劉 婕 岳 彬 李 輝 趙 軍 王如劍 郭江飛

〔北京航空工程技術(shù)研究中心 北京 100076〕

石油產(chǎn)品中的烴類物質(zhì)由于不含離子而不易導(dǎo)電，是電的不良導(dǎo)體。3號噴氣燃料電阻高，是非導(dǎo)電物質(zhì)，其體積電阻通常在1011～1015Ω·m范圍內(nèi)。3號噴氣燃料在生產(chǎn)、儲運、加注、使用過程中極易產(chǎn)生靜電荷。當(dāng)累積至一定程度，會產(chǎn)生靜電火花，引起3號噴氣燃料起火[1]。在加油作業(yè)中，控制燃料流速，采用暗流作業(yè)法，取消加油口綁扎綢套，在過濾器下游安裝消電管等措施，對減少靜電產(chǎn)生，防止事故有一定作用。但大量試驗和實際使用經(jīng)驗表明，使用抗靜電劑增加燃料電導(dǎo)率是防止靜電爆炸事故最有效的方法[2]。溫度與電導(dǎo)率的關(guān)系是可變的，3號噴氣燃料中的微量元素將影響不同溫度下3號噴氣燃料的電導(dǎo)率，但對同一種3號噴氣燃料來說，研究其電導(dǎo)率與溫度間的關(guān)系對3號噴氣燃料電導(dǎo)率在無恒溫條件下的測定值轉(zhuǎn)化為《3號噴氣燃料》(GB 6537—2018)中要求的20 ℃電導(dǎo)率具有重要參考價值。在野外管線輸送噴氣燃料時，即時測定電導(dǎo)率能立即轉(zhuǎn)換成國標(biāo)要求的標(biāo)準(zhǔn)測量溫度下的電導(dǎo)率值，對判斷經(jīng)野外管道輸送后的3號噴氣燃料電導(dǎo)率是否合格具有重要意義。

1 電導(dǎo)率與溫度的規(guī)律

噴氣燃料電導(dǎo)率隨溫度的變化曲線見圖1。

圖1 噴氣燃料的電導(dǎo)率隨溫度的變化曲線

根據(jù)國外相關(guān)文獻綜述，煤油型噴氣燃料電導(dǎo)率隨溫度而發(fā)生變化。含有抗靜電添加劑燃料的低溫性能大致由燃料運動黏度決定。其中運動黏度較小燃料的電導(dǎo)率隨溫度的變化較小，燃料中的微量物質(zhì)也會影響不同溫度下的電導(dǎo)率。黏土過濾后的燃料溫度與電導(dǎo)率的關(guān)系將發(fā)生變化。緩蝕劑/潤滑劑會使低溫下的噴氣燃料電導(dǎo)率快速下降[3]。因此，研究的模型應(yīng)對同一種噴氣燃料。在相同條件下噴氣燃料的電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系見圖1[3]和表1[3]。

表1 噴氣燃料電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系表達式

2 實驗驗證

2.1 實驗部分

2.1.1 主要材料

噴氣燃料分別來自國內(nèi)生產(chǎn)3號噴氣燃料的不同廠家，編號為1～3號。

2.1.2 儀器

恒溫箱：BF-48A，某分析儀器廠；電導(dǎo)率測定儀：emcee 1152，美國某公司制造。

2.1.3 實驗過程及數(shù)據(jù)

將1～3號噴氣燃料分別在需要檢測溫度下恒溫1 h，用溫度計在噴氣燃料上、中、下層測試溫度恒定后，檢測噴氣燃料電導(dǎo)率，結(jié)果見表2。圖2是將1～3號電導(dǎo)率取自然對數(shù)，并與溫度做數(shù)據(jù)擬合，所得曲線分別用B，C，D表示。

表2 不同廠家噴氣燃料電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系 電導(dǎo)率/(pS·m-1)

圖2 電導(dǎo)率的自然對數(shù)與溫度間的關(guān)系

2.2 結(jié)果與討論

從圖2可以看出，這3種3號噴氣燃料在不同溫度下測試出的電導(dǎo)率取自然對數(shù)后與測定溫度有線性關(guān)系，但線性關(guān)系中的斜率(b值)和截距(a值)不同，見下式和表3。

表3 溫度與電導(dǎo)率關(guān)系式

Y1=0.04X1+5.0

Y2=0.02X2+4.5

Y3=0.03X3+4.4

式中：X代表溫度；Y代表電導(dǎo)率的自然對數(shù)。

按表1中的方程式：有添加劑時，上限y=295.8exp(2.871×10-2x)；有添加劑時，下限y=84.85exp(2.458×10-2x)，計算0～30 ℃的電導(dǎo)率，結(jié)果見表4。

表4 理論上噴氣燃料電導(dǎo)率與溫度的上、下限值 電導(dǎo)率/(pS·m-1)

1～3號噴氣燃料電導(dǎo)率的自然對數(shù)與溫度的關(guān)系見圖3。

圖3 電導(dǎo)率的自然對數(shù)與溫度間的關(guān)系

圖3中同時給出了有添加劑時電導(dǎo)率理論值上限y=295.8exp(2.871×10-2x)和下限y=84.85exp(2.458×10-2x)的曲線，分別用E和F表示。從圖3可以看出，實驗測得線性關(guān)系B，C，D在0℃以上時，能夠在有添加劑理論值的上限E和下限F的區(qū)間，符合上下限的區(qū)間約束。

3 結(jié)束語

(1)同種3號噴氣燃料測試溫度與電導(dǎo)率的自然導(dǎo)數(shù)值有線性關(guān)系。

(2)電導(dǎo)率取自然對數(shù)與溫度的線性關(guān)系中的斜率和截距隨不同3號噴氣燃料而不同。其中截距變化較小，這種關(guān)系反映出在溫度相對低的情況下，溫度的變化對電導(dǎo)率影響較小，而在溫度相對高的情況下，溫度的變化對電導(dǎo)率影響較大。

(3)加有抗靜電添加劑的3號噴氣燃料在不同溫度下測定的電導(dǎo)率可以符合文獻中噴氣燃料電導(dǎo)率與溫度變化的典型范圍，且只要隨機測定兩個溫度點的電導(dǎo)率，就可以計算出斜率和截距，由此建立線性關(guān)系，對野外任意溫度下測定的電導(dǎo)率可以推導(dǎo)出20 ℃溫度下的電導(dǎo)率數(shù)值。

(4)了解3號噴氣燃料電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系，可將在野外管線輸送噴氣燃料時測定的電導(dǎo)率立即轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)溫度下(20 ℃)的電導(dǎo)率值，并據(jù)此及時判定3號噴氣燃料電導(dǎo)率是否合格。

(5)根據(jù)電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系公式，可以開發(fā)在線電導(dǎo)率檢測儀器儀表。這種儀器可隨機測得數(shù)據(jù)，可以快速輸出20 ℃標(biāo)準(zhǔn)溫度下噴氣燃料的電導(dǎo)率。