УСТРОЙСТВО КРЕПЛЕНИЯ ДЫХАТЕЛЬНОЙ И ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЙ АРМАТУРЫ К МОНТАЖНЫМ ПАТРУБКАМ НА КРЫШЕ ЕМКОСТЕЙ С НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ, ПРЕДОТВРАЩАЮЩЕЕ УДАР МОЛНИИ В ЭТУ АРМАТУРУ

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 с целью повышения пожаробезопасности емкостей, используемых для хранения нефти и нефтепродуктов на магистральных нефтепродуктопроводах, нефтеперерабатывающих предприятиях, в нефтефтедобывающей промышленности, на нефтебазах, танкерах и на автозаправочных терминалах.
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 детальные 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 началась, 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 действием из выступающих над поверхностью земли предметов выбрасывается ответный 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, оборудуют дыхательной и предохранительной арматурой - клапанами (см. Колпаков Л.Г. и др. Дыхательная арматура резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов. М., ЦНИИ-ТЭнефтехим 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, В65, Д 87/32, 1978 г.; см. 2. Авторское свидетельство СССР №707855 (доп), (51) М, кл.3, В65, Д 90/22, 1980 г.), имеют следующие недостатки.
Дыхательная и предохранительная арматура устанавливается на крышах емкостей на фланцах монтажных патрубков, приваренных 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 - монтажный патрубок с опорным 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 монтажные патрубки и за счет стальных крепежных шпилек или болтов входит и дыхательно-предохранительная арматура (см. узел А на Фиг.1). Детально этот узел представлен на Фиг.2, где 1 - стальная гайка, 2 - стальная шайба, 3 - стальной стяжной болт, 4 - нижний фланец огневого предохранителя, 5 - герметизирующая прокладка, 6 - опорный фланец монтажного патрубка, 7 - стенка монтажного 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 для разряда молнии в землю. Если клапан на крыше емкостей рассматривать как конечную точку приземления (удара) молнии, то высокая температура в шнуре молнии вызовет возгорание паровоздушной смеси, выходящей в этот момент из клапана (малые или большие «дыхания»), и даже 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 электрической изоляции дыхательной и предохранительной арматуры от крыши и стенок емкости («убрать землю») путем вставки (см. Фиг.3) герметизирующей прокладки (7) из электроизолирующего материала между фланцем огневого предохранителя (4) и фланцем монтажного патрубка (8), а также электроизоляции болтов, соединяющих фланцы. В последнем, стержень болта (5) помещают в трубку из электроизоляционного материала (текстолит, винил, полиэтилен и т.п.). Сверху и снизу трубка ограничивается стальными шайбами (2, 10), а под стальные шайбы укладываются шайбы (3, 9) из электроизоляционного материала, достаточно прочного на усилие от сжатия (например: текстолит, стеклотекстолит и т.п.). Вся конструкция стягивается вышеназванным болтом и металлической гайкой (1).
Формула полезной модели
Полезная модель устройства крепления дыхательной и предохранительной арматуры к фланцам монтажных патрубков на крыше емкостей с нефтью и нефтепродуктами, предназначенная для предотвращения удара молнии в эту арматуру, отличающаяся тем, что между фланцем огневого предохранителя и фланцем монтажного патрубка устанавливается герметизирующая прокладка из электроизоляционного материала; стержень болта, соединяющего фланцы, помещают в трубку из электроизоляционного материала; сверху и снизу трубка ограничивается стальными шайбами, а под стальные шайбы устанавливаются шайбы из электроизоляционного материала; вся эта конструкция стягивается названным болтом и металлической гайкой.