野外管線輸送3號噴氣燃料電導率與溫度的關系

劉 婕 岳 彬 李 輝 趙 軍 王如劍 郭江飛

〔北京航空工程技術研究中心 北京 100076〕

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

1 電導率與溫度的規律

噴氣燃料電導率隨溫度的變化曲線見圖1。

圖1 噴氣燃料的電導率隨溫度的變化曲線

根據國外相關文獻綜述，煤油型噴氣燃料電導率隨溫度而發生變化。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率隨溫度的變化較小，燃料中的微量物質也會影響不同溫度下的電導率。黏土過濾后的燃料溫度與電導率的關系將發生變化。緩蝕劑/潤滑劑會使低溫下的噴氣燃料電導率快速下降[3]。因此，研究的模型應對同一種噴氣燃料。在相同條件下噴氣燃料的電導率與溫度的關系見圖1[3]和表1[3]。

表1 噴氣燃料電導率與溫度的關系表達式

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生產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；電導率測定儀：emcee 1152，美國某公司制造。

2.1.3 實驗過程及數據

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，檢測噴氣燃料電導率，結果見表2。圖2是將1～3號電導率取自然對數，并與溫度做數據擬合，所得曲線分別用B，C，D表示。

表2 不同廠家噴氣燃料電導率與溫度的關系 電導率/(pS·m-1)

圖2 電導率的自然對數與溫度間的關系

2.2 結果與討論

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率取自然對數后與測定溫度有線性關系，但線性關系中的斜率(b值)和截距(a值)不同，見下式和表3。

表3 溫度與電導率關系式

Y1=0.04X1+5.0

Y2=0.02X2+4.5

Y3=0.03X3+4.4

式中：X代表溫度；Y代表電導率的自然對數。

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 ℃的電導率，結果見表4。

表4 理論上噴氣燃料電導率與溫度的上、下限值 電導率/(pS·m-1)

1～3號噴氣燃料電導率的自然對數與溫度的關系見圖3。

圖3 電導率的自然對數與溫度間的關系

圖3中同時給出了有添加劑時電導率理論值上限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的區間，符合上下限的區間約束。

3 結束語

(1)同種3號噴氣燃料測試溫度與電導率的自然導數值有線性關系。

(2)電導率取自然對數與溫度的線性關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，這種關系反映出在溫度相對低的情況下，溫度的變化對電導率影響較小，而在溫度相對高的情況下，溫度的變化對電導率影響較大。

(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率可以符合文獻中噴氣燃料電導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率，就可以計算出斜率和截距，由此建立線性關系，對野外任意溫度下測定的電導率可以推導出20 ℃溫度下的電導率數值。

(4)了解3號噴氣燃料電導率與溫度的關系，可將在野外管線輸送噴氣燃料時測定的電導率立即轉換成標準溫度下(20 ℃)的電導率值，并據此及時判定3號噴氣燃料電導率是否合格。

(5)根據電導率與溫度的關系公式，可以開發在線電導率檢測儀器儀表。這種儀器可隨機測得數據，可以快速輸出20 ℃標準溫度下噴氣燃料的電導率。