野外管线输送3号喷气燃料电导率与温度的关系

刘 婕 岳 彬 李 辉 赵 军 王如剑 郭江飞

〔北京航空工程技术研究中心 北京 100076〕

石油产品中的烃类物质由于不含离子而不易导电，是电的不良导体。3号喷气燃料电阻高，是非导电物质，其体积电阻通常在1011～1015Ω·m范围内。3号喷气燃料在生产、储运、加注、使用过程中极易产生静电荷。当累积至一定程度，会产生静电火花，引起3号喷气燃料起火[1]。在加油作业中，控制燃料流速，采用暗流作业法，取消加油口绑扎绸套，在过滤器下游安装消电管等措施，对减少静电产生，防止事故有一定作用。但大量试验和实际使用经验表明，使用抗静电剂增加燃料电导率是防止静电爆炸事故最有效的方法[2]。温度与电导率的关系是可变的，3号喷气燃料中的微量元素将影响不同温度下3号喷气燃料的电导率，但对同一种3号喷气燃料来说，研究其电导率与温度间的关系对3号喷气燃料电导率在无恒温条件下的测定值转化为《3号喷气燃料》(GB 6537—2018)中要求的20 ℃电导率具有重要参考价值。在野外管线输送喷气燃料时，即时测定电导率能立即转换成国标要求的标准测量温度下的电导率值，对判断经野外管道输送后的3号喷气燃料电导率是否合格具有重要意义。

1 电导率与温度的规律

喷气燃料电导率随温度的变化曲线见图1。

图1 喷气燃料的电导率随温度的变化曲线

根据国外相关文献综述，煤油型喷气燃料电导率随温度而发生变化。含有抗静电添加剂燃料的低温性能大致由燃料运动黏度决定。其中运动黏度较小燃料的电导率随温度的变化较小，燃料中的微量物质也会影响不同温度下的电导率。黏土过滤后的燃料温度与电导率的关系将发生变化。缓蚀剂/润滑剂会使低温下的喷气燃料电导率快速下降[3]。因此，研究的模型应对同一种喷气燃料。在相同条件下喷气燃料的电导率与温度的关系见图1[3]和表1[3]。

表1 喷气燃料电导率与温度的关系表达式

2 实验验证

2.1 实验部分

2.1.1 主要材料

喷气燃料分别来自国内生产3号喷气燃料的不同厂家，编号为1～3号。

2.1.2 仪器

恒温箱：BF-48A，某分析仪器厂；电导率测定仪：emcee 1152，美国某公司制造。

2.1.3 实验过程及数据

将1～3号喷气燃料分别在需要检测温度下恒温1 h，用温度计在喷气燃料上、中、下层测试温度恒定后，检测喷气燃料电导率，结果见表2。图2是将1～3号电导率取自然对数，并与温度做数据拟合，所得曲线分别用B，C，D表示。

表2 不同厂家喷气燃料电导率与温度的关系 电导率/(pS·m-1)

图2 电导率的自然对数与温度间的关系

2.2 结果与讨论

从图2可以看出，这3种3号喷气燃料在不同温度下测试出的电导率取自然对数后与测定温度有线性关系，但线性关系中的斜率(b值)和截距(a值)不同，见下式和表3。

表3 温度与电导率关系式

Y1=0.04X1+5.0

Y2=0.02X2+4.5

Y3=0.03X3+4.4

式中：X代表温度；Y代表电导率的自然对数。

按表1中的方程式：有添加剂时，上限y=295.8exp(2.871×10-2x)；有添加剂时，下限y=84.85exp(2.458×10-2x)，计算0～30 ℃的电导率，结果见表4。

表4 理论上喷气燃料电导率与温度的上、下限值 电导率/(pS·m-1)

1～3号喷气燃料电导率的自然对数与温度的关系见图3。

图3 电导率的自然对数与温度间的关系

图3中同时给出了有添加剂时电导率理论值上限y=295.8exp(2.871×10-2x)和下限y=84.85exp(2.458×10-2x)的曲线，分别用E和F表示。从图3可以看出，实验测得线性关系B，C，D在0℃以上时，能够在有添加剂理论值的上限E和下限F的区间，符合上下限的区间约束。

3 结束语

(1)同种3号喷气燃料测试温度与电导率的自然导数值有线性关系。

(2)电导率取自然对数与温度的线性关系中的斜率和截距随不同3号喷气燃料而不同。其中截距变化较小，这种关系反映出在温度相对低的情况下，温度的变化对电导率影响较小，而在温度相对高的情况下，温度的变化对电导率影响较大。

(3)加有抗静电添加剂的3号喷气燃料在不同温度下测定的电导率可以符合文献中喷气燃料电导率与温度变化的典型范围，且只要随机测定两个温度点的电导率，就可以计算出斜率和截距，由此建立线性关系，对野外任意温度下测定的电导率可以推导出20 ℃温度下的电导率数值。

(4)了解3号喷气燃料电导率与温度的关系，可将在野外管线输送喷气燃料时测定的电导率立即转换成标准温度下(20 ℃)的电导率值，并据此及时判定3号喷气燃料电导率是否合格。

(5)根据电导率与温度的关系公式，可以开发在线电导率检测仪器仪表。这种仪器可随机测得数据，可以快速输出20 ℃标准温度下喷气燃料的电导率。