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1.3油品储运中的静电现象

油品储运中，不论是接卸、调合、贮存，还是输转、泵装、运输，哪一个过程中的油品都始终处于活动状态、磨擦之中。

因此，静电在每个中间环节都是客观存在的，有时条件具备，一个静电火花就会使一座油罐，一个装车台，一辆油罐车或一条油轮，瞬间发生着火爆炸。

认清静电产生的规律，正确操纵，防患于未然。

对安全生产十分重要。

（1）油品在输转过程管道会产生静电，油品在管道输转过程中，因磨擦会有大量静电产生。

静电大小随流速增加而增大，而且和管道内壁粗糙度，管路中阀件，弯头多少有关。

实践证实，当流量增加时，管道内静电电流增加值远远超过泵内静电电流增加值。

（2）油品流经过滤器时会产生静，为保证产品质量，有些油品，如航煤，在进成品罐和出厂过程中，都要流经过滤器，这时都要产生很高静电，有时会增加10~100倍，而且不同材质的过滤器产生静电大小也不相同。

（3）油品灌装过程中产生静电危害性最大，成品油经泵在向铁路油罐车、油罐车或油轮中装油时，都会产生静电。

静电大小和装油流速，鹤管口位置高低、鹤管口外形、管材材质等有关。

装油流速太快，其流速大。

就会产生万伏静电电位。

高位式喷装车，因油喷，磨擦也会产生很高静电，而低位液下装车则产生较小静电。

实践表明，由于油品装车产生静电引起爆炸着火的事例最为突出。

（4）油罐收油及调合过程会产生静电，油罐收油时，特别是罐底有水杂，油品由于搅动，磨擦会产生静电，而且随进油时间增长直到油罐快满时，油面静电位值才达到最大值。

另外，油品在经过喷嘴或风搅情况下，也会使油品产生很高静电。

当油罐接地不好，罐内有异物时，极易产生静电打火，引起油罐着火爆炸。

（5）运送油品的车船在运输过程也会产生静电，油品装进铁路油罐车、汽车油罐车或油轮、油驳后，在运输过程中，由于油料在罐体或舱内剧烈摇摆、冲击、磨擦，也会产生很高静电。

当电荷聚集到一定程度发生放电时，也很轻易引起油气闪爆，造成车船烧毁，这种事例也履见不鲜。

（6）易燃石油气体进罐及灌装时产生静电危害更大，易燃石油气体压力高，流速快，在进罐或装车、装船、装瓶过程中，由于和罐壁、胶管或油舱剧烈磨擦会产生很高静电。

在设备接地不良情况下，因静电火花也极易引爆瓦斯，使设备、容器爆炸着火，所造成危害及后果十分严重。

1.4静电的危害

1.4．1静电事故原因

静电危害及其引起事故原因，静电危害通常有3点：

静电火花导致着火爆炸；

妨碍生产，影响产品质量；

危及人身安全。

在油品储运过程中，静电最大危害还是导致可燃气体着火爆炸。

1.4.2静电事故发生的条件

静电发生导致着火爆炸。

通常必须具备3个条件：

（1）积聚起来的静电荷，所形成的静电场均应有足够大静电强度。

（2）静电放电时，火花能量应达到或大于四周可燃物最小着火（引燃）能量，且有合适的火花间隙。

（3）在放电间隙及其四周存在着爆炸混合物，其浓度或含量已在爆炸范围内。

1.5防止静电危害基本措施

防止静电危害基本措施越要有两条。

一是防止并控制静电产生，二是静电产生后予以中和或导走，限制其积聚。

在油品储运系统通常采取以下具体措施：

1.5.1防止人体产生静电

人在活动过程中，特别是穿着化纤衣服时，会产生、积聚大量静电；

在橡胶板或地毯等绝缘地面上走路时，会因鞋底与地面不断的接触、分离而发生接触起电；

穿尼龙、羊毛、混纺衣服从人造革面椅上起立时，人体可产生近万伏高压电；

当将尼龙纤维的从毛衣外面脱下时，人体可带10kV以上的负高压静电；

静电感应、带电微粒吸附也可使人体带电等。

人体静电通常可达2～4kV，能产生火花放电。

而人体对地电容C＝200pF，人体电位V=2000V时，其放电能量W＝1／2CV2=0．4mj，已大大超过汽油蒸汽与空气混合气体0．2mj的点燃能量，因此，人体静电是危险的，会给油库安全造成较大的威胁。

预防人体静电的危害，必须加强对作业区的管理。

如美军对油料加注作业的操作人员的服装有严格的规定，凡能摩擦产生静电的物料不能使用，并禁止在现场更换衣服等。

我国也要求进入油库危险爆炸场所的工作人员应穿防静电服或棉布工作服及防静电鞋、袜；

进入危险爆炸场所入口处应设人体排静电装置；

在危险爆炸场所，工作人员严禁穿脱化纤服装，不得梳头、拍衣服、打闹等；

工作人员不宜坐人造革之类高电阻材料制造的坐椅；

以及危险爆炸场所应设导电性地面等。

1.5.2石油产品中加进防静电添加剂

任何一种油料都有一定的电导率。

实验证明：

油料电导率过高或过低，产生的静电电荷均不会很大，一般电导率在1～20c．u左右范围，油料产生静电是危险的。

汽油、煤油、柴油、喷气燃料等油品的电导率为5～10c．u左右，其引发静电事故的危险很大。

而向油品中加入微量的抗静电添加剂，就可成十倍或成百倍的增加油品的电导率，从而加速油品静电的泄漏和导出、减少静电电荷的积聚并降低油品的电位，且不影响油品质量。

目前使用的添加剂主要有国产T1501型抗静电剂和荷兰壳牌石油公司研制的ASA—3抗静电剂。

T1501型抗静电剂包括烷基水杨酸铬、丁二酸二异辛酯磺酸钙和“603”的共聚物三种组分，前二组分是改变油品电导率的基本组分，“603”为稳定增效剂。

不同油品对抗静电剂降低电阻率的效果是不同的，但总的规律是：

油品电阻率随抗静电剂含量的增加而降低，且近似线性变化。

抗静电剂含量与油品电导率的关系见表1：

表1添加剂含量与油品电导率的关系

T1501含量/

0.1

0.2

0.4

0.5

0.8

1.0

电导率/10

5

60

110

210

275

415

520

1.5.3做好设备接地，消除导体上的静电

设备可靠接地是消除静电危害最简单最常用的方法。

一切用于储存、输转油品的油罐、管线、装卸设备，都必须有良好的接地装置，及时把静电导进地下，并应经常检查静电接地装置技术状况和测试接地电阻。

油库中油罐的接地电阻不应大于10Ω（包括静电及安全接地）。

立式油罐的接地极按油罐圆周长计，每18m一组，卧式油罐接地极应不少于二组。

1.5.4安装静电消除器

静电消除器又叫静电中和器。

目前，用于油品储运系统的主要为感应式消静电器。

它具有结构简单、使用方便、消除静电效率高等优点。

其工作原理为：

消除器产生的与带电物体极性相反的电子和离子，可向周围带电物体移动，并与带电物体的电荷进行中和，从而达到消除静电的目的。

该类消电器由接地钢管及法兰、内部绝缘管、放电针及镶针螺栓三部分组成.

由于静电缓和器需占用一定的空间，故其使用受到一定的限制。

为解决这一矛盾，可与某些设备结合起来设计，如在过滤器的尾部加大空间，使之成为过滤器与缓和器的组合体，以及利用灌体本身加以改进以达到缓和器目的等。

缓和器示意图如下：

1.5.4图缓和器示意图

1.5.5减少静电的产生

要减少油料静电电荷的产生，应从控制油料流速、改进油料灌装方式、防止不同闪点的油料混合及避免杂质、流经过滤器的油料有足够的漏电时间、防止油料混入水分、减少管路上的弯头和阀门、选择合适的鹤管等方面来考虑。

（1）控制油料流速

　　由于油料在管道中流动产生的流动电荷和电荷密度的饱和值与油料流速的二次方成正比，故控制流速，特别是油料进罐、灌装、加油时的流速是减少油料产生静电的有效方式。

据《石油库设计规范》（GBJ74—84），装油鹤管的出口只有在被油品淹没后可提高罐装速度，因此，提倡淹没流加注油料，同时，汽油、煤油、轻柴油等轻质油料的罐装速度不宜超过4．5m／s，初始罐装速度应小于1m／s。

（2）改进装油方式

　　装油方式包括两种：

一是从底部潜流装油；

二是从顶部喷溅装油。

一般地说，油料从顶部喷溅罐装比从底部潜流装油产生的静电高一倍，故从底部进油的方式较好。

若采用顶部进油的罐装方式，则应把鹤管插入罐的底部。

　　喷溅罐装时，会因油料从鹤管内高速喷出而导致液体迅速分离，从而产生较多的静电电荷；

同时，油品冲击到罐壁，也会造成喷溅飞沫而产生静电。

当然，电荷产生的多少与装油鹤管的直径、油品流速、管口形式、管端距油面高度等密切相关。

　　从顶部装油除因喷溅产生静电电荷外，还会产生油雾，使油气、空气混合物易达到爆炸浓度范围。

另外，顶部罐装还会使油面局部电荷较为集中，从而易引发火花放电。

从底部潜流装油可减少油品的喷溅，降低挥发和损耗；

以及避免油流流经电容较小的罐车中部，不致产生较大的油面电位。

但是，底部进油也可能产生新电荷。

若罐底有沉降水，底部进油会搅起沉降水而产生很高的静电电位。

　　（3）防止不同闪点的油料混合及避免杂质

　　国内外都有不少因不同闪点的油料混合而发生重大事故的案例。

油品相混一般出现在调合、切换或两条管线同时向油罐注送不同油品的时侯；

以及向汽油或其他轻油底的容器注送重油的时侯。

油料混合引发事故的原因除混油可能增加带电能力外，还因柴油、煤油、燃料油等都属于低蒸气压油品，其闪点均在38℃以上。

正常情况下，在低于其闪点温度下输送油品不会发生事故。

但是，若将这种油品注入装有低闪点油品的容器内，重质油就会吸收轻质油的蒸气而减小容器内压力，使空气易进入，从而导致未充满液体的空间由原来充满轻质油气体转变为爆炸性油气一空气混合物。

一旦出现火源，即可引发火灾爆炸事故。

　　杂质的存在也是引发静电事故的原因之一。

如某单位用管线向一油罐输送航煤，同时又开放另一管线送油，由于后者管线内残存的残渣也被送入灌中，虽然输送流速不高，仅为2m／s，却因静电造成了爆炸事故。

因此，避免油品中混入杂质，也使减少静电产生的方法之一。

　　（4）流经过滤器的油品要保证足够的漏电时间

要减少静电的产生，应使流经过滤器的油品有足够的漏电时间。

因油品流经过滤器时，会与过滤器剧烈的摩擦而使带电量增加10～100倍，且不同材质的过滤芯产生静电的大小不相同。

因此，为避免大量带电油品进入油罐、油罐车，流经过滤器的油品漏电时间应为30S以上。

因油品流经过滤器时，会与过滤器剧烈的摩擦而使带电量增加10～100倍，且不同材质的过滤芯产生静电的大小不相同，见表2。

1.5.5表2不同材质过滤芯产生的静电值

滤芯类别

测量点最高点位，V

备注

过滤器前

过滤器后

油面电位

四对粘绸滤芯

/

22500

一级滤芯

四对纸质滤芯

350

8100

18000

七对纸质滤芯

140

15000

28000

四对玻璃棉滤芯

130

10000

24000

二级滤芯

　　（5）其他减少静电产生的方式

　　油品罐装时产生静电的大小，不仅取决于装油的流速，还与鹤管口位置高低、鹤管口形状、鹤管材质等密切相关。

若用大鹤管，装油流速大于5m/s时，就会产生万伏静电电位。

因此，选择合适的鹤管且鹤管口位置适当也是减少静电产生的有效途径，通常鹤管口距离罐底100～200mm。

油品在管线中流动时，会因与管路上的弯头和阀门接触分离而产生静电电荷，故应尽量减少管路上的弯头和阀门。

另外，还应防止油料中混入水分等以减少静电的产生。

1.6接地装置的设置

1.6.1接地线

静电接地和跨接是为了导走或消除导体上的静电，是消除静电危害的最有效措施之一。

静电接地的具体方法是把设备容器及管线通过金属导线和接地体与大地联通形成等位点位，并有最小电阻值。

跨接是指金属设备以及各管线间用金属导线相连造成等电位。

显然，接地与跨接的目的在于人为地与大地造成的一个等电位体，不致因静电电位差造成引起危害。

管线跨接的另一个目的是当有杂散电流时，该它以良好通路，以免在断路处发生火花而造成事故。

油罐取样和油品作业区的管与管、管与罐、罐上部的部件及其附近有可能感应带电的金属物体都应该接地。

接地线必须有良好的导电性能、适当的截面积和足够的强度。

油罐、管道、装卸设备的接地线，常使用厚度不小于4mm、截面积不小于48mm2的扁钢；

油罐汽车和油轮可用直径不小于6mm的铜线或铝线；

橡胶管一般用直径3-4mm的多股铜线。

1.6.2接地极

接地极应使用直径50mm、长2.5m、管壁厚度不小于3mm的钢管，清除管子表面的铁锈和污物（不要作防腐处理），挖一个深约0.5m的坑，将接地极垂直打进坑底土中。

接地极应尽量埋在湿度大、地下水位高的地方

接地极与接地线间的所有接点均应栓接或卡接，确保接触良好。

第二章雷电

2.1雷电常识

　　雷电是一种常见的自然现象,当雷云聚集到一定的电荷后,就会在带异性电荷的雷云之间或在雷云与带异性电荷的大地之间发生强烈的电荷中和放电,并伴生闪光、霹雳,人们称其为雷电。

雷云与大地之间的放电,我们叫它对地雷电,又称落地雷,它会击毁房屋、杀伤人畜、引爆易燃物、引爆爆炸性气体混合物和爆炸性物质等雷害事故。

2.2油库环境防雷工作的重要性

　　油库中燃油的存放多使用塔等相关容器，通常多为露天放置且多涉及到高压存放问题，因此在雷雨天气中面临着比一般建筑物更大的雷击风险。

此外，在油库周边环境中，通常还存在着泵房以及变电配电相关设备等，这使得整个油库处于一个相对复杂并且风险倍增的环境之中，防雷工作呈现出多层面、多目标的工作特性。

通常在油库区域内，需要进行防雷考虑的有位于室外的杆塔以及各种高压或常压储油容器，同时对于安置有小型仪器和工具的室内环境也应当加以特别关注，例如泵体存放的室内空间或有精密仪器的控制室等地方。

对于然后储存设备和容器而言，虽然理论上都能够达到完全密闭，但是在实际的操作实践中却不可能杜绝隐患。

通常而言，不可能所有密封工艺以及安全设置都完全可靠有效，对于燃油容器而言，阀门、管道、连接点等地方都存在着不同程度的泄露问题，只不过其泄露量相对于周边环境而言不会引起危害。

此外，有关容器和器械的故障也会产生泄露点，而燃油以及其挥发性气体就会通过这些泄露点释放到周围环境中。

平常周围环境保持安全状态，因此即便有少量的挥发性气体存在也不会发生事故，但是一旦周围存在任何明火、电弧甚至只是高温，都可能将这些可燃性泄露物质点燃，发生火灾甚至产生爆炸。

平常对于油库内部以及周边环境的严密控制可以有效降低此类事件的发生概率，但是对于雷雨天气，对于环境的控制能力就会显著降低。

在雷电环境中，雷云与大地之间的异性电荷之间发生放电的过程，都由先导放电和主放电两部分构成，当先导放电逐渐接近地面时，其放电端部会出现由于高场强而使空气强烈电离而产生的等离子区，这个区域会沿先导放电通道向上传播形成一条高电导率的等离子体通道，而这条等离子体通道则会协助雷云中的电荷与大地中的异性电荷相中和。

随后发生主放电过程，这个过程极为迅速，但威力巨大，可以在极短时间内产生几十千安，甚至几百千安的电流，放电通道温度也有可能升高达到20000℃以上。

而这样的放电过程，对于油库环境来说无疑十分危险，因此，油库防雷是油库安全工作的重点之一。

　　油库区油罐遭受直击雷时,由于电能向热能的转换,雷击点会产生强烈的电弧,使金属熔化或飞溅,可直接引燃或引爆此处存在的油气与空气的混合物,引起爆炸火灾事故。

当油罐及其管道遭受感应雷电（含电磁感应及静电感应）,在感应雷电泄放通道上,油罐对地或管线上某一点电气不连续处（存在空气间隙）会发生电弧火花,如在此处存在油气与空气的混合物,都有可能引起爆炸火灾事故。

油库防雷的目的,就是要针对雷电的上述特点,根据油库的爆炸和火灾危险环境划分,采取切实可靠的措施,防止雷电火花在油气可能发生或聚集的地方产生,作到既安全可靠有经济合理。

2.3储运设备发生雷击事故原因

（1）设计上有缺陷或施工分歧要求。

非金属罐的水泥罐壁、罐顶的内撑各部钢筋互不连接，接地设施不好

（2）地下罐顶部复土不足50毫米。

呼吸阀、量油孔、透光孔接地不好。

（3）避雷针设计分歧要求，高度不够，接地不良。

（4）罐内存油未几，罐内空间可燃气浓度大，罐顶设施敞口不严，油气泄漏到处扩散。

（5）避雷设施因腐蚀、生锈损坏而失效

（6）油罐呼吸阀不好用，阻火器因腐蚀失效。

2.4防雷方法

防雷设施一般分为主动和被动两种。

主动措施是通过避雷针、避雷带、接地引下线将所保护的建筑物、电气设备和线路覆盖在其保护范围内，并用引下线和接地设施将雷电流屏蔽、分流、引入大地，以免在其保护范围内的物体遭受雷击。

被动的措施则是加装各种电涌保护器将感应过电压、过电流堵截，降到线路和设备可承受值，使所保护的设备免受雷害。

设备的防雷，大致采用以下几个措施：

2.4.1接闪器

接闪器包括避雷针、避雷带和避雷网等，是防范直接雷击的有效措施。

他将雷电流借闪导入地下，防止建筑物和设备遭受直接雷击。

有效保护其覆盖范围内的设备、线路和建筑物。

2.4.2接地网

在任何情况下，避雷器的接地线都应连接到建筑物的接地系统上。

按照国家规定，工作接地、保护地、屏蔽接地和防雷接地应联合接地，共同合成一组接地体。

接地网应符合均压等电位的要求。

机房设备的工作接地电阻应小于1欧。

2.4.3电源防雷

电源防雷应采取三级并联防护系统。

防雷产品能在25ns时间内动作，对地泄放雷电流，雷电冲击过后能自动恢复正常状态。

使电源线路上的电压得到有效抑制并使各线路间的电压差保持在正常范围内。

2.4.4信号防雷

信号防雷涉及计算机网络、双绞线、X25、DDN、PSIN专用线、同轴电缆（包括视频线）的线路和设备防雷保护。

当信号受累计感应过电压超过一定值时，信号避雷器限制电压的变化，将雷电过电压及其它干扰信号释放入大地。

2.4.5天馈线防雷

对于通信、广播电视、微波站、卫星地面站、无线电台、导航通信、闭路电视、有线传输馈线等应安装天馈线避雷器。

当天馈线受雷击感应过电压超过一定值时，天馈线避雷器限制电压的变化，将雷电过电压及其他干扰信号释放入大地。

2.5可燃、易燃罐区防雷设施

防雷装置是利用高出被保护物的突出位置，把雷引向自身，然后通过引下线和接地装置把雷电泄进大地，以保护人身或建（构）筑物免受雷击。

常见的防雷装置有避雷针、避雷线、避雷网、避雷带和避雷器。

一套完整的防雷装置一般由接闪器（又称受雷器），引下线和接地体3部分组成。

对可燃、易燃流体储罐的防雷设施应符合"

石油库设计规范"

有关要求，主要包括：

（1）当罐顶钢板厚度大于或即是4毫米，且装有呼吸阀和阻火器时，可不设防雷装置。

但油罐应有良好接地，接地点不小于2处，间距不大于30米，其接地装置的冲击接地电阻不大于30欧姆。

（2）当罐顶钢板厚度小于4毫米时，虽装有呼吸阀和阻火器，也应在罐顶装设避雷针，且避雷针与呼吸阀的水平间隔不应小于3米，保护范围高出呼吸阀不应小于2米。

（3）浮顶油罐（包括内浮顶油罐），由于密封严密，可不设避雷装置，但浮顶与罐体间应采用两根截面积不小于25平方毫米的软铜绞线进行可靠的电气连接。

（4）非金属易燃液体储罐，应采取独立的避雷针以防直接雷击。

同是还应有防雷感应措施。

避雷针冲击接地电阻不大于30欧姆。

（5）复土厚度大于0.5米的地下油罐，可不考虑防雷措施。

但呼吸阀、量油扎、透光孔应作良好接地，接地点不少于2处，冲击接地电阻不大于10欧姆。

（6）易燃液体的敞开式储罐，应设独立的避雷针，其冲击电阻有大于5欧姆。

（7）储存可燃油品的油罐，都可不装防雷装置

2.6防雷设施的检查及应注意的问题

在安装防雷设施时，应对油罐周围的一切金属构件、电气设备、管线等做统一的全面考虑，同时不许有架空线进入罐区，避免产生放电火花及将雷电波导入。

另外，在阴雨天气不宜进行收发油作

业，必须进行的，要严格按照安全操作规程进行操作。

避免罐内外形成的大量易燃易爆混合物与雷击爆炸起火。

对于防雷设施要进行定期检查，保证完好有效。

（1）凡装设独立或罐顶接闪器的防雷接地设施，每年雷雨季节到来之前检查一次。

要求安装牢固，引下线接头数要少，断接卡接头应卡密并无断裂松动。

最好用搭接焊接方式。

如用螺栓连接必须拧紧，并且将软绞线端口焊固在供螺栓连接的线夹内，其垫圈应镀锌。

（2）引下线在距地面2m至地下0.3m一段的保护设施要完好。

引下线应短而直，避免转弯和穿越铁管等闭合结构，以防雷电流通过时因电磁感应而形成火花放电。

（3）从罐壁接地卡直接入地的引下线，要检查螺栓于连接件的表面有无松托和锈蚀现象。

如有应及时擦拭紧固。

（4）无接闪器的储罐，要检查罐顶附件与罐顶金属有无绝缘连接，尤其是呼吸阀与阻火器、阻火器于连接短管之间的螺栓螺帽。

有无少件，锈蚀或松脱而影响雷电通路。

（5）每年检查两次外浮顶及内浮顶储油罐的浮盘和罐体之间的等电位连接装置是否完好，软铜导线有无断裂和缠绕。

（6）每年对接地电阻检测两次，其种雷雨季节到来之前必须测定一次，其独立电阻值不应大于1欧姆，满足不了要求或电阻值增大过快时，应挖开检查，按不同情况进行处理或补打接地极。

（7）单纯的防感应电接地，每年检测不少于一次，其电阻不大于3欧姆，如不符合要求，应作相应处理。

（8）罐区有地面或地下工程施工时，要加强对接地极的监护，如可能影响接地时，要进行检查测定。

独立的避雷针及其接地装置不得设在行人经常通过或堆放易燃物的地方，对装有避雷针或避雷带的构架，不准装设低压设备或通讯线等。

（9）接地电阻越小越好，以便能安全的把雷电流导入大地，还可以限制接地装置上的雷击高电位，防止雷击油罐时，雷电向其他金属物体发出反击。

在接地体的布置上要考虑限制接地装置周围的雷击跨步电压，以免造成人员伤害。

（10）检查明装导体有无锈蚀、机械损伤、折断等情况，因腐蚀造成截面积减小30写以上的设施必须更换。

检查接闪器有无受雷击后发生熔化或折断现象，避雷器瓷套有无裂纹、碰伤等