非標燃油試驗設備的安全設計研究

摘要：非標燃油試驗設備在保證非標燃油試驗安全方面具有十分重要的意義。首先，闡明了非標燃油試驗設備在運行過程中可能存在的安全隱患類型；其次，非標燃油試驗設備的安全設計應遵循預防性、實用性、先進性等原則；在此基礎上，闡述了試驗設備中的儲油設施、輸油設施、冷卻設施、供電設施等安全設計細節。通過研究以期對非標燃油試驗安全具有積極意義。

關鍵詞：試驗設備 風險分析 非標燃油 安全設計原則

中圖分類號：X937 """"""""""""""""""""""""""文獻標識碼：A

Research on Safety Design Based on Non-Standard Fuel Test Equipment

ZHANG Jianyi

AVIC Guizhou Honglin Aviation Power Control Technology Co.， Ltd， Guiyang， Guizhou Province， 550009 China

Abstract： The non-standard fuel test equipment is of great significance in ensuring the safety of non-standard fuel test. Firstly， the types of safety hazards that may exist during the operation "of non-standard fuel test equipment were clarified; Secondly， the safety design of non-standard fuel test equipment should follow the principles of preventive， practical， progressiveness， etc.; Based on this， safety design details such as oil storage facilities， oil transportation facilities， cooling facilities， and power supply facilities in the experimental equipment were elaborated. The research aims to have a positive impact on the safety of non-standard fuel test.

Key Words： Test equipment; Risk analysis; Non-Standard fuel; Safety design principles

非標燃油試驗設備在產品性能測試、設計研發等領域發揮著至關重要的作用。非標燃油試驗設備能夠根據特定的測試要求進行定制化設計，滿足不同產品類型和應用場景的測試需求。這類設備使用的燃油介質具有易燃、易爆等特性，因此，非標燃油試驗設備的安全問題成為關注的焦點。一旦發生安全事故，不僅會對設備造成嚴重損害，還可能會引發火災、爆炸等災難性后果。因此，安全設計對確保非標燃油試驗設備的安全運行至關重要。本研究旨在探討非標燃油試驗設備的安全設計思路，通過對安全設計進行優化，提高設備的安全性和可靠性，為產品性能測試和產品研發提供有力保障。同時，本研究也有助于推動非標燃油試驗設備行業的規范化發展，提高相關行業的安全水平。

1 非標燃油試驗設備安全風險分析

1.1 燃油的易燃、易爆特性

燃油具有易揮發、易滲漏、閃點低等特性^[1]，使試驗存在火災爆炸隱患。首先，燃油易揮發意味著在一定的溫度和壓力條件下，燃油會迅速轉化為氣態，與空氣混合形成爆炸性混合氣，若遇火源或高溫，則可能引發燃燒甚至爆炸。其次，燃油易滲漏也是一個重要的安全風險因素。由于燃油具有流動性，如果設備的管道、接頭、閥門等部位存在密封不良或損壞的情況，則燃油可能泄漏出來。泄漏的燃油不僅會造成試驗環境污染和資源浪費，還會增加爆燃的風險。最后，非標燃油閃點低的特性也是不容忽視的安全風險因素。其較低的閃點意味著在相對較低的溫度條件下發生爆燃的概率較大。在試驗過程中，在燃油的加熱、傳輸等環節，環境溫度、管道面溫度、靜電等都極易引發燃油自燃現象。

1.2 設備運行中的潛在危險

1.2.1 靜電產生可能引發火災

在非標燃油試驗設備運行過程中，燃油的流動、摩擦和設備部件之間的接觸，會使電子轉移使一種物質帶正電，另一種物質帶負電。在實際使用中也會出現類似情況，由于摩擦、流動和電離作用，燃油蒸汽和空氣形成的爆炸性混合氣體可能攜帶靜電^[2]。當靜電荷積累到一定程度時，會發生靜電放電現象，產生瞬時高電流和火花。在易燃、

易爆的燃油環境中，靜電放電產生的電火花足以點燃試驗環境中的可燃氣體，導致火災或爆炸。

1.2.2 設備故障導致的燃油泄漏

非標燃油試驗設備在運行過程中可能會出現各種設備故障，從而導致燃油泄漏。一方面，設備的密封不良是導致燃油泄漏的常見原因之一。另一方面，設備老化、管道損壞等也可能引發燃油泄漏。一些非標設備由于使用年限較長、維修保養不及時，連接軟管性能衰減、管道密封處存在跑冒滴漏的情況，增加了燃油泄漏的風險。

1.2.3 傳感器失靈導致火災

在非標燃油試驗設備中，傳感器扮演著至關重要的角色，用于監測溫度、壓力、流量等關鍵參數。若傳感器失靈或誤報，則可能導致控制系統無法準確判斷設備狀態，從而采取錯誤的控制措施。同樣，若壓力傳感器失靈，則可能造成設備在超壓狀態下運行，增加爆炸風險。

2 非標燃油試驗設備安全設計的原則

2.1 預防性原則

在設計階段，應充分考慮各種安全風險，采取預防措施是確保非標燃油試驗設備安全運行的關鍵。預防性原則要求在設計過程中對可能出現的安全問題進行全面分析，并采取相應的措施加以防范。

2.1.1 充分了解燃油特性

設計前，應對燃油的易燃易爆性有充分的認識。燃油易揮發、易滲漏、閃點低、易集聚靜電荷，這些特性增加了火災爆炸的風險。在設計過程中，需要加強設備的密封性能，防止燃油揮發泄漏。

2.1.2 考慮設備運行的潛在危險

設備故障可能導致燃油泄漏，因此在設計時，要選用質量可靠的設備部件，加強設備的維護保養，及時發現和排除故障隱患。例如：對試驗室中使用年限較長的試驗設備進行定期檢查，及時處理電路老化、管道密封處跑冒等問題。同時，操作不當也可能引發安全事故，所以要制定嚴格的操作規程，加強對操作人員的培訓，提高操作人員的安全意識和操作技能。[43]

2.1.3 重視電荷富集風險

燃油易集聚靜電荷也是一個不容忽視的安全風險因素。在燃油的輸送、儲存和使用過程中，由于摩擦、流動等原因，燃油會產生靜電荷。如果靜電荷不能及時導走，就會在燃油中積聚，形成高電位。因此，在設計過程中，應考慮接地或使用不易產生靜電的設備。例如：選用金屬管道，避免使用橡膠、塑料等非金屬管道，同時應使用金屬編織軟管并確保其耐壓能力。

2.2 適用性原則

適用性原則強調安全設備與措施必須緊密貼合試驗的實際需求，既要避免過度設計帶來的資源浪費，也要防止因設計不足而導致的安全風險，適用性原則需要重點考慮以下幾點。

2.2.1 與燃油特性相匹配

燃油因成分、理化性質的特殊性對安全設備的設計提出了獨特要求。適用性原則要求在進行設計時，必須深入分析燃油的閃點、燃點、揮發性、毒性等關鍵特性，確保所選用的安全設備、材料和防護措施能夠有效應對這些特性帶來的風險。

2.2.2 與試驗流程相契合

[44]"產品的試驗往往涉及多個復雜步驟和參數，不同的試驗安全風險各不相同。適用性原則要求設備安全設計應緊密跟隨試驗流程，針對每個關鍵環節制定相應的安全措施，必要時需要擬定安全保障方案和應急處置措施。

2.2.3 與環境條件相適應

[45]"產品的試驗可能需要在不同的環境條件下進行，如高溫、低溫、高壓、潮濕、干燥等。適用性原則要求設計時應充分考慮這些環境因素對設備性能的影響，確保在任何條件下都能夠保持有效的安全防護。

2.3 先進性原則

先進性原則是指采用先進的技術，提高設備的可靠性和有效性。在非標燃油試驗設施安全設計中，遵循先進性原則至關重要。這意味著要不斷引入先進的技術，以提升設備的安全性，確保試驗安全運行。

一方面，先進的技術可以為安全設施提供更精準的監測和控制能力。例如：在安全監控設備設計中，采用高精度的壓力溫度采集系統，能夠實時、準確地監測設備的壓力和溫度變化。通過與電控系統相鏈接，可以隨時將壓力變化通知試驗人員，大大提高了設備的安全性。同時，可燃氣體報警儀和氧氣濃度檢測儀的應用，能夠及時監測環境中的可燃氣體和氧氣濃度，為預防火災和爆炸提供了有力保障。另一方面，先進的技術可以提高設備的可靠性和有效性。例如：在電氣系統安全設計中，選用具有先進性能的泵組、電磁閥等，能夠提高供電系統的穩定性和可靠性，減少因電氣故障而引發的次生安全事故。

此外，先進的技術和設備還可以為非標燃油試驗設備的安全設施設計帶來更多的創新和發展。例如，隨著智能化技術的不斷發展，可以將智能傳感器、物聯網技術等應用于安全設備設計中，實現對閥門等設備的遠程監測和控制，提高安全管理的效率和水平^[3]。

3 非標燃油試驗設備的安全設計

非標燃油試驗設備一般由儲油設施、輸油設施、冷卻設備、供電設施等組成^[4]。其構成如圖1所示。

圖1 [46]"非標燃油試驗設施圖

3.1 儲油設施的安全設計

儲油設備的主要功能是為試驗提供燃油儲備，其次還需要在一定程度上穩定燃油的輸出壓力，其安全設備主要為儲油罐體和監控裝置，設計要點如下。

3.1.1 儲油罐材質與結構

應選用具有良好耐腐蝕性和強度的金屬材質，如不銹鋼或優質碳鋼，并經過嚴格的防腐處理。儲油罐的結構設計要符合相關壓力容器標準，具備足夠的強度和穩定性，能夠承受燃油的壓力和可能的外部沖擊。罐體應設計為密封結構，減少燃油揮發造成的安全隱患。罐頂設置呼吸閥，以平衡罐內壓力，防止超壓或負壓導致罐體變形或損壞。呼吸閥應具備防火、防爆功能，并定期進行檢查和維護。若儲油罐內燃油無壓力要求，則儲油罐可不被視為壓力容器，但應在罐體頂部設置放空管。

3.1.2 儲油容量與布局

根據試驗需求和安全規范，合理確定儲油設備容量。避免過度儲油造成安全風險增加，同時也要考慮燃油供應的連續性^[5]。儲油罐的布局應遠離試驗區的高溫熱源和人員作業區域，并與其他輸油管道保持足夠的安全距離。儲油罐地面應設置圍堰或接油盤，圍堰或接油盤的容積應不小于最大儲油罐的容量，以便在發生泄漏時能夠有效收集燃油，避免其擴散。

3.1.3 液位監測與報警

安裝可靠的液位監測裝置，如液位傳感器或液位計，實時監測儲油罐內燃油的液位。液位監測設備應具備高精度和穩定性，能夠準確顯示液位數據，并設置高液位和低液位報警功能。當液位超出設定的安全范圍時，報警系統應及時發出聲光報警信號，通知相關人員采取措施，檢查儲油罐是否存在泄漏等異常情況。

3.2 輸油設施的安全設計

輸油設施的核心作用是將儲油設施中的燃油準確地輸送到指定位置，輸油設施主要包括油泵、管路、閥門等相關設備。

3.2.1 油泵選型與安裝

選擇適合燃油特性和輸送要求的油泵，如齒輪泵或離心泵。油泵應具備良好的密封性和防爆性能并可靠接地，其密封件應采用耐油、耐高溫的材料。油泵的安裝位置應便于操作和維護，與儲油罐和試驗設備之間的連接管道應采用無縫鋼管，并確保連接牢固、密封良好。油泵進出口應安裝過濾器，防止雜質進入油泵，損壞泵體或影響燃油輸送的密封性。過濾器應定期清洗和更換，以保證其過濾效果。在油泵的出口管道上設置止回閥，防止燃油倒流。

3.2.2 輸油管道設計

輸油管道應根據燃油流量和壓力要求進行合理設計，管道的直徑、壁厚和材質應滿足輸送安全的需要。管道設備的敷設應避免穿越電氣設備集中區域，如必須穿越，應采取有效的防護措施，如套管保護等。管道系統應設置明顯的標識，標明燃油流向、介質、壓力等信息，便于日常檢查和維護。定期對管道進行壓力測試和泄漏檢測，確保管道的完整性和密封性。同時，管道上應設置緊急切斷閥，當發生異常情況（如輸油管道破裂、試驗設備故障等）時，可以迅速切斷燃油輸送，避免事故擴大。

3.2.3 防電荷聚集設備

所有用于儲存、輸轉燃油的油罐、管線、裝卸設備等都應裝備有良好的接地裝置，及時將靜電導入地下。定期檢定靜電接地裝置技術狀況和測試接地電阻，確保接地有效。其次在跨接措施方面，在管線連接處、法蘭接頭、閥門等位置使用金屬材質設備進行跨接，形成等電位體，防止靜電積累。

3.3 試驗室冷卻設備的安全設計

根據試驗設備的發熱情況和冷卻要求，選擇合適的冷卻方式，如風冷、水冷或風冷與水冷相結合的方式。對于發熱量較小的設備，可以采用風冷方式，通過風扇將熱量散發到空氣中；對于發熱量較大的設備，宜采用水冷方式，利用循環水帶走熱量。

在選擇水冷方式時，應設計合理的水循環系統，包括冷卻水箱、水泵、冷卻塔等設備。冷卻水箱的容量應根據試驗設備的熱負荷和冷卻時間確定，水泵的流量和揚程應滿足水循環的要求，冷卻塔應具備良好的散熱性能，能夠有效地降低循環水的溫度。

3.4 試驗室供電設備的安全設計

供電設備是整個試驗設施正常運行的動力來源，其為儲油設施中的油泵、輸油設施的電動閥門、冷卻設施的冷卻水泵、防爆設施的監控等眾多試驗設備提供電力支持，為保證供電設施的正常運行，試驗室供電設備的安全設計應做到以下幾點。

3.4.1 電氣設備防爆與安裝位置

試驗室內的電氣設備應選用具有防爆性能的產品，其防爆等級應根據試驗環境的爆炸危險等級確定。電氣設備的外殼應具備良好的防護性能，防止燃油、灰塵等雜質進入設備內部，影響設備正常運行或引發安全事故。燈具應采用防爆燈具，照明亮度應滿足試驗操作要求。插座、開關等電氣附件也應具備防爆功能，安裝位置應遠離燃油源和熱源，避免在操作過程中產生電火花引發危險。

3.4.2 供電線路設計與敷設

供電線路應采用阻燃電纜或電線，電纜的截面應根據電氣設備的功率和電流要求選擇，確保線路能夠安全承載負荷。供電線路應進行穿管保護，穿管材料可選用金屬管或阻燃塑料管，管與管之間、管與電氣設備之間的連接應牢固、密封良好。當線纜需要轉接時，轉接處應使用防爆型轉接箱，必要時應在轉接箱內設置正壓空氣保護裝置，避免爆炸性混合氣體進入箱內。線路的敷設應避免與燃油管道、熱力管道等交叉或并行敷設，如無法避免，應采取有效的隔離措施。供電線路應設置明顯的標識，標明線路用途、電壓等級等信息，便于日常檢查和維護。

3.4.3 接地保護

試驗室內的電氣設備應進行可靠的接地，接地電阻一般情況下應不大于4 Ω。接地系統應定期進行檢測，確保接地的有效性。同時，應安裝漏電保護裝置，當電氣設備發生漏電時，能夠及時切斷電源，保護人員和試驗的安全^[6-7]。

4 結論

符合標準的非標燃油實驗設備可以在各類試驗中發揮關鍵作用。本文依據非標燃油特性，提出了安全設計原則并對輸油、儲油、冷卻等設施進行了設計。未來，可以進一步引入智能化安全監測系統，采用新型的防火、防爆、防靜電材料，培訓員工并提高其業務水平，全面促進非標燃油試驗的安全開展。

參考文獻

[1]顏俊先，潘江如，鄭毅，等.乙醇/生物柴油/柴油混合燃油的燃燒與排放特性[J].成都工業學院學報，2024，27（1）：5-12.

[2]汪云飛.固-液兩相流體耦合起電原理及應用研究[D].西安：西安交通大學，2021.

[3]彭慶輝，齊永虎，謝東.互感器實驗室安全監控報警系統的應用[J].科學技術創新，2017[47]"（28）：115-116.

[4]劉安源，馮洪慶，姜燁，等.燃燒實驗室安全風險控制研究[J].實驗技術與管理，2021，38（7）：273-277，281.

[5]黎宇仲.基于事故樹分析的石油庫油罐區安全評價研究[J].石化技術，2024，31（9）：120-122.

[6]馮海濤，史志遠，陳翀.排氣系統結構類型對礦用防爆柴油機性能的影響規律研究[J].煤礦機械，2024，45（12）：36-39.

[7]韓進軍.井下供電系統遠程智能漏電試驗保護研究[J].煤，2023，32（8）：36-38.