影響油品電導(dǎo)率測量結(jié)果的因素

徐俊田，胡國星，拓 銳，任萬杰，王 鵬，荀其寧

(1.后勤保障部軍需能源技術(shù)服務(wù)中心，北京 100842；2.中國兵器工業(yè)集團(tuán)第五三研究所，山東 濟(jì)南 250031)

電導(dǎo)率是溶液物化特性的重要參數(shù)之一，它表征了溶液的導(dǎo)電能力強(qiáng)弱，在石油石化、食品、醫(yī)藥、環(huán)保、軍事國防等領(lǐng)域的質(zhì)量控制中廣泛應(yīng)用。油品電導(dǎo)率反映了石油產(chǎn)品內(nèi)積聚電荷被導(dǎo)出釋放的能力，是消除油品靜電危害的重要參數(shù)之一。

1 油品電導(dǎo)率測量的必要性

隨著石油化工行業(yè)的不斷發(fā)展，油品的生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)能力不斷增長，隨之產(chǎn)生的安全隱患也越來越大。油品屬于易燃易爆液體，當(dāng)發(fā)生靜電放電產(chǎn)生的能量超過油蒸氣的最小引燃能量時(shí)，就會(huì)引燃引爆油品，發(fā)生火災(zāi)或爆炸。據(jù)有關(guān)資料介紹，火災(zāi)爆炸事故約有10%屬于靜電事故[1]。

因此，油品在裝卸儲(chǔ)運(yùn)過程中應(yīng)盡量減少靜電產(chǎn)生和積聚，并通過防靜電措施將作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的靜電及時(shí)導(dǎo)出釋放。油品靜電的釋放速度與其電導(dǎo)率關(guān)系很大，電導(dǎo)率越大，靜電越不容易積聚，并利于靜電釋放，可有效提高油品的安全性[2]。

目前，國家制定的多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了油品電導(dǎo)率值范圍。GB 6950-2001《輕質(zhì)油品安全靜止電導(dǎo)率》中規(guī)定噴氣燃料安全靜止電導(dǎo)率值應(yīng)為50～600 pS/m，汽油、煤油、柴油安全靜止電導(dǎo)率值應(yīng)大于50 pS/m；GB 12158-2006《防止靜電事故通用導(dǎo)則》中規(guī)定輕質(zhì)油品安全靜止電導(dǎo)率應(yīng)大于50 pS/m；GB 13348-2009《液體石油產(chǎn)品靜電安全規(guī)程》中規(guī)定在油品中可加入微量的油溶性的防靜電添加劑，使其電導(dǎo)率達(dá)到250 pS/m以上；GB 6537-2018《3號(hào)噴氣燃料》中規(guī)定3號(hào)噴氣燃料的安全靜止電導(dǎo)率允許范圍50～600 pS/m(20℃)。

在油品中加入微量的抗靜電劑可增加油品電導(dǎo)率。但加入量過少，油品靜電導(dǎo)出效率低，影響油品的安全性；加入量過多，則影響油品的水分離指數(shù)，影響油品質(zhì)量[3]。因此，需要準(zhǔn)確測量油品電導(dǎo)率值來控制抗靜電添加劑加入量，以保證油品在生產(chǎn)、儲(chǔ)存、使用中的安全性和油品質(zhì)量[4]。

2 影響因素及正確操作方法

油料電導(dǎo)率測量結(jié)果的準(zhǔn)確性受多種因素的影響，它不僅與測量儀器、測量方法和操作人員的技術(shù)水平有關(guān)，還與測試環(huán)境有關(guān)。作者通過多年從事油料電導(dǎo)率測量和油料電導(dǎo)率儀計(jì)量工作積累的經(jīng)驗(yàn)，并查閱大量文獻(xiàn)，針對(duì)油料電導(dǎo)率測量過程中存在的問題，提出一些意見和建議，通過分析影響油料電導(dǎo)率測量的各種因素，規(guī)范了測量過程中的操作方法。

2.1 操作人員

對(duì)油料電導(dǎo)率測量人員和其他相關(guān)操作人員必須進(jìn)行防靜電危害安全教育，在業(yè)務(wù)培訓(xùn)中安排相應(yīng)的培訓(xùn)內(nèi)容，規(guī)章制度、設(shè)備檢查需有防靜電方面的具體內(nèi)容。

油料電導(dǎo)率測量人員和其他相關(guān)操作人員必須熟練掌握GB 12158-2006《防止靜電事故通用導(dǎo)則》、GB 6950-2001《輕質(zhì)油品安全靜止電導(dǎo)率》、GB 13348-2009《液體石油產(chǎn)品靜電安全規(guī)程》、GB/T 4756-2015《石油液體手工取樣法》、GB 6539-1997《航空燃料與餾分燃料電導(dǎo)率測定法》等相關(guān)技術(shù)指導(dǎo)規(guī)范，并嚴(yán)格按照規(guī)范相關(guān)規(guī)定進(jìn)行實(shí)際操作或其他活動(dòng)，防止靜電安全事故發(fā)生。在實(shí)驗(yàn)室測量燃料電導(dǎo)率時(shí)，測試人員盡量佩戴防靜電手套，避免人體靜電對(duì)測量結(jié)果的干擾。

2.2 測量儀器

2.2.1 樣品容器

裝盛油品試樣的容器盡量選擇金屬介質(zhì)，原因是金屬存儲(chǔ)介質(zhì)對(duì)抗靜電劑中的導(dǎo)電有效成分吸附性較弱，可有效降低樣品電導(dǎo)率的衰減；樣品容器容積不得小于1 L；樣品容器在使用前必須用清洗溶劑充分清洗，清洗次數(shù)最少三次，并用干燥空氣流吹干[5]。

2.2.2 測量儀器

測量儀器是指油料電導(dǎo)率儀(油料電導(dǎo)測定儀)，其量值是否準(zhǔn)確直接影響油品測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此必須對(duì)其進(jìn)行定期檢定，一般檢定周期為1年。

2.2.2.1 儀器外觀檢查

觀察測量儀器是否有磕碰、腐蝕等損毀狀況，如有則需及時(shí)報(bào)修；檢查電導(dǎo)池是否有污物，如有需清洗[6]。

2.2.2.2 電池判斷

開機(jī)后，首先觀察電池是否可以支持正常工作，如電池顯示警告信息、顯示數(shù)值不停變化，則需更換電池。

2.2.2.3 儀器狀態(tài)確認(rèn)

目前，常用的油料電導(dǎo)率測量儀器可分為以下幾種：從開機(jī)狀態(tài)來分，可分為開機(jī)自檢后開始測量的和不需自檢直接測量的；從數(shù)據(jù)鎖定功能來分，可分為有3 s鎖定功能的和無3 s鎖定功能的。

① 對(duì)于開機(jī)自檢的儀器，在開機(jī)自檢過程中，不要插拔電導(dǎo)池或?qū)㈦妼?dǎo)池插座與其他物體接觸，保持狀態(tài)穩(wěn)定一段時(shí)間，待自檢完成后，再進(jìn)行其他操作；否則儀器自檢過程受外界干擾較大，自檢無法通過或自檢后儀器無法歸零。

② 儀器狀態(tài)穩(wěn)定后(有的需開機(jī)后熱機(jī)2～3 min)，觀察儀器顯示示值，示值為0(±2 pS/m內(nèi))；若偏差過大，需按照儀器說明書對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)。

③ 用導(dǎo)體將電導(dǎo)池插座芯皮短接，儀器顯示為超量程狀態(tài)，取消短接后，儀器短時(shí)間內(nèi)可重新顯示為0(±2 pS/m內(nèi))。

通過以上操作判斷，可確認(rèn)儀器電計(jì)部分狀態(tài)良好。

將電導(dǎo)池與儀器電計(jì)連接好，重復(fù)②、③，若可以通過，則可確認(rèn)儀器配套狀態(tài)良好；若出現(xiàn)異常，則可判斷電導(dǎo)池有可能被污染，需先用異丙醇后用甲苯清洗，清洗完畢用干燥空氣流吹干，再次進(jìn)行②、③操作。

儀器通過配套狀態(tài)確認(rèn)后，可以開始測量工作；無法通過狀態(tài)確認(rèn)的，則需要及時(shí)聯(lián)系有關(guān)部門進(jìn)行維修。

2.2.2.4 儀器使用后續(xù)工作

① 將儀器電計(jì)與電導(dǎo)池分離，電計(jì)部分關(guān)機(jī)后放置于儀器包裝中。

② 用中性濾紙將電導(dǎo)池擦拭干凈，然后用濾紙包裹后放置于包裝中。

2.3 測量方法及過程

2.3.1 測量方法

油品電導(dǎo)率一般采用直流低電壓進(jìn)行測量，則油品中帶正負(fù)的離子分別在負(fù)正電極附近積聚，造成電極附近的導(dǎo)電離子濃度與主體液的濃度產(chǎn)生差異變化；同時(shí)，積聚的導(dǎo)電離子在兩極上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成實(shí)際測量電壓發(fā)生變化，從而影響測量的準(zhǔn)確性。因此，測量要在很短的時(shí)間內(nèi)完成，一般為3 s。

2.3.2 測試過程

① 在開始測量樣品前，必須用測試樣品清洗電導(dǎo)池，以去除電導(dǎo)池上的其他殘油。

② 將電導(dǎo)池浸入到試品中，液面到達(dá)電導(dǎo)池上刻線(或溢氣孔中部)，保持電導(dǎo)池穩(wěn)定，觀察儀器示值，待初次穩(wěn)定后，記錄最高讀數(shù)，這應(yīng)在3 s內(nèi)完成(有鎖定功能的直接讀取鎖定數(shù)值)，同時(shí)記錄樣品溫度。在操作過程中，電導(dǎo)池不要與測量容器壁或底部接觸，以免引起讀數(shù)誤差。

③ 將電導(dǎo)池取出，待電導(dǎo)池內(nèi)樣品流出，確保電導(dǎo)池內(nèi)無油滴造成連接(掛油)，按儀器測量鍵，此時(shí)儀器顯示應(yīng)為0(±2 pS/m內(nèi))。若偏差過大，則該次測量結(jié)果無效，需重新調(diào)整儀器狀態(tài)，再次測量。

2.4 環(huán)境條件

2.4.1 環(huán)境溫度影響

隨著溫度升高，抗靜電劑中的偶極離子對(duì)會(huì)加速定向排列，帶正電的離子加速轉(zhuǎn)向外靜電場正極，帶負(fù)電的離子加速轉(zhuǎn)向外靜電場負(fù)極，形成“極化電場”的強(qiáng)度增強(qiáng)，從而降低原有的外電場強(qiáng)度，宏觀上表現(xiàn)為降低了原靜電場強(qiáng)度，油品電導(dǎo)率增大。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算，添加了國產(chǎn)抗靜電添加劑T1502或國外抗靜電添加劑S450的油品，其電導(dǎo)率溫度系數(shù)約為2%/℃[3]。所以，在測量油品電導(dǎo)率時(shí)，必須考慮溫度的影響，一般在20℃下測量。

2.4.2 儲(chǔ)存時(shí)間

待測樣品為新加入抗靜電添加劑的，需放置24 h后才可進(jìn)行測量。由于抗靜電劑為有機(jī)物，分子間的相互作用較慢，樣品需充分搖勻后放置一段時(shí)間后，抗靜電添加劑分子才可均勻分布在油品中[7]。

其他待測樣品應(yīng)在24 h內(nèi)完成樣品電導(dǎo)率測量，防止環(huán)境空氣中的雜質(zhì)、水分進(jìn)入樣品，造成測試結(jié)果與原樣品差異性過大。

在測定噴氣燃料電導(dǎo)率時(shí)，應(yīng)在避光的環(huán)境下進(jìn)行[8]。

2.4.3 環(huán)境電磁干擾影響

在測量油品電導(dǎo)率時(shí)，應(yīng)遠(yuǎn)離明顯電磁干擾源，如電動(dòng)機(jī)、空壓機(jī)、高壓交流電等，避免環(huán)境電磁干擾對(duì)測量結(jié)果的影響；另外，測量實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該通風(fēng)良好，避免空氣中油氣含量過高，造成測試人員吸入中毒或引發(fā)其他安全隱患。

3 結(jié)語

影響油品電導(dǎo)率測量結(jié)果的因素很多，在工作中首先要了解各種影響因素，并針對(duì)每一影響因素，采用正確的操作方法，盡可能消除或降低其影響，減小測量誤差，保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，提高油品在生產(chǎn)、儲(chǔ)存和使用中的安全性。