调节，具体是+5μc/m³对应-10v，随着电荷密度升高电压相应升高两者呈线性增长关系，控制装置10控制负电压发生装置9关闭，电源输出电压随电荷密度等梯度调节。当油品电荷密度监测仪监测5到管道1中的电荷密度在-5～-20μc/m³之间时，控制装置10控制正电压发生装置8开启，正电压发生装置8输出电压在+1～+1500v之间调节，具体是-5μc/m³对应+10v，随着电荷密度升高电压相应升高两者呈线性增长关系，控制装置10控制正电压发生装置8关闭，电源输出电压为随电荷密度等梯度调节。

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。