便攜式油品電荷密度測(cè)量方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種便攜式油品電荷密度測(cè)量方法，主要解決現(xiàn)有油品電荷密度測(cè)量裝置設(shè)計(jì)復(fù)雜、不便攜的問(wèn)題。本發(fā)明通過(guò)采用一種便攜式油品電荷密度測(cè)量方法，使用便攜式油品電荷密度測(cè)量裝置通過(guò)測(cè)量油品中金屬球缺圓心處的靜電電位，根據(jù)公式得到油品電荷密度數(shù)值的技術(shù)方案較好地解決了上述問(wèn)題，可用于油品電荷密度測(cè)量中。
【專(zhuān)利說(shuō)明】便攜式油品電荷密度測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種便攜式油品電荷密度測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年來(lái)，油品靜電事故時(shí)有發(fā)生，如果能方便的測(cè)量油品的電荷密度，對(duì)工作人員評(píng)價(jià)油品的靜電危險(xiǎn)性，從而采取有效的防范措施避免事故的發(fā)生，具有十分重要的意義。
[0003]輕質(zhì)燃油大部分都是高絕緣易帶電介質(zhì)，在槽車(chē)、貯罐等容器的罐裝輸送作業(yè)中，容易積聚電荷和放電。當(dāng)油品用泵送經(jīng)流動(dòng)裝置時(shí)，能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生和保留大量電荷，當(dāng)帶電油品儲(chǔ)存在油罐里時(shí)，電荷便在油品中積累起來(lái)，若電荷量積累到足夠大時(shí)，就要引起火花放電，同時(shí)有可能引起著火和爆炸。世界各國(guó)都曾多次發(fā)生過(guò)油品裝車(chē)靜電爆炸事故。
[0004]為了保證貯運(yùn)中的靜電安全，傳統(tǒng)的對(duì)策是限制油品的流速，在近二、三十年內(nèi)也出現(xiàn)了抗靜電劑和消靜電器等技術(shù)，但最終還是不能消除靜電的存在，而且國(guó)內(nèi)外也都曾出現(xiàn)過(guò)在規(guī)定界限內(nèi)發(fā)生靜電爆炸的事例。這就說(shuō)明限制流速并不是決定靜電安全的主要物理量，而決定靜電安全的本質(zhì)則是油品的帶電量，即電荷密度。目前大多數(shù)國(guó)家都同意30 μ c/m是一個(gè)合理的控制界限。據(jù)此一些國(guó)家也研制出了一些檢測(cè)油品電荷量的方法和儀器。這其中比較典型的有三種。一是利用旋葉電極調(diào)制感應(yīng)信號(hào)的檢出法，它是利用接地的旋葉電極周期屏幕蔽感應(yīng)電極，使弧立電極的感應(yīng)信號(hào)周期地外輸，從而達(dá)到定量描述一定容積內(nèi)電荷量的目的。此方法在300 μ c/m量程內(nèi)，誤差只有10 μ c/m，但旋葉式傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且需要恒速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，不利于長(zhǎng)期連續(xù)測(cè)量；二是測(cè)量弧立電極電位的檢出法，它是利用弧立電極的充電電位與特定環(huán)境中的電荷密度保持一定相關(guān)性的原理來(lái)測(cè)量的；三是測(cè)量單個(gè)或兩個(gè)串聯(lián)法拉第筒泄漏電流的檢出法，它是利用法拉第筒的匯漏電流和液體的體積流速。后兩種方法的共同缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且不適于現(xiàn)場(chǎng)使用。
[0005]CN93229461涉及一種油品靜電檢測(cè)報(bào)警儀，它是由傳感器和便攜式測(cè)量器組成，傳感器的一端插入油品輸送管路中，用以采集油品中的電荷量，便攜式測(cè)量器用于檢測(cè)傳感器采集的油品電荷量，當(dāng)油品電荷量超過(guò)安全電荷量時(shí)便發(fā)出報(bào)警。但該專(zhuān)利只是用于報(bào)警。
[0006]現(xiàn)有油品電荷密度測(cè)量裝置設(shè)計(jì)復(fù)雜、不便攜，本發(fā)明有針對(duì)性的解決了該問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有油品電荷密度測(cè)量裝置設(shè)計(jì)復(fù)雜、不便攜的問(wèn)題，提供一種新的便攜式油品電荷密度測(cè)量方法。該方法用于油品電荷密度測(cè)量中，具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、便攜的優(yōu)點(diǎn)。
[0008]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種便攜式油品電荷密度測(cè)量方法，使用便攜式油品電荷密度測(cè)量裝置通過(guò)測(cè)量油品中金屬球缺圓心處的靜電電位，根據(jù)P = ￥公式得到油品電荷密度數(shù)值，式中，V是電位，P是油品電荷密度，r是球缺半徑，
ε是油品介電常數(shù)，其中所述的便攜式油品電荷密度測(cè)量裝置，包括油品采集球(I)、電位測(cè)量傳感頭(2)、絕緣部件(3)、接地線(5)、高壓絕緣測(cè)試線(4)、耐油桿(6)和電荷密度測(cè)量?jī)x(7)，其中油品采集球(I)包括金屬球缺(8)和亞導(dǎo)體塑料防護(hù)罩(9)，亞導(dǎo)體塑料防護(hù)罩(9)位于金屬球缺(8)的外面；電荷密度測(cè)量?jī)x(7)包括電位測(cè)量部件(10)、信號(hào)處理器(11)和油品電荷密度顯示屏(12);電位測(cè)量傳感探頭(2)—端位于金屬球缺(8)內(nèi)部中心，另一端穿過(guò)耐油桿(6)通過(guò)高壓絕緣測(cè)試線(4)與電荷密度測(cè)量?jī)x(7)連接；絕緣部件
(3)位于金屬球缺(8)與電位測(cè)量傳感探頭(2)之間；接地線(5)穿過(guò)耐油桿(6)使金屬球缺接地；來(lái)自電位測(cè)量傳感頭(2)的靜電電位信號(hào)通過(guò)高壓絕緣測(cè)試線(4)傳遞到電荷密度測(cè)量?jī)x(7)中的電位測(cè)量部件(10)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理器(11)處理后，由油品電荷密度顯示屏(12)顯示油品電荷密度。
[0009]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述油品采集球(I)負(fù)責(zé)采集油品，金屬采集球(I)主體為一個(gè)金屬球缺(8),金屬球缺(8)外包裹亞導(dǎo)體塑料防護(hù)罩(9),金屬球缺(8)內(nèi)外表面設(shè)有光滑鍍鉻層或鍍銀層，金屬球缺(8)的高度在滿足油品侵入的同時(shí)應(yīng)不小于0.75倍的直徑，亞導(dǎo)體塑料防護(hù)罩采用表面電阻率為IO7~10-Ω的亞導(dǎo)體材料。
[0010]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述電位測(cè)量傳感探頭(2)主體為一金屬圓桿，金屬圓桿在球缺內(nèi)部的一端 設(shè)計(jì)成球形，球形圓心與金屬球缺的圓心重合。
[0011 ] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述絕緣部件(3 )位于金屬球缺(8 )與電位測(cè)量傳感探頭(2)之間，保證金屬球缺(8)與電位測(cè)量傳感探頭(2)之間的絕緣電阻值大于1014Ω。
[0012]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述接地線(5)有絕緣外皮，其耐壓水平大于10000V，高壓絕緣測(cè)試線(4)的耐壓值為30000~50000V。
[0013]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述耐油桿(6)采用絕緣性、高強(qiáng)度耐油材料，方便手持。
[0014]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述電位測(cè)量部件測(cè)量電位測(cè)量傳感探頭上的靜電電位，所述信號(hào)處理器通過(guò)計(jì)算將靜電電位信號(hào)轉(zhuǎn)換成電荷密度信號(hào)，所述油品電荷密度顯示屏實(shí)時(shí)顯示油品的電荷密度。
[0015]本發(fā)明能方便的測(cè)量油品的電荷密度，通過(guò)在金屬球缺外設(shè)置了亞導(dǎo)體塑料材料的塑料，避免金屬球缺與其他金屬體的接觸。本發(fā)明方法中只要將便攜式油品電荷密度測(cè)量裝置放入被測(cè)油品中，就能方便的測(cè)量被測(cè)油品的電荷密度，并且不需要將本產(chǎn)品放在油面的中心。本發(fā)明方法中高壓絕緣測(cè)試線、耐油桿、電荷密度測(cè)量?jī)x，其中油品采集球又分為金屬球缺、亞導(dǎo)體塑料防護(hù)罩兩部分，電荷密度測(cè)量?jī)x又分為電位測(cè)量部件、信號(hào)處理器、油品電荷密度顯示屏三部分。油品采集球負(fù)責(zé)采集一部分油品，電位測(cè)量傳感探頭負(fù)責(zé)采集油品的靜電電位信號(hào)，并通過(guò)高壓絕緣測(cè)試線傳遞到電荷密度測(cè)量?jī)x，耐油桿方便操作。因此本發(fā)明方法具有設(shè)備便攜，易于操作，安全可靠的優(yōu)點(diǎn)，取得了較好的技術(shù)效果。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明所述方法采用的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖1中:1為油品采集球；2為電位測(cè)量傳感頭；3為絕緣部件；4為高壓絕緣測(cè)試線；5為接地線；6為耐油桿；7為電荷密度測(cè)量?jī)x；8為金屬球缺；9為亞導(dǎo)體塑料防護(hù)罩；10為電位測(cè)量部件；11為信號(hào)處理器；12為油品電荷密度顯示屏。
[0018]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述，但不僅限于本實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0019]【實(shí)施例1】
[0020]如圖1所示的裝置包括油品采集球1、電位測(cè)量傳感探頭2、絕緣部件3、接地線5、高壓絕緣測(cè)試線4、耐油桿6、電荷密度測(cè)量?jī)x7，其中油品采集球又分為金屬球缺8、亞導(dǎo)體塑料防護(hù)罩9兩部分，電荷密度測(cè)量?jī)x7又分為電位測(cè)量部件10、信號(hào)處理器11、油品電荷密度顯示屏12三部分。油品采集球I負(fù) 責(zé)采集一部分油品，電位測(cè)量傳感探頭2負(fù)責(zé)采集油品的靜電電位信號(hào)，并通過(guò)高壓絕緣測(cè)試線4傳遞到電荷密度測(cè)量?jī)x7，耐油桿6方便操作。
[0021]油品米集球I負(fù)責(zé)米集油品，金屬米集球主體為一個(gè)金屬球缺8,球缺外包裹亞導(dǎo)體材料的塑料。金屬球缺8，厚度為2mm，通過(guò)接地線接地，金屬球缺8內(nèi)外表面設(shè)有光滑鍍鉻層或鍍銀層，金屬球缺8其直徑可以根據(jù)測(cè)試環(huán)境來(lái)設(shè)置，金屬球缺的直徑為100_，高為 120mm。
[0022]亞導(dǎo)體塑料防護(hù)罩9采用表面電阻率為IO8 Ω的亞導(dǎo)體材料，厚度為2mm。
[0023]電位測(cè)量傳感探頭2主體為一金屬圓桿，金屬圓桿在球缺內(nèi)部的一端設(shè)計(jì)成球形，球形直徑為金屬圓桿直徑的2倍，其圓心與金屬球缺的圓心重合；所述電位測(cè)量傳感探頭2另一端通過(guò)高壓絕緣測(cè)試線4與電荷密度測(cè)量?jī)x2連接。
[0024]絕緣部件3位于金屬采集球I與電位測(cè)量傳感探頭2中間，其作用是保證金屬采集球I與電位測(cè)量傳感探頭2之間的絕緣電阻值大于1014Ω。
[0025]接地線5有絕緣外皮，其耐壓水平大于10000V。所述高壓絕緣測(cè)試線4的耐壓值為 40000V。
[0026]耐油桿6采用絕緣性、高強(qiáng)度耐油材料；所述接地線5穿過(guò)耐油桿6與地連接；所述高壓絕緣測(cè)試線4穿過(guò)耐油桿與電荷密度測(cè)量?jī)x連接。
[0027]電位測(cè)量部件10測(cè)量電位測(cè)量傳感探頭上的靜電電位，其量程為20000V。
[0028]信號(hào)處理器11通過(guò)計(jì)算將靜電電位信號(hào)轉(zhuǎn)換成電荷密度信號(hào)。
[0029]油品電荷密度顯示屏12實(shí)時(shí)顯示油品的電荷密度。
[0030]在使用時(shí)，信號(hào)處理器11通過(guò)以下公式來(lái)將靜電電位信號(hào)轉(zhuǎn)化成電荷密度信號(hào)。
[0031]假設(shè)球缺內(nèi)油品的電荷密度是均勻的，根據(jù)《工業(yè)靜電》的相關(guān)內(nèi)容，金屬球缺8圓心處的電位是球缺內(nèi)的最高電位，其計(jì)算公式是:
[0032]V =
4s
[0033]式中，V是電位，P是油品電荷密度，r是球缺半徑，ε是油品介電常數(shù)。
[0034]則油品的電荷密度為:
4&Ψ
[0035]P = ^—
[0036]因此，已知油品的介電常數(shù)，已知金屬球缺8的半徑，測(cè)出金屬球缺8圓心處電位，就可以根據(jù)以上公式計(jì)算出油品的電荷密度。
[0037]【實(shí)施例2】
[0038]按照實(shí)施例1所述的條件，金屬球缺8的直徑為100mm,高80mm ;亞導(dǎo)體塑料防護(hù)罩9的材料表面電阻率為101° Ω。電位測(cè)量傳感探頭2用來(lái)采集球缺圓心處的電位，其頂端小球的直徑是8_。絕緣部件3用來(lái)保證金屬球缺8與電位測(cè)量傳感探頭2之間的絕緣，確保電位測(cè)量傳感探頭2能正確的反映球缺圓心處的電位，同時(shí)避免金屬球缺8內(nèi)的油品侵入耐油桿6。高壓絕緣測(cè)試線4的耐壓為50000V。接地線5用來(lái)保證金屬球缺8的電位為零電位。耐油桿6保證油品不侵入耐油桿內(nèi)，同時(shí)具有較高的強(qiáng)度，方便電荷密度采集工作。
[0039]【實(shí)施例3】
[0040]按照實(shí)施例1所述的條件，只是亞導(dǎo)體塑料采用表面電阻率為107 Ω的亞導(dǎo)體材料。油品電荷密度顯示屏12實(shí)時(shí)顯示油品的電荷密度。
[0041]【實(shí)施例4】
[0042]按照實(shí)施例1所述的條件，只是金屬球缺的直徑為200mm，高為160mm。油品電荷密度顯示屏12實(shí)時(shí)顯示油品的電荷密度。
[0043]顯然，本發(fā) 明專(zhuān)利的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明專(zhuān)利所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明專(zhuān)利的技術(shù)方案所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍之列。
【權(quán)利要求】
1.一種便攜式油品電荷密度測(cè)量方法，使用便攜式油品電荷密度測(cè)量裝置通過(guò)測(cè)量油品中金屬球缺圓心處的靜電電位，根據(jù)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式油品電荷密度測(cè)量方法，其特征在于所述油品采集球(1)負(fù)責(zé)米集油品，金屬米集球(I)主體為一個(gè)金屬球缺(8),金屬球缺(8)外包裹亞導(dǎo)體塑料防護(hù)罩(9)，金屬球缺(8)內(nèi)外表面設(shè)有光滑鍍鉻層或鍍銀層，金屬球缺(8)的高度在滿足油品侵入的同時(shí)應(yīng)不小于0.75倍的直徑，亞導(dǎo)體塑料防護(hù)罩采用表面電阻率為IO7~101° Ω的亞導(dǎo)體材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式油品電荷密度測(cè)量方法，其特征在于所述電位測(cè)量傳感探頭(2)主體為一金屬圓桿，金屬圓桿在球缺內(nèi)部的一端設(shè)計(jì)成球形，球形圓心與金屬球缺的圓心重合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式油品電荷密度測(cè)量方法，其特征在于所述絕緣部件(3)位于金屬球缺(8)與電位測(cè)量傳感探頭(2)之間，保證金屬球缺(8)與電位測(cè)量傳感探頭(2)之間的絕緣電阻值大于IO14Ω。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式油品電荷密度測(cè)量方法，其特征在于所述接地線(5)有絕緣外皮，其耐壓水平大于10000V，高壓絕緣測(cè)試線(4)的耐壓值為30000~50000V。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式油品電荷密度測(cè)量方法，其特征在于所述耐油桿(6)采用絕緣性、高強(qiáng)度耐油材料，方便手持。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式油品電荷密度測(cè)量方法，其特征在于所述電位測(cè)量部件測(cè)量電位測(cè)量傳感探頭上的靜電電位，所述信號(hào)處理器通過(guò)計(jì)算將靜電電位信號(hào)轉(zhuǎn)換成電荷密度信號(hào)，所述油品電荷密度顯示屏實(shí)時(shí)顯示油品的電荷密度。
【文檔編號(hào)】G01R29/24GK103969515SQ201410145690
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】李義鵬, 劉全楨, 孫立富, 宮宏, 孟鶴, 劉寶全, 高鑫, 胡海燕, 張婷婷, 畢曉蕾, 張?jiān)婆? 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司青島安全工程研究院