加油站安全运营静电风险分析与研究

何佳林 万 黎 刘传国

（1．中电建路桥集团有限公司，四川 成都 610213；2．四川渝蓉石化能源有限公司，四川 成都 610015）

1 静电的产生与危害

1.1 静电的产生

大部分物体都带有正负极相同数量的电荷，因此物体基本处于平衡与稳定的状态。当外部环境发生变化时，例如2个具有稳定电荷的物体相互接触时，正负极电荷会发生转移，使某一方聚集过多的电荷，从而破坏原有的稳定状态，当两个物体从接触状态变为分离时将形成电位差导致产生外部电场，进而形成静电。由此可以发现，静电能产生具有两个必要条件，其一是物体之间具有物理接触，其二是物体之间发生电荷转移[1]。

1.2 静电的危害

人们在生活中经常能感受到静电现象，例如冬天脱掉毛衣时会听见放电的声音，若在夜间还会有细小火光。对普通人来说，静电带来的是不舒适的感觉；但对石油化工行业尤其是加油站来说，将会带来巨大的安全风险，对社会稳定会造成极大的影响。

在加油站运营期间，静电带来的危害主要在于电击形成的火花引起站内油品的燃烧与爆炸。国内外由于静电引发火灾的事故时有发生，日本平均每年因静电引发火灾约50起，西方欧美国家每年也发生大量静电灾害事故，我国六盘水市水城县一加油站爆炸事故、成都市天回镇104油库爆炸事故等均造成大量人员伤亡及财产损失。

2 加油枪静电特性研究

2.1 加油枪保护套现状调查与分析

众所周知，物体表面电阻率越小，聚合物抗静电作用越好，反之越差。通过对我国西南地区多个不同环境条件下的加油站进行加油枪保护套材料的表面电阻率进行调查检测，分析当前加油站内使用的加油枪材料是否满足防静电要求，形成调查检测结果见表1。

由表1可知，所调查的加油站中，大部分加油站内使用的加油枪保护套表面电阻率超过1×1011Ω，根据《防止静电事故通用导则》（GB 12158—2006）中的规定，在任何条件下，表面电阻率等于或大于1×1011Ω的固体属于静电非导体，不具备防静电的功能[2]。

表1 加油枪保护套材料表面电阻率调查统计表

2.2 加油枪出口油品静电分析

加油枪出口是人们在加油站最容易接触到油品的部位，也是在加油过程油品静电风险较大的部位，通过对加油枪出口油品静电进行分析，可以判断其是否存在的风险，并采取相应措施进行控制。

2.2.1 加油枪出口油品电荷密度调查分析

油品电荷密度是表征单位体积内油品带电量的重要参数，能直观体现油品的带电情况[3]。采用现场调查测试的方式，对我国西南地区多个不同环境条件下的加油站进行测试调查，测试方法采用法拉第筒法，将油品注入法拉第筒内，通过测试其电荷量并计算出电荷密度，试验示意如图1所示，形成测试记录成果见表2。

图1 法拉第筒法油品静电测试系统示意图

由表2的调查测试结果可知，加油站在正常加油过程中，油品最大电荷密度为107.3μc/m3，此时聚集在加油枪出口处的油品电荷量非常大，对加油站、汽车以及相应人员均存在较大的安全风险，因此需要对加油枪出口处油品静电进行控制。

表2 加油枪出口油品电荷密度调查统计表

2.2.2 油品流速与电荷密度关系研究

油品在流动过程中，油品分子之间、油品与其他物质之间的摩擦会产生静电，同时随着摩擦的加剧而增大，即油品流速越快静电越大。通过对加油枪出油口的油品流速进行监测，并对不同流速下油品的带电量运用法拉第筒法进行检测，试验结果如图2所示。

由图2可知，同一环境下，油品内的电荷密度随着油品流速的增加呈现出先缓后快的上升趋势，结合《汽车加油加气加氢站技术标准》（GB 50156—2021）中的规定[4]，加油站运营过程中可将加油枪出油流速上限值设为50 L/min。

图2 不同油品流速下电荷密度变化图

3 油罐车卸油静电特性研究

3.1 油罐车卸油前静置时间研究

为直观地反映油罐车静置时间内的静电危险性，通常采用罐车内油品的油面电位进行判断，油面电位是指油罐车内油面和地面的电位差。根据《轻质油品装油安全油面电位值》（GB 6951—1986）规定，罐车卸油前的油面电位值上限为12000 V。

对油品的油面电位检测采用EST202油面电位测量系统，应当在油罐车离开油库前将测量系统安装完毕，试验人员随车进行测试，记录油罐车行驶过程及停放后的油面电位数值最大值。测量系统安装示意如图3所示，测试结果见表3。

图3 油面电位测量系统安装示意图

由表3可知，测试结果中油面电位最大值为450 V，远低于标准规定的安全油面电位限值，说明油品在行驶及停放过程中，静电产生放电现象的概率较低。为研究罐车停车后油面电位变化规律，选取停车后260 V这一组进一步分析，得到油面电位随时间变化曲线如图4所示。

表3 油罐车行驶中及停车后的油面电位测量记录

通过图4的变化曲线可以看出，油罐车停车后，罐内油品的油面电位经历短时间波动变化后，逐渐下降并保持稳定，因此，油罐车应当在油面电位处于稳定状态时进行卸油作业。由此可知，油罐车卸油前的静置时间应当是从停车后到油面电位趋于稳定的时间，由测试结果可知，这段时间约为3 min～4 min。

图4 停车后油面电位随时间变化曲线

3.2 卸油过程油品静电特性研究

3.2.1 油罐车对地电阻检测

一般情况下，油罐车轮胎材质为橡胶，属于绝缘体，而罐体是金属，将导致罐体的对地电阻较大。根据《汽车导静电橡胶拖地带》（JT/T 230—2021）的要求，危险货物运输车辆必须设置导静电橡胶拖地带[5]，通过调查统计与检测油罐车对地电阻，分析油罐车是否具有静电风险，调查检测结果见表4。

表4 油罐车对地电阻调查检测统计表

根据《防止静电事故通用导则》（GB 12158—2006）规定，罐车对地电阻应小于1×106Ω。由表4检测结果可以看出，油罐车对地电阻均小于规定值，说明只要按规定配备导静电橡胶拖地带，油罐车未经历剧烈颠簸，其自身带来的油品静电风险较低。

3.2.2 不同卸油高度油品电荷密度对比分析

加油站新油进场后，在进行卸油作业时，油品下落高度过高，将会对储油罐中的原油产生较大冲击，增大静电产生的概率，通过对卸油方式进行分析，通过控制卸油的方式减少静电。

选取不同余量的储油罐分别测定其卸油时油品的电荷密度变化，储油罐余量分组示意如图5所示，电荷密度变化曲线如图6所示。

图5 储油罐余量分组示意图

图6 卸油过程中罐内油品电荷密度变化曲线

由图6检测数据可知，不同高度卸油时，油品电荷密度变化规律基本一致，都呈现出卸油开始后油品内的电荷密度快速增加，卸油开始约10 min后趋于稳定，卸油结束后约15 min电荷密度持续减少最后保持稳定。当储油罐内原有油品越少（即卸油时高度越高），油品内电荷密度变化幅度越大，由此可知，在加油站日常运营中，应当根据储油罐剩余油量及经营要求，合理选择时间进行新油的补充。

4 结论

通过对我国西南地区多个加油站调查及运营过程中的静电风险分析研究，得出以下4个结论：1）大部分加油站内使用的加油枪保护套表面电阻率超过1×1011Ω，属于静电非导体，不具备防静电的功能，静电电荷无法从加油枪有效释放，应当选用符合规定的防静电材料，其表面电阻率应小于1×1011Ω。2）在正常加油过程中，加油枪出口油品最大电荷密度为107.3μc/m3，此时在加油枪出口处聚集了大量的静电，存在较大的安全风险。而油品内的电荷密度具有随着油品流速的增加呈现出先缓后快的上升趋势，通过控制油品流速可达到控制电荷量的目的，结合检测数据结果，加油枪出油流速上限值设为50L/min可满足规范要求，保障运营安全。3）规范对罐车卸油前的安全油面电位值上限为12000 V，测试结果中油面电位最大值为450 V，说明油品在行驶及停放过程中，静电产生放电现象的概率较低。同时，油罐车停车后，罐内油品的油面电位经历短时间波动变化后逐渐下降并保持稳定，变化及下降时间约为3min～4min，由此得出，基于检测误差及安全考虑，罐车卸油前静置时间至少为5 min。4）油罐车按规定配备导静电橡胶拖地带，同时运输过程中未经历剧烈颠簸，此时罐车的对地电阻均小于1×106Ω，其自身带来的油品静电风险较低。5）不同高度卸油时，油品的电荷密度变化都呈现出卸油开始后快速增加，然后暂时保持稳定至卸油完成，然后持续下降直至最终保持稳定这一相同的变化规律，当储油罐内原有油品越少（即卸油时高度越高），油品内电荷密度变化幅度越大，由此可知，在加油站日常运营中，应当根据储油罐剩余油量及经营要求，合理选择时间进行新油的补充。