CN103969515B - 便携式油品电荷密度测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式油品电荷密度测量方法，主要解决现有油品电荷密度测量装置设计复杂、不便携的问题。本发明通过采用一种便携式油品电荷密度测量方法，使用便携式油品电荷密度测量装置通过测量油品中金属球缺圆心处的静电电位，根据公式得到油品电荷密度数值的技术方案较好地解决了上述问题，可用于油品电荷密度测量中。

Description

便携式油品电荷密度测量方法

技术领域

本发明涉及一种便携式油品电荷密度测量方法。

背景技术

近些年来，油品静电事故时有发生，如果能方便的测量油品的电荷密度，对工作人员评价油品的静电危险性，从而采取有效的防范措施避免事故的发生，具有十分重要的意义。

轻质燃油大部分都是高绝缘易带电介质，在槽车、贮罐等容器的罐装输送作业中，容易积聚电荷和放电。当油品用泵送经流动装置时，能在较长时间内产生和保留大量电荷，当带电油品储存在油罐里时，电荷便在油品中积累起来，若电荷量积累到足够大时，就要引起火花放电，同时有可能引起着火和爆炸。世界各国都曾多次发生过油品装车静电爆炸事故。

为了保证贮运中的静电安全，传统的对策是限制油品的流速，在近二、三十年内也出现了抗静电剂和消静电器等技术，但最终还是不能消除静电的存在，而且国内外也都曾出现过在规定界限内发生静电爆炸的事例。这就说明限制流速并不是决定静电安全的主要物理量，而决定静电安全的本质则是油品的带电量，即电荷密度。目前大多数国家都同意30μc/m是一个合理的控制界限。据此一些国家也研制出了一些检测油品电荷量的方法和仪器。这其中比较典型的有三种。一是利用旋叶电极调制感应信号的检出法，它是利用接地的旋叶电极周期屏幕蔽感应电极，使弧立电极的感应信号周期地外输，从而达到定量描述一定容积内电荷量的目的。此方法在300μc/m量程内，误差只有10μc/m，但旋叶式传感器结构复杂，而且需要恒速电机驱动，不利于长期连续测量；二是测量弧立电极电位的检出法，它是利用弧立电极的充电电位与特定环境中的电荷密度保持一定相关性的原理来测量的；三是测量单个或两个串联法拉第筒泄漏电流的检出法，它是利用法拉第筒的汇漏电流和液体的体积流速。后两种方法的共同缺点是结构复杂，且不适于现场使用。

CN93229461涉及一种油品静电检测报警仪，它是由传感器和便携式测量器组成，传感器的一端插入油品输送管路中，用以采集油品中的电荷量，便携式测量器用于检测传感器采集的油品电荷量，当油品电荷量超过安全电荷量时便发出报警。但该专利只是用于报警。

现有油品电荷密度测量装置设计复杂、不便携，本发明有针对性的解决了该问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有油品电荷密度测量装置设计复杂、不便携的问题，提供一种新的便携式油品电荷密度测量方法。该方法用于油品电荷密度测量中，具有设计简单、便携的优点。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种便携式油品电荷密度测量方法，使用便携式油品电荷密度测量装置通过测量油品中金属球缺圆心处的静电电位，根据公式得到油品电荷密度数值，式中，V是电位，ρ是油品电荷密度，r是球缺半径，ε是油品介电常数，其中所述的便携式油品电荷密度测量装置，包括油品采集球（1）、电位测量传感头（2）、绝缘部件（3）、接地线（5）、高压绝缘测试线（4）、耐油杆（6）和电荷密度测量仪（7），其中油品采集球（1）包括金属球缺（8）和亚导体塑料防护罩（9），亚导体塑料防护罩（9）位于金属球缺（8）的外面；电荷密度测量仪（7）包括电位测量部件（10）、信号处理器（11）和油品电荷密度显示屏（12）；电位测量传感探头（2）一端位于金属球缺（8）内部中心，另一端穿过耐油杆（6）通过高压绝缘测试线（4）与电荷密度测量仪（7）连接；绝缘部件（3）位于金属球缺（8）与电位测量传感探头（2）之间；接地线（5）穿过耐油杆（6）使金属球缺接地；来自电位测量传感头（2）的静电电位信号通过高压绝缘测试线（4）传递到电荷密度测量仪（7）中的电位测量部件（10），经过信号处理器（11）处理后，由油品电荷密度显示屏（12）显示油品电荷密度。

上述技术方案中，优选地，所述油品采集球（1）负责采集油品，金属采集球（1）主体为一个金属球缺（8），金属球缺（8）外包裹亚导体塑料防护罩（9），金属球缺（8）内外表面设有光滑镀铬层或镀银层，金属球缺（8）的高度在满足油品侵入的同时应不小于0.75倍的直径，亚导体塑料防护罩采用表面电阻率为10⁷～10¹⁰Ω的亚导体材料。

上述技术方案中，优选地，所述电位测量传感探头（2）主体为一金属圆杆，金属圆杆在球缺内部的一端设计成球形，球形圆心与金属球缺的圆心重合。

上述技术方案中，优选地，所述绝缘部件（3）位于金属球缺（8）与电位测量传感探头（2）之间，保证金属球缺（8）与电位测量传感探头（2）之间的绝缘电阻值大于10¹⁴Ω。

上述技术方案中，优选地，所述接地线（5）有绝缘外皮，其耐压水平大于10000V，高压绝缘测试线（4）的耐压值为30000～50000V。

上述技术方案中，优选地，所述耐油杆（6）采用绝缘性、高强度耐油材料，方便手持。

上述技术方案中，优选地，所述电位测量部件测量电位测量传感探头上的静电电位，所述信号处理器通过计算将静电电位信号转换成电荷密度信号，所述油品电荷密度显示屏实时显示油品的电荷密度。

本发明能方便的测量油品的电荷密度，通过在金属球缺外设置了亚导体塑料材料的塑料，避免金属球缺与其他金属体的接触。本发明方法中只要将便携式油品电荷密度测量装置放入被测油品中，就能方便的测量被测油品的电荷密度，并且不需要将本产品放在油面的中心。本发明方法中高压绝缘测试线、耐油杆、电荷密度测量仪，其中油品采集球又分为金属球缺、亚导体塑料防护罩两部分，电荷密度测量仪又分为电位测量部件、信号处理器、油品电荷密度显示屏三部分。油品采集球负责采集一部分油品，电位测量传感探头负责采集油品的静电电位信号，并通过高压绝缘测试线传递到电荷密度测量仪，耐油杆方便操作。因此本发明方法具有设备便携，易于操作，安全可靠的优点，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为本发明所述方法采用的装置的结构示意图。

图1中：1为油品采集球；2为电位测量传感头；3为绝缘部件；4为高压绝缘测试线；5为接地线；6为耐油杆；7为电荷密度测量仪；8为金属球缺；9为亚导体塑料防护罩；10为电位测量部件；11为信号处理器；12为油品电荷密度显示屏。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。

具体实施方式

【实施例1】

如图1所示的装置包括油品采集球1、电位测量传感探头2、绝缘部件3、接地线5、高压绝缘测试线4、耐油杆6、电荷密度测量仪7，其中油品采集球又分为金属球缺8、亚导体塑料防护罩9两部分，电荷密度测量仪7又分为电位测量部件10、信号处理器11、油品电荷密度显示屏12三部分。油品采集球1负责采集一部分油品，电位测量传感探头2负责采集油品的静电电位信号，并通过高压绝缘测试线4传递到电荷密度测量仪7，耐油杆6方便操作。

油品采集球1负责采集油品，金属采集球主体为一个金属球缺8，球缺外包裹亚导体材料的塑料。金属球缺8，厚度为2mm，通过接地线接地，金属球缺8内外表面设有光滑镀铬层或镀银层，金属球缺8其直径可以根据测试环境来设置，金属球缺的直径为100mm，高为120mm。

亚导体塑料防护罩9采用表面电阻率为10⁸Ω的亚导体材料，厚度为2mm。

电位测量传感探头2主体为一金属圆杆，金属圆杆在球缺内部的一端设计成球形，球形直径为金属圆杆直径的2倍，其圆心与金属球缺的圆心重合；所述电位测量传感探头2另一端通过高压绝缘测试线4与电荷密度测量仪2连接。

绝缘部件3位于金属采集球1与电位测量传感探头2中间，其作用是保证金属采集球1与电位测量传感探头2之间的绝缘电阻值大于10¹⁴Ω。

接地线5有绝缘外皮，其耐压水平大于10000V。所述高压绝缘测试线4的耐压值为40000V。

耐油杆6采用绝缘性、高强度耐油材料；所述接地线5穿过耐油杆6与地连接；所述高压绝缘测试线4穿过耐油杆与电荷密度测量仪连接。

电位测量部件10测量电位测量传感探头上的静电电位，其量程为20000V。

信号处理器11通过计算将静电电位信号转换成电荷密度信号。

油品电荷密度显示屏12实时显示油品的电荷密度。

在使用时，信号处理器11通过以下公式来将静电电位信号转化成电荷密度信号。

假设球缺内油品的电荷密度是均匀的，根据《工业静电》的相关内容，金属球缺8圆心处的电位是球缺内的最高电位，其计算公式是：

式中，V是电位，ρ是油品电荷密度，r是球缺半径，ε是油品介电常数。

则油品的电荷密度为：

因此，已知油品的介电常数，已知金属球缺8的半径，测出金属球缺8圆心处电位，就可以根据以上公式计算出油品的电荷密度。

【实施例2】

按照实施例1所述的条件，金属球缺8的直径为100mm，高80mm；亚导体塑料防护罩9的材料表面电阻率为10¹⁰Ω。电位测量传感探头2用来采集球缺圆心处的电位，其顶端小球的直径是8mm。绝缘部件3用来保证金属球缺8与电位测量传感探头2之间的绝缘，确保电位测量传感探头2能正确的反映球缺圆心处的电位，同时避免金属球缺8内的油品侵入耐油杆6。高压绝缘测试线4的耐压为50000V。接地线5用来保证金属球缺8的电位为零电位。耐油杆6保证油品不侵入耐油杆内，同时具有较高的强度，方便电荷密度采集工作。

【实施例3】

按照实施例1所述的条件，只是亚导体塑料采用表面电阻率为107Ω的亚导体材料。油品电荷密度显示屏12实时显示油品的电荷密度。

【实施例4】

按照实施例1所述的条件，只是金属球缺的直径为200mm，高为160mm。油品电荷密度显示屏12实时显示油品的电荷密度。

显然，本发明专利的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明专利所作的举例，而并非是对本发明专利的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明专利的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明专利的保护范围之列。

Claims (3)

1.一种便携式油品电荷密度测量方法，使用便携式油品电荷密度测量装置通过测量油品中金属球缺圆心处的静电电位，根据公式得到油品电荷密度数值，式中，V是电位，ρ是油品电荷密度，γ是球缺半径，ε是油品介电常数，其中所述的便携式油品电荷密度测量装置，包括油品采集球(1)、电位测量传感头(2)、绝缘部件(3)、接地线(5)、高压绝缘测试线(4)、耐油杆(6)和电荷密度测量仪(7)，其中油品采集球(1)包括金属球缺(8)和亚导体塑料防护罩(9)，亚导体塑料防护罩(9)位于金属球缺(8)的外面；电荷密度测量仪(7)包括电位测量部件(10)、信号处理器(11)和油品电荷密度显示屏(12)；电位测量传感头(2)一端位于金属球缺(8)内部中心，另一端穿过耐油杆(6)通过高压绝缘测试线(4)与电荷密度测量仪(7)连接；绝缘部件(3)位于金属球缺(8)与电位测量传感头(2)之间；接地线(5)穿过耐油杆(6)使金属球缺接地；来自电位测量传感头(2)的静电电位信号通过高压绝缘测试线(4)传递到电荷密度测量仪(7)中的电位测量部件(10)，经过信号处理器(11)处理后，由油品电荷密度显示屏(12)显示油品电荷密度；所述油品采集球(1)负责采集油品，油品采集球(1)主体为一个金属球缺(8)，金属球缺(8)外包裹亚导体塑料防护罩(9)，金属球缺(8)内外表面设有光滑镀铬层或镀银层，其直径可以根据测试环境来设置，金属球缺(8)的高度在满足油品侵入的同时应不小于0.75倍的直径，亚导体塑料防护罩采用表面电阻率为10⁷～10¹⁰Ω的亚导体材料；所述电位测量传感头(2)主体为一金属圆杆，金属圆杆在金属球缺内部的一端设计成球形，球形圆心与金属球缺的圆心重合；所述绝缘部件(3)位于金属球缺(8)与电位测量传感头(2)之间，保证金属球缺(8)与电位测量传感头(2)之间的绝缘电阻值大于10¹⁴Ω；所述电位测量部件测量电位测量传感头上的静电电位，所述信号处理器通过计算将静电电位信号转换成电荷密度信号，所述油品电荷密度显示屏实时显示油品的电荷密度。

2.根据权利要求1所述便携式油品电荷密度测量方法，其特征在于所述接地线(5)有绝缘外皮，其耐压水平大于10000V，高压绝缘测试线(4)的耐压值为30000～50000V。

3.根据权利要求1所述便携式油品电荷密度测量方法，其特征在于所述耐油杆(6)采用绝缘性、高强度耐油材料，方便手持。