3.3. Молниезащита и защита

от статического электричества

3.3.1. Технологическое оборудование, здания и сооружения в зависимости от назначения, класса взрывоопасных и пожароопасных зон должны быть оборудованы молниезащитой, защитой от статического электричества и вторичных проявлений молний в соответствии с требованиями нормативных документов по проектированию и устройству молниезащиты зданий и сооружений и защите от статического электричества.

3.3.2. Устройства и мероприятия, отвечающие требованиям молниезащиты зданий и сооружений, должны быть заложены в проект и график строительства или реконструкции нефтебазы (отдельных технологических объектов, резервуарного парка) таким образом, чтобы выполнение молниезащиты происходило одновременно с основными строительно-монтажными работами.

3.3.3. Отдельно стоящими молниеотводами должны быть защищены резервуарные парки с ЛВЖ и ГЖ общей вместимостью 100 тыс. м3 и более, а также резервуарные парки нефтебаз, расположенных на селитебных территориях.

3.3.4. Резервуарные парки общей вместимостью менее 100 тыс. м3 должны быть защищены от прямых ударов молнии следующим образом:

Корпуса резервуаров при толщине металла крыши менее 4 мм - отдельно стоящими молниеотводами или установленными на самом резервуаре;

Корпуса резервуаров при толщине 4 мм и более, а также отдельные резервуары единичной емкостью менее 200 м3 независимо от толщины металла крыши - присоединены к заземлителям.

3.3.5. Дыхательная арматура резервуаров с ЛВЖ и пространство над ней, а также пространство над срезом горловины цистерн с ЛВЖ, ограниченное зоной высотой 2,5 м с диаметром 3 м должна быть защищена от прямых ударов молнии.

3.3.6. Защита от вторичных проявлений молнии обеспечивается за счет следующих мероприятий:

Металлические конструкции и корпуса всего оборудования и аппаратов, находящихся в защищаемом здании, должны быть присоединены к заземляющему устройству электроустановок или к железобетонному фундаменту здания при условии обеспечения непрерывной электрической связи по их арматуре и присоединения к закладным деталям с помощью сварки;

В соединениях элементов трубопроводов или других протяженных металлических предметов должны быть обеспечены переходные сопротивления не более 0,03 Ом на каждый контакт.

3.3.7. Заземленное металлическое оборудование, покрытое лакокрасочными материалами, считается электростатически заземленным, если сопротивление любой точки его внутренней и внешней поверхности относительно магистрали заземления не превышает 10 Ом. Измерения этого сопротивления должны проводиться при относительной влажности окружающего воздуха не выше 60%, причем площадь соприкосновения измерительного электрода с поверхностью оборудования не должна превышать 20 см2, а при измерениях электрод должен располагаться в точках поверхности оборудования, наиболее удаленных от точек контакта этой поверхности с заземленными металлическими элементами, деталями, арматурой.

3.3.8. Соединения молниеприемников с токоотводами и токоотводов с заземлителями должны выполняться, как правило, сваркой, а при недопустимости огневых работ разрешается выполнение болтовых соединений с переходным сопротивлением не более 0,05 Ом при обязательном ежегодном контроле последнего перед началом грозового сезона.

3.3.9. Заземлители, токоотводы подвергаются периодическому контролю один раз в пять лет. Ежегодно 20% общего количества заземлителей и токоотводов подлежит вскрытию и проверке на поражение их коррозией. Если поражено более 25% площади поперечного сечения, то такие заземлители заменяются.

Результаты проведенных проверок и осмотров заносятся в паспорт молниезащитного устройства и журнал учета состояния молниезащитных устройств.

3.3.10. Здания и сооружения, где могут образоваться взрывоопасные или пожароопасные концентрации паров нефтепродуктов, подлежат защите от накопления статического электричества.

3.3.11. Для предупреждения опасных проявлений статического электричества необходимо устранение возможности накопления зарядов статического электричества на оборудовании и нефтепродукте путем заземления металлического оборудования и трубопроводов, снижения скорости движения нефтепродуктов в трубопроводе и предотвращения разбрызгивания нефтепродукта или снижения концентрации паров нефтепродуктов до безопасных пределов.

3.3.12. В целях защиты от проявлений статического электричества заземлению подлежат:

Наземные резервуары для ЛВЖ и ГЖ и других жидкостей, являющихся диэлектриками и способные при испарении создавать взрывоопасные смеси паров с воздухом;

Наземные трубопроводы через каждые 200 м и дополнительно на каждом ответвлении с присоединением каждого ответвления к заземлителю;

Металлические оголовки и патрубки рукавов;

Передвижные средства заправки и перекачки горючего - во время их работы;

Железнодорожные рельсы сливоналивных участков, электрически соединенные между собой, а также металлические конструкции сливоналивных эстакад с двух сторон по длине;

Металлические конструкции автоналивных устройств;

Все механизмы и оборудование насосных станций для перекачки нефтепродуктов;

Металлические конструкции морских и речных причалов в местах производства слива (налива) нефтепродуктов;

Металлические воздуховоды и кожухи термоизоляции во взрывоопасных помещениях через каждые 40 - 50 м.

3.3.13. Заземляющее устройство для защиты от статического электричества следует, как правило, объединять с заземляющими устройствами для защиты электрооборудования и молниезащиты. Сопротивление заземляющего устройства, предназначенного только для защиты от статического электричества, должно быть не более 100 Ом.

3.3.14. Все металлические и электропроводные неметаллические части технологического оборудования должны быть заземлены независимо от применения других мер защиты от статического электричества.

3.3.15. Соединение между собой неподвижных металлических конструкций (резервуары, трубопроводы и т.д.), а также присоединение их к заземлителям производится с помощью полосовой стали сечением не менее 48 мм2 или круглой стали диаметром более 6 мм на сварке или с помощью болтов.

3.3.16. Резинотканевые рукава спиральные (РБС) заземляются путем присоединения (пайкой) медного многожильного провода сечением более 6 мм2 к ершу и металлической обмотке, а гладкие рукава (РБГ) - путем пропуска внутри рукава такого же провода с присоединением его к ершам.

3.3.17. Защита от электростатической индукции должна обеспечиваться присоединением всего оборудования и аппаратов, находящихся в зданиях, сооружениях и установках, к защитному заземлению.

3.3.18. Здания должны защищаться от электростатической индукции путем наложения на неметаллическую кровлю сетки из стальной проволоки диаметром 6 - 8 мм, со стороной ячеек не более 10 см, узелки сетки должны быть проварены. Токоотводы от стенки должны быть проложены по наружным стенам сооружения (с расстоянием между ними не более 25 м) и присоединены к заземлителю. К указанному заземлителю должны быть также присоединены металлические конструкции здания, корпуса оборудования и аппаратов.

3.3.19. Для защиты от электромагнитной индукции между трубопроводами и другими протяженными металлическими предметами (каркас сооружения, оболочки кабелей), проложенными внутри здания и сооружения, в местах их взаимного сближения на расстоянии 10 см и менее через каждые 20 м длины необходимо приваривать или припаивать металлические перемычки, чтобы не допускать образование замкнутых контуров. В соединениях между собой элементов трубопроводов и других протяженных металлических предметов, расположенных в защищаемом сооружении, необходимо устраивать перемычки из стальной проволоки диаметром не менее 5 мм или стальной ленты сечением не менее 24 мм2.

3.3.20. Для защиты от заносов высоких потенциалов по подземным металлическим коммуникациям (трубопроводам, кабелям, в том числе проложенным в каналах и тоннелях) необходимо при вводе в сооружение присоединить коммуникации к заземлителям защиты от электростатической индукции или к защитному заземлению оборудования.

3.3.21. Все мероприятия по защите зданий и сооружений от вторичных проявлений грозового разряда совпадают с мероприятиями по защите от статического электричества. Поэтому устройства, предназначенные для вторичных проявлений вторичного грозового разряда, должны быть использованы для защиты зданий и сооружений от статического электричества.

Под статическим электричеством понимаются электрические заряды, находящиеся в состоянии относительного покоя, распределенные на поверхности или в объеме диэлектрика или на поверхности изолированного проводника.

Контактная разность потенциалов различна и зависит от диэлектрических свойств соприкасающихся материалов, их физического состояния, величины давления, с которым поверхности прижаты друг к другу, скорости перемещения, от влажности и температуры окружающей среды и др.

Электризация твердых тел возможна при движении ременных передач и конвейерных лент.

Как показывают проведенные исследования, интенсивная электризация наблюдается при соударении частиц о поверхности трубопроводов в процессе пневмотранспортировки пылевидных материалов, деформации, дроблении (разбрызгивании) веществ, относительном перемещении двух находящихся в контакте тел, слоев жидкости или сыпучих материалов, при интенсивном перемещении, перемешивании, кристаллизации и испарении веществ.

Кроме того, возможна электризация жидкостей, имеющих низкую электропроводность, в том числе при наливе, сливе и перекачке толуола, бензина и других нефтепродуктов из незаземленных резервуаров, цистерн, бочек; при перевозке жидкостей в незаземленных емкостях; при их фильтровании через пористые перегородки и сетки и т.п. Опасность статического электричества обусловлена главным образом возможностью искрового разряда, что может привести к взрыву, пожару и, следовательно, поражению людей.

Разряд статического электричества возникает тогда, когда напряженность электростатического поля достигает пробивной (критической) величины. Для воздуха пробивное напряжение составляет примерно 30 кВ/см.

Физиологическое действие статического электричества на организм человека зависит от величины, освобождающейся при разряде электрической энергии. Человек может испытать слабые, умеренные или сильные уколы или удары. Уколы и толчки не опасны для жизни, так как сила тока ничтожно мала. Однако возможны рефлекторные движения, приводящие к падению с высоты, соприкосновению с не огороженными вращающимися частями машин и т.п.

На железнодорожном транспорте из всего многообразия технологических процессов, приводящих к появлению статического электричества, основными являются транспортировка различных жидкостей в цистернах, перекачка нефтепродуктов на сливно-наливных эстакадах.

Рассмотрим процесс электризации жидкости. Механизм электризации жидкости, движущейся по трубе, объясняется механическим разрушением двойного электрического слоя, возникающего на границе с твердой фазой. Поскольку любая диэлектрическая жидкость всегда содержит в себе определенное количество носителей электрического заряда, на границе раздела жидкой и твердой фаз происходит образование двойного электрического слоя.

При этом заряды одного знака, оседающие на поверхности твердой стенки, нейтрализуются, а заряды противоположного знака, находящиеся в объеме жидкости, увлекаются потоком и попадают в приемный резервуар. Если в резервуаре над поверхностью жидкости имеется легковоспламеняющаяся паровоздушная смесь, то не исключена возможность взрыва и пожара вследствие разряда статического электричества между поверхностью наэлектризованной жидкости и стенками резервуара или другими заземленными элементами конструкции.

Образование зарядов статического электричества происходит также при заполнении резервуаров свободно падающей струей, с разбрызгиванием.

При этом мелкие и крупные капли приобретают заряды противоположных знаков. Образуется облако мелких капель, создающее над поверхностью жидкости электрическое поле с высоким градиентом. В результате этих явлений происходят электростатические разряды.

Основные факторы, определяющие интенсивность электризации нефтепродуктов, чистота нефтепродуктов и их электрическое сопротивление; скорость и характер движения (непрерывной струей или разбрызгиванием); материал металла трубопроводов, резервуаров и других приспособлений, по которым движутся нефтепродукты, а также состояние их внутренней поверхности. Особенно интенсивно электризуются нефтепродукты при их фильтрации.

Установлено, что бензин, протекая по трубам, заряжается отрицательно, а трубопровод положительно.

Величина полного заряда, передаваемого наэлектризованным продуктом приемному резервуару:

где: -- заряд продукта, к/л;

Количество перекаченного продукта, л.

Данные о минимальной энергии воспламенения паро и газовоздушных смесей (при давлении 0,1 МПа и температуре 200С) приведены в таблице 11.1

Таблица 11.1

Для предупреждения возможности возникновения опасных искровых разрядов с поверхности оборудования, перерабатываемых веществ, а также с тела человека предусматриваются (с учетом особенностей производства) следующие мероприятия, обеспечивающие стекание возникших зарядов статического электричества:

Отвод зарядов с помощью уменьшения удельных объемных и поверхностных электрических сопротивлений;

Нейтрализация зарядов с помощью использования индукционных нейтрализаторов и др.;

Отвод зарядов с помощью устройства заземления оборудования и коммуникаций.

Среди мероприятий по защите от статического электричества наиболее широкое применение для отвода электростатических зарядов получило заземление, которое применяется совместно с вышерассмотренными мерами. Заземлению подлежат наливные стояки эстакад для заполнения цистерн и рельсы в пределах фронта сливно-наливных операций. Заземляющие устройства для защиты от статического электричества объединяют с защитными или грозозащитными заземляющими устройствами. При этом предельно допустимое сопротивление заземляющего устройства, предназначенного исключительно для отвода статического электричества, должно быть не больше 100 Ом. Неметаллическое оборудование будет являться электрически заземленным, если сопротивление любой его точки относительно контура заземления не превышает 107 Ом.

При малой емкости С сопротивление растеканию тока заземляющего устройства может быть выше 107 Ом.

Рассмотрим, в каком случае будет обеспечена безопасность от возможных разрядов статического электричества при наливе в изолированную цистерну вместимостью М = 1000 л. бензина со скоростью v = 100 л/мин. Скорость электризации бензина = 1,1·10-8 А·с/л.

Определим потенциал на цистерне к концу налива. Общий заряд, передаваемый электризованным бензином цистерне, составит.

Образование зарядов статического электричества свя-зано с тем, что нефть и нефтепродукты являются диэлек-триками, и поэтому при интенсивном трении их частиц друг о друга, а также о воздух имеет место электростати-ческая индукция.

Для обеспечения электростатической искробезопасности резервуаров необходимо:

• заземлить все их электропроводные узлы и детали;
• исключить процессы разбрызгивания и распыления нефти (нефтепродуктов), а также возможность искрообразования при отборах проб и замерах уровня жид-кости в резервуарах;
• ограничить скорости заполнения резервуаров, а так-же истечения нефти (нефтепродуктов) при размыве донных отложений.

Заземляющие устройства, применяемые для защиты от статического электричества, объединяют с аналогич-ными устройствами электрооборудования или молниеза-щиты. Сопротивление данных устройств не должно пре-вышать 100 Ом.

Железобетонный резервуар считается электростатиче-ски заземленным, если сопротивление в любой точке его внутренней и внешней поверхности относительно контура заземления не превышает 10 7 Ом. Во избежание искровых разрядов не допускается наличие в резервуарах на поверх-ности нефти (нефтепродуктов) незаземленных электропро-водных плавающих предметов (понтонов, плавающих крыш, поплавков уровнемеров и т.д.). Их заземление осуществля-ется путем присоединения к корпусу резервуара. Причем понтон или плавающая крыша соединяется с ним не менее чем двумя гибкими стальными перемычками.

Применение неэлектропроводных плавающих уст-ройств и предметов (в частности предназначенных для уменьшения потерь нефти и нефтепродуктов от испаре-ния) допускается только по согласованию со специализи-рованной организацией, занимающейся защитой от ста-тического электричества.

Технологические трубопроводы и оборудование, рас-положенные в резервуарном парке и на резервуарах, на всем протяжении должны представлять собой непрерыв-ную электрическую цепь и присоединяются к контуру заземления не менее чем в двух местах.

Во избежание разбрызгивания и распыления нефти (нефтепродуктов), приводящих к образованию зарядов статического электричества, заполнение резервуаров про-изводится только под уровень. Если же это невозможно (при заполнении резервуаров после дефектоскопии или ремонта), то скорость закачки нефти (нефтепродуктов) в него не должна превышать 1 м/с до момента затопле-ния приемо-раздаточного патрубка в резервуарах типа РВС и до всплытия понтона или плавающей крыши в резервуарах типов РВСП и РВСПК.

При ручном отборе проб или замере уровня нефти (нефтепродуктов) в резервуаре через замерный люк дан-ные операции необходимо выполнять не ранее чем че-рез 10 минут после прекращения операции закачки (от-качки).

• для жидкостей с удельным объемным электрическим сопротивлением не более 10 5 Ом·м скорость закачки в резервуар должна быть не более 10 м/с;
• для жидкостей с удельным объемным электрическим сопротивлением не более 10 9 Ом·м - до 5 м/с;
• для жидкостей с удельным объемным электрическим сопротивлением более 10 9 Ом·м допустимые скорости транспортировки и истечения устанавливаются на основе специальных расчетов.

Для снижения скорости истечения нефтей (нефтепро-дуктов) с удельным объемным электрическим сопротив-лением выше 10 9 Ом·м в резервуары рекомендуется при-менять так называемые релаксационные емкости, пред-ставляющие собой горизонтальный участок трубопровода длиной L e и увеличенного диаметра D e , находящийся не-посредственно на входе в резервуар:

D e = D·√2 · W; L e = 2.2·10 -11 ·ε·ρ v ,

Где D - диаметр трубопровода; W - скорость жидкости в нем, м/с; ε — диэлектрическая постоянная нефти (неф-тепродукта); ρ v - удельное объемное электрическое сопротивление жидкости, Ом·м.

Конвертер