移動(dòng)式壓力容器導(dǎo)靜電裝置設(shè)置探討

朱明龍 金慕達(dá)(浙江省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院 杭州 330020）

移動(dòng)式壓力容器導(dǎo)靜電裝置設(shè)置探討

朱明龍 金慕達(dá)
(浙江省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院 杭州 330020）

通過對導(dǎo)靜電裝置相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的整理，結(jié)合相關(guān)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理，以及日常檢驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的案例，探討導(dǎo)靜電裝置的裝設(shè)和維護(hù)要求，確保裝置可靠、有效。

導(dǎo)靜電裝置 標(biāo)準(zhǔn)要求 安裝方法

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，移動(dòng)式壓力容器的品種和數(shù)量迅速增多，特別是加入WTO以后，由于國際交流和國際貿(mào)易的需要，對移動(dòng)式壓力容器的安全性、可維護(hù)性以及經(jīng)濟(jì)性又提出了更高的要求。

導(dǎo)靜電裝置，又稱消除靜電裝置，是為了消除在裝卸、運(yùn)輸過程中，容器內(nèi)液體或氣體與管壁的摩擦而產(chǎn)生的靜電而設(shè)置的。在移動(dòng)式壓力容器使用過程中，會(huì)因?yàn)榈缆奉嶔?、轉(zhuǎn)彎變速以及裝卸作業(yè)時(shí)罐體內(nèi)氣體或液體與罐（管）壁的摩擦而產(chǎn)生靜電，這些靜電若不直接導(dǎo)出，在積聚時(shí)將產(chǎn)生高達(dá)數(shù)千伏甚至上萬伏的危險(xiǎn)電壓，可能會(huì)產(chǎn)生靜電火花，導(dǎo)致火災(zāi)事故。

移動(dòng)式壓力容器的導(dǎo)靜電裝置大致分為兩種：一種是在車輛大梁上裝設(shè)的靜電拖地帶，用于導(dǎo)出車輛行駛過程中罐體內(nèi)介質(zhì)相互摩擦或與罐（管）壁的摩擦產(chǎn)生的靜電。這是一種需要頻繁保養(yǎng)更換的導(dǎo)靜電裝置，我國法規(guī)規(guī)定危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸車必須配備這種裝置，該裝置對裝設(shè)及維護(hù)有一定要求；另一種在罐箱、低溫罐車或管束式集裝箱上，在制造過程中安裝的導(dǎo)靜電接地板，或稱導(dǎo)靜電連接端子，使用中與車輛底盤連接后通過靜電拖地帶導(dǎo)出靜電，或者在充裝過程中與場地上的導(dǎo)靜電接地線直接連接導(dǎo)出靜電。在實(shí)際檢驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)靜電接地板由于在設(shè)計(jì)制造過程中就有考慮，一般效果較好，但是靜電拖地帶由于安裝、使用等原因，常常不能發(fā)揮導(dǎo)靜電作用，甚至有新出廠的罐車靜電拖地帶經(jīng)檢驗(yàn)不合格的。以下筆者對導(dǎo)靜電裝置設(shè)置中產(chǎn)生的問題進(jìn)行探討并提出一些改進(jìn)意見。

1　法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)要求（見表1）

表1　法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)對導(dǎo)靜電裝置相關(guān)要求

另外，通過對GB/T 19905《液化氣體運(yùn)輸車》、JB/T 6897—2000《低溫液體運(yùn)輸車》、JB/T 4781—2005《液化氣體罐式集裝箱》、JB/T 4783—2007《低溫液體汽車罐車》、JB/T 4784—2007《低溫液體罐式集裝箱》等標(biāo)準(zhǔn)的整理、比較發(fā)現(xiàn)，移動(dòng)式壓力容器導(dǎo)靜電裝置的基本要求是：1）可靠的導(dǎo)靜電接地裝置，嚴(yán)禁使用鐵鏈；2）罐體與接地導(dǎo)線末端之間的電阻值不大于10Ω（易燃介質(zhì)低溫罐車與低溫液體罐式集裝箱要求5Ω）；3）接地導(dǎo)線截面積應(yīng)不小于5．5mm2；4）導(dǎo)靜電帶必須安裝并且接地可靠。

2　分析計(jì)算

若把整個(gè)罐車看做一個(gè)電路，則管路系統(tǒng)R1、罐體R2、車輛底盤R4、靜電帶R5與它們之間的連接部分構(gòu)成一個(gè)串聯(lián)電路，從閥門與接地導(dǎo)線末端測得的電阻R車，即為

式中：

R12——管路系統(tǒng)與罐體之間的電阻；

R24——罐體與車輛底盤之間的電阻；

R45——車輛底盤與靜電帶之間的電阻。

同對于罐箱和長管拖車、管束式集裝箱，需增加罐體（氣瓶）與框架之間的電阻R34及框架電阻R，3

式中：

R12——管路系統(tǒng)與罐體之間的電阻；

R23——罐體與框架之間的電阻；

R34——框架與車輛底盤之間的電阻；

R45——車輛底盤與靜電帶之間的電阻。

由于移動(dòng)式壓力容器以鐵（車架，框架）和鋼（罐體）作為主要材料，故此處取鐵的電阻率Ω·m，則應(yīng)用電阻率公式可得

式中：

L1——接管長度；

S1——接管截面積。

取 常見 氣 相 管 接管φ32×3．5mm，長 約500mm，則接管兩端電阻最大值為

一般罐車氣相管與罐體接入點(diǎn)在罐體中部，長度約為罐體直徑的一半（此處取1000），可見

式中：

L2——筒體總長；

S2——筒體截面積。

取典型筒體φ2450×10×12450mm（球形封頭），則筒體兩端電阻最大值約為

一般罐車或罐箱操作箱設(shè)置在罐體中部(或后部)，與罐體與底盤的連接部分長度不超過罐體長度一半，所以

式中：

L3——框架連接支柱長度；

S3——框架連接支柱截面積(罐箱取下部4個(gè)支柱，上部的4個(gè)支柱因距離較遠(yuǎn)對電阻影響小)。

式中：

L4——車架工字鋼高度；

S4——車架最小截面積。

由于罐箱和車輛底盤結(jié)構(gòu)較多，難以一一計(jì)算，可以根據(jù)原公式則若R取0．1Ω，可得，對于框架和底盤，L若取車輛總長（掛車長度一般12．5m），此時(shí)S=12．5×10-6m2，也即截面積需大于12．5mm2，而在實(shí)際檢驗(yàn)過程中，罐箱、底盤由于結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度需要，一般都遠(yuǎn)大于此。

管路系統(tǒng)與罐體之間電阻R12一般可分解為三部分：罐體與閥門連接電阻、閥門電阻以及閥門與管路系統(tǒng)連接電阻。其中，罐體與閥門連接電阻以及閥門與管路系統(tǒng)連接電阻實(shí)際上是采用螺栓連接的，而閥門電阻即閥門本體鑄鐵件電阻。類似的可以把R23、R24、R34、R45等各連接部分電阻分為螺栓連接電阻和金屬本體電阻。在實(shí)際操作中，一般在法蘭之間要加跨接銅片或銅絲帶，安裝位置附近安裝前要注意打磨除銹除油；對于殼體與行走機(jī)構(gòu)分體、采用螺栓把合的，要注意增設(shè)導(dǎo)電連接，降低車輛整體電阻。

表2是一臺(tái)優(yōu)利德牌UT51型數(shù)字萬用表（0～200Ω檔，分辨率0．1Ω，2013年3月校驗(yàn)合格）在實(shí)際檢測過程中的一組數(shù)據(jù)。

表2　2013年3月檢驗(yàn)實(shí)測數(shù)據(jù)

在實(shí)際應(yīng)用過程中，一般槽車閥門與車架靜電帶安裝處之間電阻在出廠時(shí)就已確定，且?guī)缀蹙鶠?Ω。檢驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)，R車實(shí)測值只存在于0～1Ω之間或∞，造成車輛導(dǎo)靜電檢測不合格的主要原因是靜電帶或者靜電帶安裝處電阻過大。

3　檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題

由于在生產(chǎn)制造過程中，罐體、閥門、框架及車體均已連接緊固，在實(shí)際檢驗(yàn)過程中，導(dǎo)靜電檢測的不合格主要是由于靜電帶安裝不當(dāng)造成的，筆者下面就幾個(gè)典型案例進(jìn)行分析：

案例一：劣質(zhì)的靜電帶

檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在某液化氣罐車靜電帶末端無銅絲，初步懷疑是由于靜電帶拖地過程中，銅芯被抽出。征得司機(jī)同意后，在末端往上10cm處截開靜電帶，仍無銅絲，靜電帶內(nèi)也無銅絲痕跡，最后在靜電帶上端剪開靜電帶，發(fā)現(xiàn)整根靜電帶內(nèi)均無銅芯。

類似的，在檢驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的劣質(zhì)靜電帶，有接地導(dǎo)線截面積不足的，有用鋁絲代替銅絲的，也有上述空心靜電帶的。這種劣質(zhì)導(dǎo)靜電帶根本無法有效起到在車輛行駛過程中導(dǎo)出殘余靜電的作用，只是應(yīng)付檢查的門面工程。究其原因，一般都是車輛在行駛過程中導(dǎo)靜電帶脫落，在充裝、車輛年審過程中需檢測時(shí)，臨時(shí)在周邊小店購買的假冒偽劣導(dǎo)靜電帶。一般規(guī)模較大的運(yùn)輸公司或車隊(duì)會(huì)隨車配備一根新導(dǎo)靜電帶，在發(fā)現(xiàn)脫落時(shí)及時(shí)更換，可以完全避免類似問題。

案例二：不合理的安裝

在某日檢驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)一臺(tái)低溫車檢測導(dǎo)靜電檢測電阻測試不合格，實(shí)測靜電帶兩端電阻測試合格，閥門處與車架上除去漆層位置測試電阻也測試合格，觀察靜電帶安裝緊固。拆下靜電帶后發(fā)現(xiàn)靜電帶緊固螺絲雖正確安裝，但靜電帶搭鐵未與車架連接。

類似的問題是靜電帶檢測不合格的主要原因，有安裝不到位造成的，也有安裝不緊固在車輛行駛過程中松脫的。正確的安裝方法應(yīng)該是在安裝前，將靜電帶安裝位置及靜電帶搭鐵用砂紙或銼刀去銹，除漆、除油污，將搭鐵與車架緊密接觸后上緊放松螺母，調(diào)節(jié)靜電帶拖地長度與配重塊位置，確保運(yùn)輸過程中靜電帶與地面接觸。

案例三：錯(cuò)誤的安裝位置

一臺(tái)低溫掛車，一個(gè)月前檢驗(yàn)導(dǎo)靜電帶合格，一個(gè)月后同樣的檢驗(yàn)又不合格。仔細(xì)觀察靜電帶安裝在后輪后方的大梁上，靜電帶螺絲安裝緊固，未發(fā)現(xiàn)松脫。拆下后發(fā)現(xiàn)靜電帶搭鐵位置有一層銹漬，影響了導(dǎo)電性能。

分析原因，車輛在行駛過程中，如遇雨天或濕滑路面，飛濺的水花將從箭頭方向?yàn)R入導(dǎo)靜電帶安裝位置并殘留，在一段時(shí)間內(nèi)，殘留的液體形成一種化學(xué)電池效果，腐蝕潮濕的金屬表面，最終導(dǎo)致導(dǎo)電性能下降。

圖1　靜電帶安裝位置示意圖

如圖1所示，靜電帶應(yīng)安裝在車尾大梁中部A處，并將安裝面選擇在型鋼背面。在尾梁中部C和兩側(cè)B處，易受車尾水花影響，避免影響靜電帶使用效果。

案例四：使用不當(dāng)造成損壞

某罐箱掛車，檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)靜電接觸不良，觀察發(fā)現(xiàn)由于車輛使用過程中，輕載和重載時(shí)車輛底盤距地面高度不同，有時(shí)就需調(diào)節(jié)靜電帶高度，頻繁的調(diào)節(jié)和惡劣的使用環(huán)境造成靜電帶加速老化。

類似的問題基本可以通過外觀檢查發(fā)現(xiàn)，特征是橡膠帶破損、斷裂，金屬絲暴露部分有氧化皮，靜電測試時(shí)測試正常，但有接觸不良、示值不穩(wěn)定的現(xiàn)象。這是由于橡膠帶在彎折部分曲率過大，在彎折段橡膠帶外側(cè)拉伸內(nèi)側(cè)壓縮，經(jīng)一段時(shí)間使用后，外側(cè)橡膠帶疲勞老化，形成裂紋并不斷擴(kuò)展，直到撕裂靜電帶導(dǎo)致金屬絲裸露。而裸露的金屬絲失去橡膠帶保護(hù)后，在行駛中的氣流沖擊和潮濕環(huán)境中加速氧化，影響導(dǎo)電性能。在日常使用過程中，操作人員應(yīng)根據(jù)罐車離地間隙和使用情況調(diào)節(jié)靜電帶高度，以距地面3～5cm為宜（此時(shí)應(yīng)保證金屬絲在橡膠帶端面外可見），并調(diào)節(jié)橡膠帶彎折部分，避免彎折部分曲率過大造成橡膠帶破損。

通過檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，優(yōu)質(zhì)的靜電帶，合理的安裝，正確的安裝位置加上良好的維護(hù)，靜電帶的使用壽命將超過3年，而不合理的安裝根本無法使靜電帶達(dá)到正常的使用效果。

4　總結(jié)

雖然導(dǎo)靜電裝置特別是靜電帶只是移動(dòng)式壓力容器中的一個(gè)小部件，但是其對罐車安全運(yùn)行的影響卻不容小覷。在導(dǎo)靜電裝置日常使用中，應(yīng)特別注意下面幾個(gè)方面：

1）選擇正規(guī)廠商生產(chǎn)的合格靜電帶；

2）在正確位置安裝靜電帶，合理安裝靜電帶，確保靜電帶穩(wěn)固可靠；

3）日常維護(hù)注意保養(yǎng)靜電帶，及時(shí)調(diào)節(jié)拖地長度。

通過上述分析整理，希望能對導(dǎo)靜電裝置的檢驗(yàn)提供幫助，更多的，希望在日常設(shè)置、維護(hù)中，能夠規(guī)范操作，合理保養(yǎng)，確保導(dǎo)靜電裝置使用效果，延長使用壽命。

[1] TSG R7001—2013 壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則[S].

[2] TSG R0005—2011 移動(dòng)式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S].

[4] 孟鶴，李義鵬，劉全楨，等. 油罐車導(dǎo)靜電拖地帶防靜電效果研究[J]. 安全、健康和環(huán)境，2013，12：12-14.

[5] 王甲昌，李玉軍. 移動(dòng)式壓力容器安全附件的失效分析與預(yù)防[J]. 河南科技，2010，21：72-73.

The Discussion of Static Conducting Device Setting on Transportable Pressure Vessel

Zhu Minglong Jin Muda
(Zhejiang Provincial Special Equipment Inspection And Reseach Institute Hangzhou 330020)

Based on the static conducting device related technical standard, combining with relevant calculation, data processing, and case found in daily inspection, this paper discusses design installation, and maintenance requirements of static conducting device to ensure its reliability and effectiveness.

Static conducting device Standard Installation method

X924．2

B

1673-257X(2016)01-0013-04

10．3969/j．issn．1673-257X．2016．01．002

朱明龍(1987～)，男，本科，助理工程師，從事移動(dòng)式壓力容器檢驗(yàn)工作。

（2015-05-10）