張?jiān)婆?，胡海燕，?睿，李義鵬，李艷山

(中國(guó)石化青島安全工程研究院化學(xué)品安全控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266071)

0 引言

油品在運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)在管道、槽車(chē)等設(shè)備中積聚大量靜電，由于油品本身具有易燃易爆的特性，如果不及時(shí)泄放這些靜電，很容易發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。工程實(shí)踐中，接地是控制靜電積聚的重要方式之一，因此將各種存在靜電風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)備接地是很有必要的。然而，接地狀況的優(yōu)劣直接影響靜電消除的效果，當(dāng)接地狀況不良時(shí)，油品儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備中會(huì)積聚大量靜電，如果此時(shí)發(fā)生靜電放電，會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的靜電燃爆事故，造成大量經(jīng)濟(jì)損失，危及作業(yè)人員安全。

現(xiàn)有的靜電接地裝置大多只是將需要接地的設(shè)備和接地體相連接，或者只能對(duì)設(shè)備連接回路進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不具備設(shè)備連接回路和接地回路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)功能，無(wú)法檢測(cè)設(shè)備與接地裝置的連接情況，不能準(zhǔn)確判別設(shè)備的接地狀況[1]。當(dāng)接地?zé)o效時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員不能及時(shí)了解設(shè)備的接地情況，無(wú)法采取相應(yīng)安全措施，存在較大安全隱患[2]。

1 新型靜電接地裝置技術(shù)方案

針對(duì)現(xiàn)有的靜電接地裝置不能準(zhǔn)確識(shí)別設(shè)備接地狀況的問(wèn)題，在新設(shè)計(jì)的靜電接地裝置中引入在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)。根據(jù)設(shè)計(jì)思路，該裝置可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)設(shè)備接地的有效性，當(dāng)接地?zé)o效時(shí)實(shí)時(shí)報(bào)警，方便工作人員及時(shí)知曉設(shè)備的接地效果等功能，保證作業(yè)安全。

接地裝置的接地可靠性取決于兩方面，即設(shè)備連接回路的可靠性和接地回路的可靠性。工程實(shí)踐中，經(jīng)常出現(xiàn)的故障情況是接地夾與設(shè)備連接不良、接地線(xiàn)路斷開(kāi)，或者接地線(xiàn)與接地裝置連接不良。任一部分連接不良時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致接地?zé)o效。為此，新型靜電接地裝置采用如下技術(shù)方案。

設(shè)計(jì)了兩個(gè)回路檢測(cè)單元，包括連接回路檢測(cè)單元、接地回路檢測(cè)單元，并使用雙芯線(xiàn)纜和雙芯接地線(xiàn)將各部分相連接。雙芯線(xiàn)纜的一端與連接回路檢測(cè)單元的兩端口分別相連，另一端與接地夾的兩個(gè)夾板分別相連；雙芯接地線(xiàn)的一端與接地回路檢測(cè)單元的兩個(gè)端口分別相連，另一端與兩處接地裝置分別相連，連接回路檢測(cè)單元、接地回路檢測(cè)單元分別與報(bào)警器相連。為了區(qū)別連接回路和接地回路的故障，要求可以發(fā)出兩種報(bào)警信號(hào)，分別對(duì)應(yīng)連接回路故障和接地回路故障。整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)的靜電接地裝置整體結(jié)構(gòu)示意

2 新型靜電接地裝置工作原理

本裝置的工作原理可概括為：構(gòu)造監(jiān)測(cè)回路，通過(guò)監(jiān)測(cè)回路電阻值的大小，判斷回路各部分的連接狀況。

2.1 連接回路監(jiān)測(cè)

如圖1所示，連接回路由接地夾、雙芯線(xiàn)纜、連接回路檢測(cè)單元組成。連接回路檢測(cè)單元包含電源電路E1和工作電阻R0，剩余部分的電阻值用R1表示，連接回路工作原理如圖2所示。

圖2 連接回路工作原理

正常情況下，若各部分連接可靠，R1很小，可忽略不計(jì)，則連接回路工作電流I1為：

(1)

式中：I1——正常情況下連接回路工作電流，A；

E1——連接回路檢測(cè)單元電源電壓，V；

R0——連接回路工作電阻，Ω；

R1——連接回路剩余電阻，Ω。

(2)

滿(mǎn)足了報(bào)警電路的啟動(dòng)條件，報(bào)警電路發(fā)出連接回路故障的報(bào)警信號(hào)。

2.2 接地回路監(jiān)測(cè)

如圖1所示，接地回路由接地回路檢測(cè)單元、雙芯接地線(xiàn)、雙重接地裝置組成。接地回路檢測(cè)單元4內(nèi)包含電源電路E2和工作電阻R0，其余部分的電阻值用R2表示，接地回路工作原理如圖3所示。

圖3 接地回路工作原理

正常情況下，若各部分連接可靠，R2很小，可忽略不計(jì)，則接地回路工作電流I2為：

(3)

式中：I2——正常情況下接地回路工作電流,A；

E2——接地回路檢測(cè)單元電源電壓,V。

(4)

滿(mǎn)足了報(bào)警電路的啟動(dòng)條件，報(bào)警電路發(fā)出接地回路故障的報(bào)警信號(hào)。

3 新型靜電接地裝置應(yīng)用方案

接地夾可選用黃銅材質(zhì)，并在前端開(kāi)口處設(shè)置一對(duì)針狀觸點(diǎn)，使用時(shí)夾在需要接地的設(shè)備上，保證與設(shè)備的金屬部分可靠連接，不使用時(shí)保持閉合狀態(tài)。雙芯線(xiàn)纜和雙芯接地線(xiàn)均采用高強(qiáng)度抗拉、可伸縮雙芯銅絞線(xiàn)。雙芯線(xiàn)纜用于構(gòu)造連接回路，一端與接地夾的兩個(gè)夾板分別用螺栓連接，另一端與連接回路檢測(cè)單元的兩個(gè)端口分別用螺栓相連。

連接回路檢測(cè)單元檢測(cè)連接回路的電阻值大小，主要反映接地夾設(shè)備的連接情況。連接回路檢測(cè)單元、接地回路檢測(cè)單元、報(bào)警器通過(guò)內(nèi)部元件互相連接。雙芯接地線(xiàn)用于構(gòu)造接地回路，一端與接地回路檢測(cè)單元的兩個(gè)端口分別用螺栓相連，另一端與雙重接地裝置分別用螺栓相連。接地回路檢測(cè)單元檢測(cè)接地回路的電阻值大小，主要反映雙芯接地線(xiàn)與雙重接地裝置的連接情況。報(bào)警器根據(jù)上述兩個(gè)單元的檢測(cè)結(jié)果，分別發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)。

工程實(shí)踐中，為保證油品儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備安全可靠地泄放靜電，宜要求設(shè)備的靜電接地電阻不大于100 Ω。根據(jù)前文所述，可以將連接回路電阻值R1和接地回路電阻值R2分別設(shè)定為50 Ω，當(dāng)各回路的回路電阻值大于50 Ω時(shí)，報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警信號(hào)。該裝置可應(yīng)用于油庫(kù)、加油站等需要嚴(yán)格泄放靜電的場(chǎng)所，以便隨時(shí)提醒工作人員設(shè)備的接地狀況，保障靜電安全。

4 結(jié)語(yǔ)

與傳統(tǒng)靜電接地裝置相比，新型靜電接地裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)。

a)應(yīng)用雙芯接地線(xiàn)構(gòu)造接地回路，通過(guò)接地回路檢測(cè)單元檢測(cè)接地回路的電阻值，有效地反映出雙芯接地線(xiàn)與接地裝置的連接狀況。

b)應(yīng)用雙芯線(xiàn)纜構(gòu)造連接回路，通過(guò)連接回路檢測(cè)單元檢測(cè)連接回路的電阻值，有效地反映出接地夾與設(shè)備的連接狀況。

c)報(bào)警器根據(jù)上述兩個(gè)電路的檢測(cè)結(jié)果，分別發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)，方便工作人員及時(shí)知曉故障存在的位置。

d)應(yīng)用在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)接地回路和連接回路同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，有效解決了傳統(tǒng)靜電接地裝置不能準(zhǔn)確判斷接地有效性的問(wèn)題。在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)既可以應(yīng)用于對(duì)現(xiàn)有靜電接地裝置進(jìn)行改造，也可以應(yīng)用于新型靜電接地裝置的開(kāi)發(fā)，可廣泛應(yīng)用于槽車(chē)、儲(chǔ)罐、料倉(cāng)、人體靜電釋放器等各類(lèi)需要接地的場(chǎng)合，以提高設(shè)備接地的可靠性，保障靜電接地安全。