本發(fā)明涉及防靜電的物位傳感器的制造及其應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及防止靜電火花的物位傳感器、溢流靜電控制器及防靜電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

液體和顆粒物料等產(chǎn)生靜電的形式有流動(dòng)帶電、噴射帶電、沖擊帶電、沉降帶電四種。石化行業(yè)所生產(chǎn)制造的液體和顆粒物料基本都屬于有機(jī)物質(zhì)，有機(jī)物質(zhì)的電導(dǎo)率極低，屬于絕緣物質(zhì)的范疇，絕緣物體的導(dǎo)電能力極差，造成物質(zhì)間接觸和分離產(chǎn)生的靜電荷難以流通和導(dǎo)走，故越容易積累靜電荷。石化液體和顆粒物料裝載時(shí)都需要通過(guò)管道將其注入容器中，低電導(dǎo)率的化工液體和顆粒物料在管線中輸送時(shí)，由于流動(dòng)摩擦液體便會(huì)產(chǎn)生靜電荷并逐漸積累，這種方式屬于流動(dòng)帶電。

在石化液體和顆粒物料運(yùn)輸裝載過(guò)程中為防止溢出造成安全事故，需要安裝高液位報(bào)警裝置，音叉物位傳感器是其中的一種。 物位傳感器一般安裝于液體或顆粒物料進(jìn)灌口處，當(dāng)物位超過(guò)設(shè)定安全高度時(shí)帶靜電荷的液體或顆粒物料會(huì)接觸到音叉的自振叉體，叉體受到阻尼作用，振幅急劇降低，內(nèi)部電路檢測(cè)到這一頻率變化后輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)到控制裝置來(lái)停止裝車，達(dá)到防止溢流的作用。目前使用的物位傳感器叉體及防護(hù)罩材質(zhì)為金屬304不銹鋼。金屬為導(dǎo)體材料，阻值小，電導(dǎo)率高。在裝車過(guò)程中流動(dòng)的帶靜電荷石化液體或顆粒物料液面逐漸升高，同時(shí)石化液體易揮發(fā)，在灌裝口集聚可燃蒸氣，并且濃度超過(guò)爆炸下限。帶靜電荷液面首先接觸到音叉的防護(hù)罩，此時(shí)帶靜電荷的液體與金屬外罩之間進(jìn)行電荷轉(zhuǎn)移。如果化工液體靜電荷量積累過(guò)多，靜電壓值會(huì)逐漸升高。如靜電荷沒(méi)有有效泄放，此電壓值會(huì)升高到幾千甚至幾萬(wàn)伏。由公式I=U/R知此時(shí)頁(yè)面與金屬外罩間放電電流可達(dá)幾十安培以上，電荷轉(zhuǎn)移量極大。當(dāng)靜電放電電荷轉(zhuǎn)移量超過(guò)0.2μC時(shí)，其放電能量可達(dá)0.2m J，能夠引燃烷烴類油品揮發(fā)的可燃?xì)怏w。所以金屬材質(zhì)的物位傳感器與帶靜電荷液體接觸時(shí)會(huì)發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移量過(guò)大的情況，容易引起易燃易爆蒸氣的燃燒與爆炸。

由于部分化工液體具有酸性或者腐蝕性，一些物位傳感器的金屬防護(hù)罩和叉體鍍有一層絕緣材質(zhì)的耐腐蝕材料。這種工藝可使帶靜電荷液體與音叉?zhèn)鞲衅鹘佑|時(shí)不發(fā)生靜電荷轉(zhuǎn)移，但是由于工藝水平以及長(zhǎng)期使用過(guò)程中的碰撞等因素不可避免的會(huì)造成絕緣材料的部分脫落，使金屬材質(zhì)外漏。當(dāng)帶有高能靜電荷的化工液體與金屬部分接觸時(shí)，極易發(fā)生大電流的靜電釋放，出現(xiàn)電火花，點(diǎn)燃易燃易爆氣體造成爆炸事故。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了防止0區(qū)出現(xiàn)靜電火花的溢流靜電控制器及使用其的防靜電系統(tǒng)，本質(zhì)安全型物位傳感器防護(hù)罩材質(zhì)采用靜電亞導(dǎo)體材料，當(dāng)易燃易爆液體上升過(guò)程中首先接觸到物位傳感器的防護(hù)罩，防護(hù)罩的體電阻率在10⁶Ω～10⁹Ω之間，在電荷泄漏時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生瞬間電擊現(xiàn)象，避免因電火花引爆可燃性氣體，從而達(dá)到導(dǎo)電防爆的目的，更適用于易燃易爆等危險(xiǎn)防爆環(huán)境，如0區(qū)這種特別敏感的場(chǎng)所。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：防止0區(qū)出現(xiàn)靜電火花物位傳感器，包括依次連接的接頭部、延長(zhǎng)管、音叉部和靜電壓導(dǎo)體防護(hù)罩，延長(zhǎng)管內(nèi)設(shè)有激勵(lì)震蕩器；音叉部上還設(shè)有傳感動(dòng)作缺口，靜電壓導(dǎo)體防護(hù)罩套在延長(zhǎng)管和音叉部外側(cè)，并且靜電壓導(dǎo)體防護(hù)罩的底部超出音叉部的底部，即靜電壓導(dǎo)體防護(hù)罩將音叉部包裹在其內(nèi)壁，進(jìn)而保證靜電壓導(dǎo)體防護(hù)罩的底部先于音叉部的底部接觸所需檢測(cè)的液體。

進(jìn)一步地，靜電壓導(dǎo)體防護(hù)罩靠近接頭部的位置處還設(shè)有排氣孔。

進(jìn)一步地，物位傳感器的接頭部與延長(zhǎng)管連接位置處還設(shè)有外螺紋，靜電壓導(dǎo)體防護(hù)罩對(duì)應(yīng)外螺紋處設(shè)有內(nèi)螺紋，進(jìn)而將靜電壓導(dǎo)體防護(hù)罩固定連接在接頭部上。

進(jìn)一步地，外螺紋7為R3/4外螺紋，靜電壓導(dǎo)體防護(hù)罩的內(nèi)螺紋為R3/4內(nèi)螺紋。

進(jìn)一步地，物位傳感器自外螺紋頂部至音叉部的底部位置的高度為200mm， 靜電壓導(dǎo)體防護(hù)罩的高度為203-215mm。

進(jìn)一步地，音叉部的表面上涂有一層靜電亞導(dǎo)體涂層。

進(jìn)一步地，接頭部上還設(shè)有音叉部的叉體方向標(biāo)記。

使用上述防止0區(qū)出現(xiàn)靜電火花物位傳感器的溢流靜電控制器，包括控制主板，設(shè)于主控制板上的隔爆腔、光顯示模塊、電源輸入端、電源輸出端和蜂鳴器，控制主板包括兩個(gè)輸入端和一個(gè)接地端，其中一個(gè)輸入端連接物位移傳感器，另一個(gè)輸入端通過(guò)靜電接地夾連接在物料車上。

進(jìn)一步地，物位移傳感器通過(guò)裝車鶴管連接在物料車上，裝車鶴管上還連接有鶴管歸位傳感器。

使用上述防止0區(qū)出現(xiàn)靜電火花物位傳感器的防靜電系統(tǒng)，包括裝車鶴管、物料箱、物位傳感器、物料傳輸管和溢流靜電控制器，物料傳輸管通過(guò)裝車鶴管連接至物料箱內(nèi)；溢流靜電控制器包括控制主板、隔爆腔、光顯示模塊、電源輸入端、電源輸出端和蜂鳴器；控制主板，通過(guò)物位移傳感器連接在物料箱上，通過(guò)靜電接地夾連接在物料車上；并且物位傳感器的一端連接在裝車鶴管靠近油箱的一端，物位傳感器的另一端插入油箱內(nèi)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明中的防靜電打火的物位傳感器主要構(gòu)成部件有：亞導(dǎo)體防護(hù)罩、表面亞導(dǎo)體材料吸附的金屬叉體，驅(qū)動(dòng)電路等。本發(fā)明中的物位傳感器的防護(hù)罩由亞導(dǎo)體材料制成，金屬叉體上通過(guò)噴塑技術(shù)使金屬叉體表面附著一層靜電亞導(dǎo)體材料。靜電亞導(dǎo)體材料的電阻率處于106Ω～109Ω之間。靜電亞導(dǎo)體又稱為靜電耗散材料，因它有較高的電阻率，在進(jìn)行靜電釋放時(shí)，電流十分微弱，處于μA級(jí)，靜電放電時(shí)間從納秒延長(zhǎng)到毫秒，電荷轉(zhuǎn)移量遠(yuǎn)小于0.1uC，不會(huì)發(fā)生靜電打火，避免因電火花引爆可燃性氣體，從而達(dá)到導(dǎo)電防爆的目的。

本發(fā)明的本質(zhì)安全型物位傳感器在與易燃易爆液體接觸時(shí)能安全的轉(zhuǎn)移液體積聚的靜電荷，徹底解決靜電火花隱患。本質(zhì)安全型物位傳感器防護(hù)罩材質(zhì)采用靜電亞導(dǎo)體材料，當(dāng)易燃易爆液體上升過(guò)程中首先接觸到物位傳感器的防護(hù)罩，防護(hù)罩的體電阻率在10⁶Ω～10⁹Ω之間，在電荷泄漏時(shí)，因?yàn)榉雷o(hù)罩具有較高電阻率，其泄漏電流十分微弱，處于μA極，能保證靜電放電時(shí)電荷轉(zhuǎn)移量遠(yuǎn)小于0.1μC，不會(huì)產(chǎn)生瞬間電擊現(xiàn)象，避免因電火花引爆可燃性氣體，從而達(dá)到導(dǎo)電防爆的目的，更適用于易燃易爆等危險(xiǎn)防爆環(huán)境，如0區(qū)這種特別敏感的場(chǎng)所。

附圖說(shuō)明

圖1為防止0區(qū)出現(xiàn)靜電火花物位傳感器的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的實(shí)施例的防護(hù)罩的一個(gè)實(shí)施例的三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1的實(shí)施例的防止靜電火花的溢流靜電控制器以及防靜電系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1-接頭部，2-延長(zhǎng)管，3-音叉部，31-音叉部的底部；4-靜電壓導(dǎo)體防護(hù)罩，41-靜電壓導(dǎo)體防護(hù)罩的底部；5-傳感動(dòng)作缺口，6-液體，7-外螺紋，8-內(nèi)螺紋，9-排氣孔，10-激勵(lì)震蕩器，11-裝車鶴管，12-物料箱，13-物位傳感器，14-物料傳輸管，15-音叉部的叉體方向標(biāo)記，16-控制主板，17-隔爆腔，18-光顯示模塊，19-電源輸入端，20-電源輸出端，21-蜂鳴器，22-輸入端，23-接地端，24-靜電接地夾，25-鶴管歸位傳感器。

具體實(shí)施方式

為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成限定。

實(shí)施例1 防止靜電火花的溢流靜電控制器

如圖1所示，防止靜電火花的溢流靜電控制器，包括依次連接的接頭部1、延長(zhǎng)管2、音叉部3和靜電壓導(dǎo)體防護(hù)罩4，延長(zhǎng)管2內(nèi)設(shè)有激勵(lì)震蕩器10；音叉部3上還設(shè)有傳感動(dòng)作缺口5，靜電壓導(dǎo)體防護(hù)罩4套在延長(zhǎng)管2和音叉部3外側(cè)，并且靜電壓導(dǎo)體防護(hù)罩的底部41超出音叉部的底部31，即靜電壓導(dǎo)體防護(hù)罩4將音叉部3包裹在其內(nèi)壁，進(jìn)而保證靜電壓導(dǎo)體防護(hù)罩的底部41先于音叉部的底部31接觸所需檢測(cè)的液體6。

從圖2中可以看出，靜電壓導(dǎo)體防護(hù)罩4靠近接頭部1的位置處還設(shè)有排氣孔9。

結(jié)合圖1和圖2 ，發(fā)現(xiàn)物位傳感器的接頭部1與延長(zhǎng)管3連接位置處還設(shè)有外螺紋7，靜電壓導(dǎo)體防護(hù)罩4對(duì)應(yīng)外螺紋7處設(shè)有內(nèi)螺紋8，進(jìn)而將靜電壓導(dǎo)體防護(hù)罩4固定連接在接頭部1上。 外螺紋7為R3/4外螺紋，靜電壓導(dǎo)體防護(hù)罩4的內(nèi)螺紋8為R3/4內(nèi)螺紋。物位傳感器自外螺紋7頂部至音叉部3的底部位置的高度為200mm， 靜電壓導(dǎo)體防護(hù)罩4的高度為203-215mm。并且音叉部3的表面上涂有一層靜電亞導(dǎo)體涂層 。

實(shí)施例2 使用上述防止靜電火花物位傳感器的溢流靜電控制器

如圖3所示，使用上述防止靜電火花物位傳感器的溢流靜電控制器，包括控制主板16，設(shè)于主控制板16上的隔爆腔17、光顯示模塊18、電源輸入端19、電源輸出端20和蜂鳴器21，控制主板16包括兩個(gè)輸入端22和一個(gè)接地端23，其中一個(gè)輸入端22連接物位移傳感器13，另一個(gè)輸入端2通過(guò)靜電接地夾24連接在物料車上。

在上述實(shí)施例中，物位移傳感器13通過(guò)裝車鶴管11連接在物料車上，裝車鶴管11上還連接有鶴管歸位傳感器25。

實(shí)施例3 使用上述防止靜電火花物位傳感器的防靜電系統(tǒng)

使用上述防止靜電火花物位傳感器的防靜電系統(tǒng)，包括裝車鶴管11、物料箱12、物位傳感器13、物料傳輸管14和溢流靜電控制器，物料傳輸管14通過(guò)裝車鶴管11連接至物料箱12內(nèi)；溢流靜電控制器包括控制主板16、隔爆腔17、光顯示模塊18、電源輸入端19、電源輸出端20和蜂鳴器21；控制主板16，通過(guò)物位移傳感器13連接在物料箱上，通過(guò)靜電接地夾24連接在物料車上；并且物位傳感器13的一端連接在裝車鶴管11靠近物料箱12的一端，物位傳感器13的另一端插入油箱12內(nèi)。接頭部1上還設(shè)有音叉部的叉體方向標(biāo)記15。

在物位移傳感器的制造過(guò)程中，音叉部3通過(guò)噴塑技術(shù)將靜電亞導(dǎo)體材料均勻分布在叉體表面。音叉部3延長(zhǎng)管上部鏈接R3/4外螺紋，螺紋頂端距離叉體頂端200mm。防護(hù)罩采用靜電亞導(dǎo)體材質(zhì)，高度210mm，頂端有排氣孔，使液體上升到叉體的動(dòng)作點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)防溢報(bào)警功能。頂端內(nèi)部R3/4內(nèi)螺紋。防護(hù)罩通過(guò)螺紋連接到音叉上，音叉底部距離防護(hù)罩底部10mm，當(dāng)液位升高時(shí)首先接觸到防護(hù)罩，帶靜電荷液體靜電通過(guò)防護(hù)罩將靜電在uA電流的條件下進(jìn)行靜電釋放。液面繼續(xù)升高，當(dāng)接觸叉體時(shí)，靜電荷已經(jīng)通過(guò)防護(hù)罩釋放大部分靜電，音叉部表面均勻覆蓋靜電亞導(dǎo)體材質(zhì)，可繼續(xù)安全釋放液體由于流動(dòng)、摩擦產(chǎn)生的靜電荷，直至液面到達(dá)傳感動(dòng)作缺口5。

本發(fā)明是一款防止帶靜電的物體、液體在接觸金屬材質(zhì)的物位傳感器時(shí)由于靜電荷轉(zhuǎn)移量過(guò)大而出現(xiàn)靜電火花的本質(zhì)安全型傳感器。該發(fā)明主要適用于石化行業(yè)液體裝車、罐區(qū)油罐儲(chǔ)存、顆粒物料倉(cāng)等需要進(jìn)行高、低物位保護(hù)的場(chǎng)所。石化行業(yè)生產(chǎn)的液體大都是烷烴類產(chǎn)品，比如：汽油、航空煤油、柴油等，最小點(diǎn)燃能量在0.25mJ以下，屬于易燃易爆產(chǎn)品的范疇。液體在裝車過(guò)程中由于液體的流動(dòng)和撞擊車壁，會(huì)產(chǎn)生并積累靜電荷，當(dāng)液面上升過(guò)程中接觸到金屬導(dǎo)體材質(zhì)的液位傳感器時(shí)靜電荷會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移，如果此時(shí)靜電荷的轉(zhuǎn)移量過(guò)大，會(huì)產(chǎn)生靜電火花，引燃易燃易爆液體，造成嚴(yán)重的安全事故。

本發(fā)明中的防靜電打火的物位傳感器主要構(gòu)成部件有：靜電壓導(dǎo)體防護(hù)罩、表面亞導(dǎo)體材料吸附的金屬叉體，驅(qū)動(dòng)電路等。本發(fā)明中的物位傳感器的防護(hù)罩由亞導(dǎo)體材料制成，金屬叉體上通過(guò)噴塑技術(shù)使金屬叉體表面附著一層靜電亞導(dǎo)體材料。靜電亞導(dǎo)體材料的電阻率處于10⁶Ω～10⁹Ω之間。靜電亞導(dǎo)體又稱為靜電耗散材料，因它有較高的電阻率，在進(jìn)行靜電釋放時(shí)，電流十分微弱，處于μA級(jí)，靜電放電時(shí)間從納秒延長(zhǎng)到毫秒，電荷轉(zhuǎn)移量遠(yuǎn)小于0.1uC，不會(huì)發(fā)生靜電打火，避免因電火花引爆可燃性氣體，從而達(dá)到導(dǎo)電防爆的目的。

本發(fā)明的溢流靜電控制器的工作過(guò)程是：其由隔爆腔、控制主板（在隔爆腔內(nèi)）、光顯示模塊、蜂鳴器連接物位傳感器組成。隔爆腔內(nèi)的控制主板采用AC220V或DC24V供電，控制主板向物位傳感器供電并脈沖通訊，當(dāng)物位傳感器沒(méi)有接觸物料時(shí)已一定的頻率自振，當(dāng)接觸物料時(shí)震動(dòng)頻率急劇下降，內(nèi)部電路板向主控板發(fā)送異常脈沖信號(hào)。主控板收到信號(hào)后驅(qū)動(dòng)光顯示模塊顯示，同時(shí)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲，然后輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)至外接設(shè)備。

發(fā)明中物位傳感器如圖2所示：該安全保護(hù)方法由靜電亞導(dǎo)體材質(zhì)的防護(hù)罩、附著有靜電亞導(dǎo)體材質(zhì)的叉體組成。叉體通過(guò)噴塑技術(shù)將靜電亞導(dǎo)體材料均勻分布在叉體表面。

此外需要說(shuō)明的是，本發(fā)明中出現(xiàn)的以下名稱解釋為：物位傳感器：能感受物位（液位，料位）并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。

電荷轉(zhuǎn)移量：一個(gè)帶電體與另一個(gè)不帶電體（導(dǎo)體或半導(dǎo)體）之間接觸時(shí)發(fā)生的電荷轉(zhuǎn)移數(shù)量。

靜電亞導(dǎo)體：在任何條件下，體電阻率小于或等于1×10⁵Ω.m，小于1×10¹⁰Ω.m的物料。電阻率(或電導(dǎo)率)介于靜電導(dǎo)體和靜電非導(dǎo)體之間。

0區(qū)：連續(xù)出現(xiàn)或長(zhǎng)期出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境。

本質(zhì)安全產(chǎn)品：在正常工作或規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)均不能點(diǎn)燃規(guī)定的爆炸性混合物的產(chǎn)品。

本發(fā)明的實(shí)施例公布的是較佳的實(shí)施例，但并不局限于此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，極易根據(jù)上述實(shí)施例，領(lǐng)會(huì)本發(fā)明的精神，并做出不同的引申和變化，但只要不脫離本發(fā)明的精神，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。