引言:航空油料是飞机的主要能源,特别是重量较轻的航空燃油,它具有很强的挥发性和流动性,具有很大的易燃性和爆炸性。由于飞机油料的用量大、品种多,在使用过程中要承受油料的流动、喷射等过程,很容易在使用过程中引起静电,所以必须引起注意。
1.航空油料静电的成因分析
从静电产生的理论上,认为飞机油的静电是由偶电层原理引起的。由于离子和金属离子的电离,会使两种不同的材料发生碰撞,从而形成一种偶电层。当两者处于相对稳定状态时,偶电层的整体表现为电中性,只是不均匀的分布。当它们发生相对运动时,平衡就会被破坏,使它们变成具有不同静电的带电体。飞机燃油中的物料的相对运动是由固体和液体两相的相对运动构成的。例如:油料在管道内的流动、油料的喷射、撞击油罐等物体的相对移动,都会引起静电。在静电荷的生成和注入过程中,静电场会逐渐增大,在这种情况下,静电荷向相反的方向移动,从而导致静电的扩散。
2.造成航空油料静电产生的因素
2.1航空油料电导率与静电产生
航空燃油是一种不导电的液体,其电荷大小与其电阻率有关。在一定范围内,当电阻率增加时,液体静电会增大。在一定的范围内,随着电阻率的增大,液体静电会发生衰减。试验结果显示,由于航空燃油是一种高纯度的产物,在其电阻率超过1013欧姆时,由于其分子极性很弱,几乎不含任何杂质,因此其静电荷很低。结果表明,在低杂质的情况下,飞机燃油的电阻率会显著下降。
2.2航空油料的杂质与静电产生
液体之所以会有静电,主要是因为液体中存在着一些正、负离子。由于航空燃油是一种介电常数较低的媒质,所以大多数飞机燃油都不能进行直接电离。所以,飞机燃油中的离子,是无法避免的。这些杂质可以被直接分解,变成正、负离子。其中的一些杂质,都是炼化过程中添加的。氧化物的种类很多,金属盐也有很多。这种活性物质只需很少的浓度就可以使飞机燃油带电。
2.3航空油料所含水分与静电的产生
通常认为,水是一种可以有效去除电荷的导体,因为在某些固体媒质的表面,会形成一层导电的薄膜,从而大大提高了固体媒质的导电性。但是,在飞机燃油中不会出现水膜。所以,如果将高电阻的飞机油和水混合在一起,很可能会引起静电,增加飞机燃油的带电风险。所以,在航空燃油的运输和使用中,必须对其进行防水、隔水防护。
2.4航空油料管线材质与静电产生
对金和银等材料的火焰氧化不锈钢管道进行了实验,结果显示,由于材料的不同,导致了不同材料的静电消散,而不同材料之间的电学特性有很大的区别,但由于管道的电阻率有很大的差异,从而对静电的消散有很大的影响。比如,玻璃纤维管与金属管相比,在负电极充电时,玻璃管的速度要比金属管快8%。当负极充电时,玻璃管的速度要比金属管慢30%。
3.预防和控制航空油料静电产生的措施
3.1合理使用油料抗静电添加剂
在储油的时候,只能够通过油箱的接地来去除油箱表面的电荷。由于飞机燃油的导电性能差,使得飞机燃料的表面和燃料中的电荷难以通过接地而泄漏。所以,必须采用抗静电剂等方法对其进行处理,抗静电添加剂可以提高油的导电性能,从而有效的阻止油中的电荷积累,提高静电泄漏的速率,从而消除静电带来的安全隐患。
3.2科学控制航空油料的流动速度
在航空燃油的使用中,油品的静电荷和燃料的流速是直接相关的。如:国内油料专家对油罐车加油的实验发现,油品的平均速度为2.6 m/s时,油面的测量电位为2300 V,而油品的平均速度为1.7 m/s时,测量到的电位为580 V。因此,提高燃油流量的科学控制是减少飞机燃油中静电的主要途径。
3.3控制航空油料的加油方法
在飞机燃油加油作业中,油罐从顶部喷射出的油液,会对罐壁产生一定的冲击,引起油料的搅动,从而引起油品静电量迅速升高。因此,在加油过程中,要减少静电荷,就必须从下往上加油。
3.4静电接地和跨接
静电接地是指将设备和地面连接在一起,形成一个低电阻的通道,把电荷引入到地面上。在带电的导线上,它的电荷在接地后会很快地被引入到地面上。除特殊要求以外,储油厂设备均必须接地,如测量、取样、运输容器、油桶等均须接地,以降低接地体的数目及操作的困难,如允许,可采用先接(即设备间由导线相连,以避免导线间静电电流、雷电流及杂散电流引起的火花放电),再进行集中接地。仅采用静电接地时,其接地电阻不能超过100欧姆,而当采用防雷地时,其接地电阻不能超过10欧姆。
3.5设置静电缓和器和静电消除器
静电缓和器是一种金属容器,它安装在管道上,但对石油储存容器来说,因为其为绝缘材料,在充电后无法依靠容器的接地来快速带走电荷,但通过容器接地可以减小电荷向地面漏出的阻力,加速了油液的泄露;同时,由于集装箱的接地,使得集装箱和有关的金属装置与地面形成了一个很好的通道,从而避免了由于容器外部电荷引起的火花放电。在储存室里,用来保持身体电荷的设备。通过静电消除装置产生的电子或离子,可以中和带有相反符号的电荷,因此可以避免静电的危害。根据其工作原理和结构,可将其分为四类:感应式、外加电压型、辐射型和离子型。后三种方法由于结构简单、使用方便、消电效率高,所以在油罐车中仅采用电感式静电消除器。电感型静电消声器的构造.电感静电消声器主要包括三个部件:钢管和法兰、内部绝缘管、放电针和插针。把它看作是一条管道的延伸部分。该设备具有结构简单,能有效地消除电荷。充油在进入容器前,首先进入设备内,降低流速,并在一定的滞留时间内,大多数电荷会朝管道内流动,并向地面流动,大大降低了电荷的流入,起到缓冲的效果。静电消除装置也称为静电中和装置,是通过消除或减小带电其消电原理是以顶端放电为基础,将液体中的液体注入到液体中,使液体中的液体产生负电荷。
结束语
总之,在航空运输中,由于静电引起的火灾和爆炸,其隐蔽性很强,往往被人们忽略。为此,石油行业应加强对其产生原因及防治的研究,以提高其应用和操作水平。提供安全、高效的航空运输电源和技术支撑。
参考文献
[1]刘坚. 浅谈航空油料静电的产生因素与控制措施[J]. 中国石油和化工标准与质量, 2013(18):1.