用于管输油品的静电风险降低装置及方法与流程

本发明涉及石油化工油气储运技术领域，具体地说，涉及一种用于管输油品的静电风险降低装置及方法。

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。

现有技术中，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，所以仍很难避免瞬间放电事故的发生。(2)加装管道静电消除器，但消电效率很低，应用条件较苛刻。

因此，本发明提供了一种用于管输油品的静电风险降低装置及方法。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种用于管输油品的静电风险降低装置，所述装置包含：

管段，其通过法兰连接的方式串接在输油管道上；

密度表，其设置在所述管段上，用于实时检测所述管段内油品的电荷密度；

注入泵，其设置在所述管段上，用于接收注入控制指令，在所述注入控制指令的控制下，向所述管段内注入抗静电添加剂；

电导率监测仪，其设置在所述管段上，用于实时监测所述管段内油品的电导率；

控制模块，其与所述密度表、所述注入泵以及所述电导率监测仪通信，用于在所述电荷密度大于第一阈值且持续时间大于第一预设时间时，向所述注入泵发送所述注入控制指令，并监测所述电导率的变化。

根据本发明的一个实施例，所述注入泵注入的所述抗静电添加剂具备无灰低粘度特性，其性能满足：在所述抗静电添加剂的添加量小于第一百分比浓度时，使得油品的所述电导率大于第二阈值。

根据本发明的一个实施例，所述注入泵单次注入所述抗静电添加剂的添加质量是固定，最小添加质量通过以下公式计算得到：

q＝5*m

其中，q表示所述抗静电添加剂的最小添加质量，单位为mg，m表示油罐车的装油质量，单位为kg。

根据本发明的一个实施例，所述控制模块还包含手动注剂模块，其用于在所述电荷密度小于等于所述第一阈值时，允许通过手动的方式，将所述抗静电添加剂通过所述注入泵添加到油品中，以验证所述装置是否正常工作。

根据本发明的一个实施例，所述装置还包含报警模块，其与所述控制模块通信，用于发出报警信号，其触发方式为：所述控制模块发出所述注入控制指令后的第二预设时间期间，所述电导率小于等于所述第二阈值。

根据本发明的一个实施例，所述第二预设时间通过以下因素确定：所述电导率监测仪与所述注入泵的安装距离、油品流速、所述注入泵的反应时间以及所述抗静电添加剂的溶解速度。

根据本发明的一个实施例，所述控制模块与所述密度表、所述注入泵以及所述电导率监测仪之间通过无线方式或有线方式通信。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于管输油品的静电风险降低方法，所述方法包含以下步骤：

通过设置在管段上的密度表实时检测所述管段内油品的电荷密度；

通过设置在所述管段上的注入泵接收注入控制指令，在所述注入控制指令的控制下，向所述管段内注入抗静电添加剂；

通过设置在所述管段上的电导率监测仪实时监测所述管段内油品的电导率；

通过控制模块在所述电荷密度大于第一阈值且持续时间大于第一预设时间时，向所述注入泵传送所述注入控制指令，并监测所述电导率的变化。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包含：在所述电荷密度小于等于所述第一阈值时，允许通过手动的方式，将所述抗静电添加剂通过所述注入泵添加到油品中，以验证静电风险降低装置是否正常工作。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包含：若所述控制模块发出所述注入控制指令后的第二预设时间期间，所述电导率小于等于第二阈值，则触发报警模块，通过所述报警模块发出报警信号。

本发明提供的用于管输油品的静电风险降低装置及方法能够实时检测油品的电荷密度，在电荷密度大于特定值且持续一定时间后，通过添加抗静电添加剂提高油品电导率的方式来降低油品的静电风险，并使用电导率监测仪实时监测电导率来确保抗静电添加剂添加的有效性，能够应用在石油化工油气储运等易燃易爆场所，降低甚至消除油品的静电风险。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1显示了根据本发明的一个实施例的用于管输油品的静电风险降低装置结构框图；

图2显示了根据本发明的另一个实施例的用于管输油品的静电风险降低装置结构框图；以及

图3显示了根据本发明的一个实施例的用于管输油品的静电风险降低方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明实施例作进一步地详细说明。

图1显示了根据本发明的一个实施例的用于管输油品的静电风险降低装置结构框图。如图1所示，静电风险降低装置包含管段101、注入泵102、电导率监测仪103、密度表104以及控制模块105。

管段101通过法兰连接的方式串接在输油管道上。具体来说，管段101是整个装置的主体设备，在一个实施例中，管段101的直径与输油管道的直径一致，均为100mm。

密度表104设置在管段101上，用于实时检测管段101内油品的电荷密度。另外，密度表104实时检测管道中油品的带电情况并将实时检测到的电荷密度数据上传至控制模块105。具体来说，密度表104可以使用油品静电密度表。

注入泵102设置在管段101上，用于接收注入控制指令，在注入控制指令的控制下，向管段101内注入抗静电添加剂。具体来说，在实际应用中，注入泵102使用抗静电添加剂注入泵，注入泵102单次注入的剂量在实际使用过程中可以调整。

一般来说，注入泵102注入的抗静电添加剂具备无灰低粘度特性，其性能满足：在抗静电添加剂的添加量小于第一百分比浓度时，使得油品的电导率大于第二阈值。优选地，所述第一百分比浓度可以取值为5ppm。所述第二阈值可以取值为250ps/m。一般来说，油品包含汽油以及柴油。

另外，注入泵102单次注入抗静电添加剂的添加质量是固定，最小添加质量通过以下公式计算得到：

q＝5*m

其中，q表示抗静电添加剂的最小添加质量，单位为mg，m表示油罐车的装油质量，单位为kg。

在一个实施例中，假设油罐车的装油为2000kg，则根据以上公式，可以计算得到，抗静电添加剂的最小添加质量为100g；假设油罐车的装油为25000kg，则根据以上公式，可以计算得到，抗静电添加剂的最小添加质量为125g。

电导率监测仪103设置在管段101上，用于实时监测管段101内油品的电导率。另外，电导率监测仪103将实时监测到的油品电导率数据上传至控制模块105。具体来说，电导率监测仪103可以使用电导率在线监测仪。

控制模块105与密度表104、注入泵102以及电导率监测仪103通信，用于在电荷密度大于第一阈值且持续时间大于第一预设时间时，向注入泵102发送注入控制指令，并监测电导率的变化。优选地，第一阈值以及第一预设时间可以通过控制模块105进行设置。优选地，第一阈值取值为20μc/m³或30μc/m³。第一预设时间取值为5s。

一般来说，控制模块105与密度表104、注入泵102以及电导率监测仪103之间通过无线方式或有线方式通信。

总结来说，控制模块105接收密度表104上传的电荷密度数据，当电荷密度超过第一阈值且持续时间大于第一预设时间时，向注入泵102发送注入控制指令，以启动注入泵102，通过注入泵102向油品中添加抗静电添加剂，以提高油品的电导率，降低油品静电风险。

图2显示了根据本发明的另一个实施例的用于管输油品的静电风险降低装置结构框图。如图2，静电风险降低装置包含管段101、注入泵102、电导率监测仪103、密度表104、控制模块105、报警模块201以及手动注剂模块202。

图2中的管段101、注入泵102、电导率监测仪103、密度表104、控制模块105与图1具备相同的功能，在此不再赘述。

报警模块201与控制模块105通信，用于发出报警信号，其触发方式为：控制模块105发出注入控制指令后的第二预设时间期间，电导率小于等于第二阈值。具体的，报警模块201通过有线方式或无线方式与控制模块105进行通信。

一般来说，控制模块105实时分析电导率监测仪103上传的电导率数据信息，当注入泵102接收到注入控制指令后启动并注入抗静电添加剂一段时间(第二预设时间)后，电导率监测仪检测的结果一直未超过250ps/m(第二阈值)，控制模块105控制报警模块201输出报警信号，表明注入效果不好，静电风险降低装置运行不正常。

具体来说，第二预设时间的取值为8s。

在一个实施例中，第二预设时间通过以下因素确定：电导率监测仪与注入泵的安装距离、油品流速、注入泵的反应时间以及抗静电添加剂的溶解速度。

具体来说，第二预设时间设置，主要由以下因素决定：

1、电导率监测仪与注入泵的安装距离小于2m；

2、正常情况下油品流速高于0.5m/s；

3、注入泵的反应时间小于1s；

4、抗静电添加剂的溶解速度；

5、考虑一定时间余量。

手动注剂模块202用于在电荷密度小于等于第一阈值时，允许通过手动的方式，将抗静电添加剂通过注入泵添加到油品中，以验证静电风险降低装置是否正常工作。

一般来说，静电风险降低装置具备手动注剂功能，当油品的电荷密度较长时间(例如一年或是更长时间)不超过阈值时，可通过手动注剂的方式将抗静电添加剂注入到油品中，通过电导率监测仪检测的结果判定整个静电风险降低装置是否运行正常。控制模块上设置手动注剂功能,模拟一次油品静电密度超过阈值的情况。

图3显示了根据本发明的一个实施例的用于管输油品的静电风险降低方法流程图。

如图3，在步骤s301中，通过设置在管段上的密度表实时检测管段内油品的电荷密度。具体来说，油品在输送过程中，电导率低，输油速度快以及油品含有杂质等原因，会导致油品在输送过程中产生大量静电，因此，需要通过密度表104实时检测油品的电荷密度。

具体来说，管段101上设置有密度表104，密度表104能够实时检测油品的电荷密度，并将检测的电荷密度数据上传至控制模块105。实际的使用中，密度表104可以采用油品静电密度表。

在步骤s302中，通过设置在管段上的注入泵接收注入控制指令，在注入控制指令的控制下，向管段内注入抗静电添加剂。为了降低电荷密度，提高电导率，降低油品静电风险，通过设置在管段101上的注入泵102注入抗静电添加剂，抗静电添加剂可以使得油品的电导率增大，静电风险降低。

具体来说，抗静电添加剂的单词注入剂量是固定的，但是也可以根据实际情况进行更改。一般来说，抗静电添加剂应具备无灰低粘度特性，其性能应满足添加量在5ppm以下时，可使汽油以及柴油的电导率提高至250ps/m以上。

并且，抗静电添加剂的单次注入最小质量通过以下公式进行计算：

q＝5*m

其中，q表示抗静电添加剂的最小添加质量，单位为mg，m表示油罐车的装油质量，单位为kg。

在步骤s303中，通过设置在管段上的电导率监测仪实时监测管段内油品的电导率。在注入泵102注入抗静电添加剂后，需要实时监测油品的电导率，在本发明中，通过设置在管段101上的电导率监测仪103来实时检测油品的电导率，并将检测到的电导率数据上传至控制模块105。

一般来说，如果电导率在8s的时间内一直未超过250ps/m，那么说明静电风险降低装置运行不正常。

在步骤s304中，通过控制模块在电荷密度大于第一阈值且持续时间大于第一预设时间时，向注入泵传送注入控制指令，并监测电导率的变化。为了降低静电风险，控制模块105需要发送注入控制指令，注入泵102接收注入控制指令，向油品内注入抗静电添加剂。并且，还需要控制模块105通过电导率监测仪103上传的电导率数据，实时监测电导率的变化情况。

另外，在电荷密度小于等于第一阈值时，允许通过手动的方式，将抗静电添加剂通过注入泵添加到油品中，以验证静电风险降低装置是否正常工作。

另外，若控制模块发出注入控制指令后的第二预设时间期间，电导率小于等于第二阈值，则触发报警模块，通过报警模块发出报警信号。一般来说，如果在启动注入泵102进行注入抗静电添加剂注入操作后，控制模块105自动计时，在超过8s后，电导率一直没有超过250ps/m，那么控制模块105控制报警模块201发出报警信号。

综上，本发明提供的用于管输油品的静电风险降低装置及方法能够实时检测油品的电荷密度，在电荷密度大于特定值且持续一定时间后，通过添加抗静电添加剂提高油品电导率的方式来降低油品的静电风险，并使用电导率监测仪实时监测电导率来确保抗静电添加剂添加的有效性，能够应用在石油化工油气储运等易燃易爆场所，降低甚至消除油品的静电风险。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。