王要森 曲芳 徐彬 党玉 梁爽 王德祥

摘 要：燃油中静电荷的存在会在油面形成较高的静电电压，诱导发生静电放电，在环境条件不利的情况下极可能引发火灾爆炸事故。本论文以航空煤油为研究燃油，通过设计和搭建模拟加油循环实验及测量系统，测量相关静电参数及观察静电行为，主要研究了燃油流量与静电电压及静电时间常数等的关系，证实了燃油箱油面静电电压和加油管道中心静电电压均与油品流量成正比，这些都为后续研究提供了实验设计和数据参考。

关键词：航空煤油;静电电压;静电积累

1 航空燃油循环加油系统静电特性的国内外研究背景

为揭示飞机燃油系统静电风险，国内外在理论研究的基础上，开展了大量的试验研究工作。德国空军飞行试验中心在1984年就进行了飞机加油静电的现场测试。而美国也曾完成与德国相似的试验，试验用槽车模拟了飞机燃油箱。

国内方面，在国家标准《轻质油品装油安全油面电压值》中给出了轻质油品表面安全电压12000V的安全条件。但是关于航空燃油系统抑爆方面的内容中涉及静电的内容较少，缺乏对于极限状态——即燃油系统对地绝缘状态下分析与比较，目前石油工业发展的趋势是高速装运，而且在现代空战中，要充分提高飞机的利用率就必须大幅度缩短空中及地面加油时间，就要求加油流量与流速尽可能大。

2 循环加油系统中静电积累和消散理论模型的搭建

根据经典静电理论模型并结合图1所示实验系统图，燃油静电电压的积累与消散可以等效的看做一个电容器的充电过程与放电过程。

2.1 实验方案

实验具体方案为：燃油流量分别设置为1500L/min、2000L/min和2500L/min，循环加油过程实验时间为15min～20min。实验过程中记录内容包括：燃油电导率值、燃油温度、环境温度、湿度、实验持续时间、燃油流量、燃油箱油面静电电压及循环管道中心静电电压随时间变化曲线，以及是否有静电放电现象。每个流量进行二至三次实验。每次实验间需要保持至少20 min的静置时间，用来释放电荷。

2.2 实验设备

通过参考美国埃索公司油品带电倾向评估试验装置，设计了一套包含燃油电荷密度检测设置的循环燃油静电实验系统，具体如图1所示。为了保证对地绝缘，系统与大地间绝缘电阻应不小于1014?。燃油箱与其支撑和固定结构以聚四氟乙烯做成的螺栓垫圈和块来实现绝缘，燃油箱及循环管道与油泵间的绝缘，用聚四氟乙烯环状管段隔离实现。

2.3 实验流程

首先检查实验设备是否完好，有无漏油现象，确保数据记录仪表、计算机运行良好，然后进行静电电压表调零，最后调整油泵频数以保证实验流量，打开配电柜开关运行实验，通过EST软件和各种测量仪器对实验数据进行记录直至实验完成，关闭油泵，整理实验数据。待油品冷却，间隔至指定时间再开始下一组实验。

3 实验结果与拟合处理分析

在所完成的实验过程中均未发生静电放电现象，对于航空煤油分别给出代表性流量1500L/min、2000L/min和2500L/min，每个流量的静电电压最大值见表1。表2分别给出了各流量的燃油静电电压变化曲线。

根据实验数据，可知随着燃油流量的增加，燃油箱油面静电电压和管道中心静电电压均上升，与流量变化成正比，且通过对比不同流量的油面电压跟管道中心的静电电压变化趋势，可以看出油面电压变化幅度较为剧烈，其静电电压数值比管道中心静电电压高。

4 结论

静电危害的控制离不开缓冲设计、静置、跨接与接地、抗静电添加剂等，本实验通过对实验系统的搭建，实验过程与条件的控制，数据的测量及处理等过程得出以下结论：

（1）通常实验条件下，油面静电电压跟管道中心静电电压的积累和消散跟时间都成正比。（2）在不同流量下，消散时间常数也会出现随流量上升而上升的趋势，说明需对输油流量进行控制且加油完成后应留足够的静置时间以保证安全。（3）在所实验流量中，燃油箱油面静电电压均比管道中心静电电压高，危险性更大，因此在今后的研究中应更加注重油面静电电压的控制。（4）在实验过程中，等效燃油箱油面静电最高电压为-8757.6V，没有达到点燃油品蒸氣混合物的危险电位。

参考文献：

[1]中国石油化工总公司石油化工科学研究院.GB 6951-1986轻质油品装油安全油面电压值[S].中国标准出版社出版，1987.

[2]菅义夫.静电手册[M]. 科学出版社，1998.

[3]孙可平，宋广成.工业静电[M].北京：中国石化出版社，1994.

[4]曲芳，王旭，高永庭.燃油箱系统静电实验研究[J].中国安全科学学报，2006（03）：98-101.