管输油品电荷密度测试研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

石油制品的运输多部分是依靠管道进行输送，因为油品中不同的物质对电荷的吸附力不同，油品在管道内运输时会产生双电层而携带电荷，油品中携带的电荷又会随着油品流动而产生冲流电流，导致起电和电荷的泄露是潜在的安全隐患。静电事故时有发生，例如1993年7月12日，大庆256轮中2舱在用化纤绳铜棒探测油位时铜棒因积聚电荷对船体导电致该舱发生爆炸。静电隐患危害着我国的油品运输和输送安全，因此油品静电研究至关重要。然而现有的测试技术很难对管道输送内部静电进行准确地测量，原因是因为油品处于不断运动中，静电的产生和聚积的影响因素很多，包括现时的空气湿度温度，管道材料的特性，以及周围带电体对静电聚积的影响。因此在研究静电的聚积情况时，对静电的测量要选择一种合适而安全的方法来尽可能地精确测量静电的相关参数，并得出一个可以综合评价油品输送静电安全性能的指标。

在我国石油工业产业比重巨大，而且我国国土疆域广阔，输送过程中静电荷的积聚有着极大的安全隐患，实时的油品运输监测因而显得尤为重要。近年静电科学的发展对静电的产生原因和消除方法方面有着深入的研究，对于油品的静电起电机理和防护方法方面也取得了不少有突破和实用价值的成果，为我国的油品运输安全作出了巨大的贡献。1993年，中国石油化工总公司安全技术研究所设计了一种实用型的油品静电监测报警仪，该仪器由一端插入管道内的接触式传感器和便携式测量器组成，此仪器的实用性好，测量方便，但缺点是使用接触式电源在采集过程中电极上的电荷会被监测器带走，导致电位下降，不能实现在线反映油品的静电电荷密度。2011年后勤工程学院利用法拉第筒的原理设计了一种实时监测管油品静电电压的感应式装置。该装置是在输油管道的外侧装置一个感应环来感应管道内的带电情况，通过对感应环上的电压信号的采集来反映油品的带电情况。但该装置比较容易受到外界干扰，并且管道和感应环的尺寸也会对测量结果产生影响。本次的毕业设计就是利用电容感应传感技术实现对管输油品中的静电电位进行检测，以获得油品电荷密度信息。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究（设计）的基本内容

石油制品都是高电阻率液体，其运输过程中很容易积聚静电荷，当静电荷积聚到一定程度，会在局部产生很高的电势差，当电势差达到空气的击穿电压时就会产生放电现象。放电过程中产生的电火花很容易引燃油品，并且由于油品在管道内相对密闭，很容易引起爆炸。静电因其独特的高电势，强磁场以及低阻抗瞬间泄露等特点使得测量十分困难。本次研究主要的内容是利用电容感应传感技术实现对管输油品中的静电电位进行检测，以获得油品电荷密度信息。

2.2 研究（设计）的目标

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需理论基础。确定方案，完成开题报告。

第4－8周：完成理论电路模拟并收集模拟数据。

第9－13周：实验模拟优化及数据分析。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 金显贺，王昌长，王忠东，等．一种用于在线检测局部放电的数字滤波技术[j]．清华大学学报（自然科学版），1993，33（4）：62-67．

[2] 刘国钧，陈绍业，王风翥．图书馆目录[m]．北京：高等教育出版社，1957．

[3] 辛希孟．信息技术与信息服务国际研讨会论文集：a集[c]．北京：中国社会科学出版社，1994．