高速加油枪静电危险因素分析与研究

孟 鹤，李义鹏，孙立富，刘全桢，宫 宏

(1.化学品安全控制国家重点实验室，山东青岛 2660712.中国石化安全工程研究院，山东青岛 266071)

高速加油枪静电危险因素分析与研究

孟 鹤1，2，李义鹏1，2，孙立富1，2，刘全桢1，2，宫 宏1，2

(1.化学品安全控制国家重点实验室，山东青岛2660712.中国石化安全工程研究院，山东青岛266071)

对国内外高速加油枪的现状进行了调研和多方面试验研究，根据检测结果，提出了针对高速加油枪的防静电建议。

高速加油枪 油品 防静电 滤芯

加油枪加油过程中，油品流速越快，油品流量越大，其静电起电量就越高，容易引发静电事故。2004 年2 月，美国一座自助加油站里，一顾客拔出加油枪时，身上的静电引燃了汽油蒸气并引发大火。2007 年11 月，美国某自助加油站内又发生一起顾客接触加油枪导致起火的事件。为限制静电的产生，避免静电事故的发生，国内外标准对加油枪加油时一般都有流量的限制[1-3]。油品流速的限制，虽然在很大程度上保证了加油站的作业安全，但是增加了加油时间，降低了加油站的工作效率。通过此次静电试验检测，将探索油速可提高的空间，这对于在保障加油站的静电安全的前提下,提高加油站的加油速度及提高企业的工作效率有重要的现实意义。

1 高速加油枪加油过程中的静电危险因素

通过分析高速加油枪加油的整个过程以及加油枪的组成结构，认为高速加油枪在加油过程中有以下几种静电危险因素。

a)当高速加油枪护套(包括枪套和手柄)所使用材料为非静电亚导体时，其不具有防静电性能，故不能及时泄放人体静电，使得人体在接触或者靠近加油站内金属体时发生静电放电。

b)当高速加油枪的输油胶管单位长度电阻不满足防静电要求时，会导致加油枪及其自身所带静电不能及时导入大地。

c)当高速加油枪加油流速过高时，高速流动的油品所带静电使得油品本身就存在静电安全隐患，这可以根据电偶层理论来解释[1]。

2 高速加油枪的防静电性能检测

2.1 高速加油枪护套材料静电性能检测

加油枪护套应当用具有防静电性能导静电材料制成。目前国内加油站使用的防静电加油枪有十几种品牌，包括ZVA、Husky、VR 等。首先对加油站目前使用的加油枪进行防静电检测，然后抽取了国内外十几种防静电加油枪进行了防静电性能检测。检测内容包括枪套和枪托材料的表面电阻率。

静电亚导体的表面电阻率在107～1011Ω之间，所以加油枪护套的表面电阻率应当在1011Ω以下，我国标准中[2]建议固体器件的表面电阻率在108Ω以下。从加油站所使用加油枪的检测结果来看，部分加油枪的防静电性能不符合防静电相关标准，存在一定的安全隐患。从国内外加油枪样品的抽检结果来看，绝大部分加油枪的皮套和枪托防静电性能满足标准的要求。

2.2 高速加油枪胶管静电特性检测

对几个加油站随机抽样的防静电加油枪胶管的单位长度电阻进行检测，并和自行采购的防静电加油枪胶管的检测结果进行对比。然后用阻值不同的胶管分别作为加油枪胶管，检测胶管的电阻特性对油品静电起电的影响，即加油枪出口油品所带静电量。加油枪胶管的检测结果见表1，加油枪胶管的电阻对油品静电起电影响的检测结果见表2。

表1 加油枪胶管电阻性能测试

我国标准[2]中还规定，在静电危险场所使用的软管及绳索的单位长度电阻应在1×103～1×106Ω/m之间。测试表明，加油站所用检测的加油枪胶管不能满足防静电的要求，而从市场上采购的加油枪胶管的防静电性能也是良莠不齐，合格率不高。加油枪胶管的电阻特性对油品静电起电的影响较为明显，加油枪出口油品的电荷量随着加油枪胶管单位长度电阻值的增加而增大，存在静电安全隐患。

表2 加油枪胶管不同阻值加油枪出口油品的静电特性

注：环境条件为温度14.3 ℃，湿度34.7%RH。

3 油品流速、油品种类对油品静电起电的影响

为限制静电的产生，避免静电事故的发生，加油枪加油时一般都有流量的限制。例如，美国相关标准规定加油时，加油枪流量不得超过37.85 L/min；日本相关标准规定，加油时，加油枪流量不得超过50 L/min。国标GB 50156 -2012《汽车加油加气站设计与施工规范》中规定加油枪宜采用自封式加油枪，流量不应大于50 L/min。

为了验证油品流速以及电导率对油品静电起电情况的影响，进行了在同一流速下不同电导率油品的静电起电检测，以及同一油品在不同流速下静电起电检测。

3.1 不同油品在相同流速情况下静电起电测试

在北京加油站检测的油品型号是92号汽油、95号汽油以及0号柴油，在青岛加油站检测的油品型号是93号汽油、97号汽油以及0号柴油，分别在各自加油站进行同一流速下不同油品的静电带电量检测。

加油站现有加油机的加油速度只有2个档，即高速档和低速挡。为了使得检测结果的对比更加明显，选择高档流速进行对比检测，即50 L/min。为了使两组检测结果更加具有对比性，在两所加油站检测时的自然环境(温度及湿度)必须接近。青岛加油站检测结果见表3，北京加油站检测结果见表4。

表3 不同电导率、相同流速下的油品电荷密度检测(青岛加油站) μC/m3

注：环境条件为温度20 ℃,湿度46.0%RH，油品流速50 L/min。

从检测数据来看，93 号汽油以及92 号汽油静电起电量最大，0号柴油的静电起电量最小，而其中0号柴油的电导率最低。说明在外界条件相同的情况下，油品的静电起电量并不是随着油品电导率的下降而升高，油品电导率并不是唯一决定油品静电起电量的内在因素。

表4 不同电导率、相同流速下的油品电荷密度检测(北京加油站) μC/m3

注：环境条件为温度18 ℃,湿度39.0%RH，油品流速50 L/min。

3.2 相同油品在不同流速情况下静电起电测试

在青岛加油站对93号汽油在两档流速下的油品静电起电量进行了检测。检测结果见表5。从检测结果可以看出，油品静电带电量随着油品流速的增加而显著增加。

表5 相同电导率、不同流速下的油品电荷密度检测

注：环境条件为温度21 ℃，湿度55.0%RH，油品电导率36 pS/m(26.4 ℃)。

3.3 加油站模拟实验装置静电检测

为了更好的研究相同油品不同流速下油品的静电起电特性，建立了模拟实验平台用以模拟加油站的加油过程。模拟实验平台包括包括埋地油罐(含潜油泵)、加油机(含过滤器，自吸泵需要时可开通)、模拟油箱等基本设施，见图1。

图1 实验平台流程模拟

加油枪流速共分3档，因2、3 档流速较接近，约为50 L/min；1 档流速约为30 L/min。所使用油品为93 号汽油，所检测参数是静电电荷密度(在线静电检测仪1、2、3)。静电监测仪1用来监测前段管路中油品的静电电荷量，使用阀8～10可以接入/接出前置过滤器；静电监测仪2、3分别监测自吸泵及自吸泵滤芯前后油品的电荷量。检测结果见表6、表7。

表6 自吸泵加油模拟实验结果 μC/m3

表7 潜泵加油模拟实验结果 μC/m3

从实验数据来看，在相同情况下，油品的静电带电量随着流速的增加而增加，并且可以看出油品流速的增加是从第一个静电检测仪就开始了，当油品经过加油机滤芯之后，静电量增加最为明显。

4 结论与建议

从加油站油品检测结果来看，0 号柴油产生的静电量始终起电量小，93 号汽油和92 号汽油相对于97 号和95 号汽油来说起电量高一些，但大多数未超过30 μC/m3的上限值。油品的电导率是指决定了油品静电消散的速率，而油品成分本身决定了其起电的速率，二者共同决定了油品的静电起电量。

从加油站流速检测结果来看，油品静电起电量随油品流速的增加呈现非正比关系，但所检测样品的最高值并未超过30 μC/m3的规定值，在静电安全范围内。

从模拟实验平台检测结果来看，加油机滤芯是增加油品静电带电量的一个重要因素，管道内油品流速越快，电量增加越明显，部分油品静电电荷密度的检测结果远远超过了30 μC/m3的规定值。这是因为流速越大，油品与加油枪管道的摩擦越大，起电量越高，特别是当油品经过过滤器时，摩擦程度更剧烈，静电量骤然升高。

通过以上测试分析提出以下建议。

a)为了保证加油操作时人体静电能够及时的通过人体与加油枪接触部分得到及时泄放，建议油枪本的枪套、枪托的表面电阻率值在108～1010Ω之间，加油枪胶管的单位长度电阻在103～106Ω/m之间。

b)应对加油机滤芯进行防静电处理，比如使用防静电材料或者使滤芯与加油机内部金属部分保持电气连通，以及时消除油品经过滤芯时产生的大量静电。

c)根据加油站现场检测结果来看，0 号柴油有提高加油速度的空间和可能性。

d)建议对加油站油品管道进行实时在线静电电荷密度检测，通过静电实时值控制加油操作。

e)建议研发在加油站油品管道内安装的感应式静电消除装置，以及时消除由于流速过快或者杂质过多时油品内静电量增加。

f)建议根据物质静电序列针对油品特性选择合适的管道材料及滤芯材料，从源头上减少静电量的产生。

[1] 刘尚合，武占成,等．静电放电及危害防护[M]．北京：北京邮电大学出版社，2004: 47-51．

[2] GB 12158-2006 防止静电事故通用导则 [S].

AnalysisandResearchofHigh-speedRefuelingGunElectrostaticRiskFactors

Meng He1,2，Li Yipeng1,2，Sun Lifu1,2， Liu Quanzhen1,2，Gong Hong1,2

(1.State Key Laboratory of Chemical Safety and Control, Shandong, Qingdao 266071 2.SINOPEC Research Institute of Safety Engineering, Shandong, Qingdao 266071)

Through the investigation and multifaceted experimental research of the status of high-speed refueling guns at home and abroad, proposals for high-speed refueling gun anti-static according to test results.

high-speed nozzle; oils; anti-static; filter cartridge

2016-02-19

孟鹤，工程师，2010年毕业于复旦大学物理系，理学硕士学位，现在中国石化安全工程研究院从事防雷防静电相关科研工作。