Устройство для предотвращения удара молнии в дыхательную и предохранительную арматуру емкостей с нефтью и нефтепродуктами

Известны случаи пожаров в емкостях с нефтью и нефтепродуктами при ударе молнии в их дыхательную и предохранительную арматуру.

Предложено устройство, позволяющее предотвратить удар молнии в дыхательную и предохранительную арматуру емкостей, применяемых для хранения нефти и нефтепродуктов на магистральных нефтепродуктопроводах, нефтеперерабатывающих предприятиях, в нефтедобывающей промышленности, на нефтебазах, нефтеналивных судах и на автозаправочных терминалах.

Предложенное устройство учитывает достигнутые к настоящему времени познания физики образования молний, технологических особенностей эксплуатации и конструкций нефтяных емкостей

Известны случаи пожаров в емкостях с нефтью и нефтепродуктами при ударе молнии в их дыхательную и предохранительную арматуру.

Предлагаемая полезная модель предназначена для предотвращения возможного удара молнии в дыхательно-предохранительную арматуру емкостей, применяемых для хранения нефти и нефтепродуктов на магистральных нефтепродуктопроводах, нефтеперерабатывающих предприятиях, в нефтефтедобывающей промышленности, на нефтебазах, танкерах и на автозаправочных терминалах, с целью повышения пожаробезопасности этих емкостей.

Предлагаемая полезная модель учитывает достигнутые к настоящему времени познания физики образования молний, конструкций и технологических особенностей эксплуатации нефтяных емкостей, в том числе их дыхательно-предохранительной арматуры.

В (см.1. Базелян Э.М., Райзер Ю.П. Физика молнии и молниезащиты. М. Физматлит, 2001 г., 320 с.; см. 2. Александров Г.Н. Установки сверхвысокого напряжения и охрана окружающей среды. Л. Энергоатомиздат, 1989 г., 360 с.) приведены объяснения условий возникновения и описаны свойства молний.

В предгрозовой период, когда капельки воды, из которых состоят облака, вследствие трения о воздух заряжаются отрицательно. В облаках накапливается большой избыток электронов, возникает значительный отрицательный потенциал.

Поверхность земли имеет потенциал равный нулю. Между землей и облаком возникает разность потенциалов и сильнейшее поле статического электричества. Электрический разряд в газовой среде (воздухе) между облаками и землей - это и есть молния.

Обычно пробой носит необратимый характер, то есть, если молния возникла, то прекратиться на пол дороге она уже не может, а сам характер течения пробоя - лавинообразный (чем дольше, тем сильнее) и хаотичный - путь трассы фактически непредсказуем, однако он все равно закончится на земле или на молниеотводе.

По мере продвижения лидера молнии к земле напряженность поля на его конце усиливается и под его воздействием из выступающих над поверхностью земли предметов выбрасывается ответный, встречный стримера соединяющийся с лидером. То есть, изначально молния бьет сверху вниз, а на конечной стадии из земли идет встречный удар и электрический потенциал молнии нейтрализуется.

Это свойство молнии и использовано для создания молниеотводов, головная часть которых (приемная для молний) устраивается значительно выше защищаемого объекта, и чем выше, тем эффективнее работает молниеотвод.

Все емкости, предназначенные для хранения нефти и нефтепродуктов, оборудуются дыхательной и предохранительной арматурой - клапанами (см. Колпаков Л.Г. и др. Дыхательная арматура резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов. М., ЦНИИТЭнефтехим 1971, 117 с.)

Известные конструкции дыхательных и предохранительных клапанов, в том числе и в авторских свидетельствах (см. 1. Авторское свидетельство СССР 707855, (51) М, кл.2, B65, Д 87/32, 1978 г.; см. 2. Авторское свидетельство СССР 707855 (доп), (51) М, кл.3, B65, Д 90/22, 1980 г.), имеют следующие недостатки.

Дыхательная и предохранительная арматура устанавливается на крышах емкостей на монтажных фланцах опорных патрубков, привариваемых к крыше.

В качестве примера на фиг.1 представлена принципиальная схема монтажа дыхательного клапана типа КДС-1500 на крыше нефтяного резервуара, где 1 - дыхательный клапан типа КДС-1500, 2-огневой предохранитель типа ОП-500, 3-опорный патрубок с монтажным фланцем для установки дыхательной арматуры, 4 - воротник для приварки патрубка, 5 - металл кровли (крыши) емкости. Детали и узлы дыхательной и предохранительной арматуры изготавливают из различного рода металлов и верхняя точка этой арматуры может возвышаться над уровнем земли на 14 и 20 м в зависимости от вместимости емкости.

Для отвода статического электричества с поверхности нефти и нефтепродуктов и отвода возможного удара молнии крышу и стенки емкостей заземляют. В контур заземления через опорные патрубки и за счет стальных крепежных шпилек или болтов входит и дыхательно-предохранительная арматура (см. узел А на фиг.1). Детально узел «А» показан на фиг.2, где 1 - стальная гайка, 2 - стальная шайба, 3 - нижний фланец огневого предохранителя, 4 - стальной стяжной болт, 5 - герметизирующая прокладка, 6 - монтажный фланец опорного патрубка, 7 - стенка опорного патрубка.

Как следует из вышеизложенного, при условии случайного несрабатывания комплекса внешней молниезащиты (ВМЗ) емкостей (проектная вероятность 0,5%, см. «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций», СО 153-343.21.122-2003. Утверждена приказом Минэнерго России 280 от 30.06.2003 г.), заземленная и приподнятая над землей дыхательная и предохранительная арматура может сыграть роль дополнительного молниеприемника и проводника через крышу и корпус емкости для разряда молнии в землю. Если клапан на крыше емкостей рассматривать как конечную точку приземления (удара) молнии, то высокая температура в ответном стримере (плазма) вызовет возгорание паровоздушной смеси, выходящей в этот момент из клапана (малые или большие «дыхания»), частично или полностью разрушить клапан с последующим возгоранием емкости.

Цель полезной модели - повышение пожаробезопасности емкостей с нефтью и нефтепродуктами за счет предотвращения возможного удара молнии в дыхательную и предохранительную арматуру.

Эта цель достигается за счет электроизоляции дыхательной и предохранительной арматуры от крыши и стенок емкости («убрать землю») путем (см. фиг.3) вставки герметизирующей прокладки (6) из электроизоляционного материала между фланцем огневого предохранителя (4) и фланцем (8) опорного патрубка (10), вставки отбортованных втулок (3, 7) из электроизоляционного материала сверху и снизу в зазоры между стержнем стяжных стальных болтов и материалом болтовых отверстий обоих фланцев. Вся конструкция стягивается с помощью стальных болтов (5), стальных шайб (2, 9) и гаек (1).

Устройство для монтажа дыхательной и предохранительной арматуры на крыше емкости с нефтью и нефтепродуктами, отличающееся тем, что для электроизоляции дыхательной и предохранительной арматуры от крыши и стенок емкости с целью предотвращения удара молнии в эту арматуру между фланцем огневого предохранителя и фланцем его опорного патрубка устанавливается прокладка из электроизоляционного материала; в зазоры между стержнем стальных болтов и материалом болтовых отверстий обоих фланцев помещают сверху и снизу отбортованные втулки из электроизоляционного материала, и вся эта конструкция стягивается названными болтами с шайбами и металлическими гайками.