摘要：考察了加油机用普通滤芯和防水滤芯对油品静电起电的影响。研究表明，滤芯能显著影响油品的静电起电特性。滤芯的孔径越小，油品所带的静电电荷量越大;相同情况下，汽油的静电危险性高于柴油;防水滤芯对油品静电起电的影响略大于普通滤芯。加油站应根据油品的特性合理选择滤芯，必要时应降低油品流速，以减小静电安全风险。
关键词：加油机；滤芯；油品静电
近年来，国内外加油站在为顾客加油过程中发生了多起静电事故。例如，2012年2月，某加油站为一辆大货车加入柴油时，在加油9s(加入7L油)后，突然从大货车油箱口喷出一个火球，幸亏工作人员反应及时，险些酿成火灾事故。为了保护加油机内电磁阀、流量计等组件，过滤器是加油站油品输送管路上必不可少的零部件之一。目前国内各加油机厂家均在加油机进油口装设了过滤器。现用的过滤器使用的滤芯有两种，一种是普通钢网滤芯，另一种是新型除水滤芯。普通钢网滤芯使用孔径细小的不锈钢滤网，是当前使用最多的滤芯，优点是使用时间长，可以重复使用，清洗简单;缺点是隔离效果不良，细小的杂质能穿透过滤网进入加油机精密部件与顾客车辆，无法隔离油品中的水分。新型除水滤芯是普通钢网的升级产品，多采用纸质滤网，用过滤材料和最新吸水材料设计，优点是可以最大限度吸收并隔离混合在油品中的水分，解决了含水油品加到汽车中的可能，此外，过滤孔径进一步减小提升了油品质量，缺点是一次性使用，后续使用成本相对较高。使用这些滤芯虽然提高了油品质量，但也带来了对油品的静电起电存在着较大影响的问题。滤芯的孔径、材质不同，油品的静电带电量也存在较大差异。
1液体静电的起电
液体的静电起电可以用偶电层理论来解释，即液体中的带电粒子所形成的边界层上形成偶电层，这种偶电层由于力学的(机械的)作用力而分离，从而导致静电起电［1］。液体和固体或气体接触时，由于边界层上电荷分布不均匀，在分界面处形成符号相反的两层电荷，称为偶电层。形成偶电层的直接原因是正、负离子的转移。偶电层的内层电荷，是紧贴在固体表面、厚度为一个分子直径的离子层;外层离子是可动的，它一方面受内层电荷的静电引力，另一方面受“热运动”的反作用。因此，它的分布将延伸到离界面达几十乃至几百个分子直径的距离上，称为扩散层。正、负电荷层之间存在着电位差，带电粒子从一种物质移向另一种物质，在通过偶电层之间的电场时，要对带电粒子做功，所以可以把偶电层之间的电位差理解为两相物质之间存在电位差。当油品在加油机过滤器内流动时，油品与滤芯不断摩擦，油品的流动状态也不断发生变化。滤芯的孔径越小，油品与滤芯的冲击和分离的机会就越多，则扩散层上电荷被油品冲刷下来的电荷越多，带电程度越高。同时，油品的流动状态变化越剧烈，油品本身的热运动和碰撞产生出更多的空间电荷，带电程度进一步升高。
2试验研究
2．1试验方案和方法
选取不同孔径、不同材质的滤芯进行试验，以加油枪流出油品的体电荷密度作为评价依据，分别考察油品不使用滤芯、使用不同孔径的滤芯、使用不同种类滤芯情况下的静电起电特性。试验过程如下:使用加油枪将油品加入ME284型电荷量测试仪的法拉第筒中，检测油品所携带的电荷量;然后根据加油机油品体积读数，计算出油品的电荷密度;测试前使用MLA900型电导率测试仪测量油品的电导率。
2．2试验结果
2．2．1滤芯孔径对油品静电起电特性的影响
(1)汽油用防水滤芯的静电特性
经测试，试验所用汽油的电导率为30pS/m，油品温度为21．4℃;环境条件为温度22．6℃，湿度44．1%ＲH。分别在使用10、20、30μm孔径汽油用防水滤芯和不使用滤芯四种情况下进行试验，依次记作A、B、C、D;以同一加油枪在同一流速下喷出油品的体电荷密度作为判断依据。每种情况下进行3次试验，其中横坐标代表汽油用防水滤芯的孔径r，纵坐标代表汽油的体电荷密度ρ。图1汽油ρ随r的变化
(2)柴油用防水滤芯静电特性测试
经测试，试验所用柴油的电导率为21pS/m，油品温度为24．5℃;环境条件为温度25．0℃，湿度47．9%ＲH。分别在使用10、20、30μm孔径柴油用防水滤芯和不使用滤芯四种情况下进行试验，依次记作A、B、C、D;以同一加油枪在同一流速下喷出油品的体电荷密度作为判断依据。每种情况下进行3次试验，4组试验结果如图2所示，其中横坐标代表柴油用防水滤芯的孔径r，纵坐标代表柴油的体电荷密度ρ。
(3)结果分析
对汽油和柴油而言，不使用滤芯时，油品的体电荷密度最小(D)，使用10μm防水滤芯时油品的体电荷密度最大(A)，这两种油品的体电荷密度都随着滤芯孔径的减小而增大;而汽油的变化程度略大于柴油。
2．2．2滤芯材质对油品静电起电特性的影响
在汽油加油机上分别进行普通滤芯及防水滤芯的静电检测。检测温度24．5℃，湿度38．1%ＲH。试验用汽油的电导率为178pS/m。分别在使用30μm防水滤芯和30μm普通滤芯两种情况下进行试验，每种情况下进行四次试验。
(1)使用30μm防水滤芯
(2)使用30μm普通滤芯
汽油使用防水滤芯时的静电起电量略大于使用普通滤芯时的静电起电量。
3结论
(1)与不使用滤芯相比，加油机使用滤芯后油品所带的静电电荷量明显增多，使用滤芯后油品的体电荷密度最高可为不使用滤芯时的3倍以上。
(2)在相同情况下，汽油比柴油所带的静电电荷量大。
(3)随着防水滤芯滤网孔径的减小，油品所带的静电电荷量明显增加。
(4)一般情况下，使用防水滤芯时油品所带的静电电荷量略大于使用普通滤芯时油品所带的静电电荷量。
加油站在选用滤芯时，应根据油品的种类和特性合理选择，不宜盲目选择孔径过小的滤芯，以免造成静电风险。若必须选择小孔径滤芯时，应适当降低油品流速、做好接地或采取其他安全措施，以降低静电安全风险。
参考文献
［1］刘尚合，武占成．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］唐志弘．加油站静电的主要存在方式及防范措施［J］．石油库与加油站，2000，9(4):24－26．
［3］李义鹏，刘全桢，孙立富，等．加油站加油过程静电风险研究［J］．安全、健康和环境，2013，13(11):43－44．
［辽宁职称4］吴宗汉．基础静电学［M］．北京:北京大学出版社，2010，9:70－86．
［5］王振中，张卫华，吴锋棒，等．自助加油站典型静电事故案例分析及防范措施［J］．中国安全生产科学技术，2013(7):169－173．
作者：张云朋 单位：化学品安全控制国家重点实验室 中国石化青岛安全工程研究院
