УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ЗАРЯДА НА ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБЫ
DEVICE FOR NEUTRALISATION OF ELECTROSTATIC CHARGE AT PIPE INNER SURFACE

Настоящее изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к добыче и транспорту нефти.
Известно устройство для нейтрализации статического электричества. Так, высоковольтный нейтрализатор статического электричества предназначен для снижения уровня электростатических зарядов путем ионизации среды коронным разрядом, создаваемым электродами, находящимися под высоким напряжением. Устройство состоит из корпуса и электродов, от которых ионизированная среда потоком воздуха подается к поверхности заряженных объектов рабочей зоны [высоковольтный нейтрализатор статического электричества IZS31 Компания SMC Corporation, http://www.smc-pneumatik.ru].
Недостатком данного устройства являются большие энергетические затраты на ионизацию среды.
Известно устройство, описанное в способе нейтрализации статического электричества в потоке вещества. В устройстве на основе трехфазного статора создают вращающееся магнитное поле и дополнительное стационарное электрическое поле между входным металлическим патрубком и разрядными металлическими струнами [Патент РФ №2351100, кл. H05F 3/02, опубл. 27.03.2009].
Недостатком данного устройства являются энергетические затраты на создание дополнительного стационарного электрического поля, возможность монтирования только на входах в резервуары.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является индукционный нейтрализатор заряда статического электричества, содержащий стержень из электропроводного материала, выполненный с заостренным концом и расположенный в центральной части камеры корпуса.
Процесс нейтрализации происходит за счет ионизационных процессов, развивающихся вблизи стержня [свидетельство на полезную модель РФ №54480, кл. H05F 3/04 (2006.01), B67D 5/04 (2006.01)].
Недостатком указанного технического решения является крепление стержневого разрядного электрода в нейтрализационной камере в одной точке, что может послужить причиной его быстрого выхода из строя при значительной скорости движения потока, кроме того, малая площадь стержня снижает производительность устройства.
Задачей изобретения является повышение надежности, производительности конструкции и эффективности удаления электростатических зарядов за счет изменения расположения разрядного электрода в нейтрализационной камере и увеличения площади его контакта с потоком жидкости.
Указанная задача решается тем, что в предлагаемом устройстве для нейтрализации электростатического заряда на внутренней поверхности трубы, включающем разрядный электрод, устанавливаемый на трубопроводе с помощью фланцевого соединения, согласно предлагаемому изобретению внутренняя поверхность трубы футерована полиэтиленом, болтовые соединения фланцев изолированы полиэтиленовыми втулками, а разрядный электрод, выполненный в виде кольца с зубьями, установлен между фланцами и через дренажный кабель, закрепленный на кольце, соединен с заземлителем.
Сущность изобретения: монтаж на нефтепроводе с помощью фланцевого соединения устройства с разрядным электродом в виде кольца с зубьями для удаления электростатического заряда из промысловой жидкости и с поверхности футерованного нефтепровода для снижения скорости коррозии металла труб.
Экспериментально и практически доказано, что коррозионное разрушение футерованного нефтепровода обычно наблюдается на расстоянии 200-500 мм после электроизолирующих фланцев.
Это является следствием перераспределения электростатических потенциалов между трубопроводом и нефтью при ее движении по стальным изолированным трубопроводам с внутренней футеровкой. При этом, как правило, разрушение вызывается скачком потенциала, который провоцирует перераспределение потенциалов на уровне двойного электрического слоя, что обуславливает большую скорость электрохимических процессов коррозии металла. В совокупности все эти факторы приводят к дальнейшему развитию коррозионных поражений и разрушению нефтепровода. Таким образом, накопление электростатических потенциалов на внутренней поверхности металлической футерованной трубы значительно увеличивает склонность металла к коррозии. Для снижения электрохимических процессов коррозии металла необходимо отводить электростатические потенциалы с внутренней поверхности нефтепровода. Данное мероприятие можно осуществить использованием устройства для отведения электростатического потенциала с внутренней поверхности нефтепровода.
Экспериментально установлено, что использование предложенного устройства позволяет нейтрализовать электростатические заряды с внутренней поверхности трубы на специальное заземляющее устройство. Таким образом, снижается накопление электростатического потенциала на внутренней поверхности металлической трубы и коррозионное разрушение в околофланцевой зоне не происходит.
Технический результат: нейтрализация электростатических зарядов с внутренней поверхности металлического футерованного нефтепровода, что значительно сократит коррозионное поражение металла после электроизолирующих фланцев, в результате чего сократятся расходы на ремонт металлического оборудования.
Для отвода электростатических зарядов с внутренней поверхности металлического футерованного нефтепровода и для уменьшения скорости коррозии труб предложена конструкция устройства-нейтрализатора. Предложенное устройство показано на фиг.1-2.
На фиг.1 представлен общий вид, где позициями обозначены: 1 - стальная труба, 2 - полиэтиленовая футеровка стальной трубы, 3 - полиэтиленовый наконечник для защиты фланцев от коррозии, 4 - полиэтиленовая втулка изолирующего фланцевого соединения, 5 - стальной приварной фланец, 6 - разрядный электрод, 7 - болт, 8 - дренажный кабель.
На фиг.2 - разрядный электрод 6 с прикрепленным к нему специальным болтом 7 для крепления дренажного кабеля 8.
Предлагаемое устройство выполняется на базе стальных труб 1, футерованных полиэтиленом 2. Для обеспечения защиты внутренней поверхности фланцев от коррозии предусмотрена установка полиэтиленовых наконечников 3. Отсутствие движения тока через болтовые соединения изолирующих фланцев обеспечивается изолирующими втулками 4. Корпус устройства прикрепляется к нефтесборному трубопроводу с помощью стальных приварных фланцев 5. Разрядный электрод 6 крепится между фланцами. Для изоляции между собой фланцев и разрядного электрода применяются резиновые прокладки. В разрядный электрод 6 вкручивается болт 7 для крепления дренажного кабеля 8.
Водонефтяная эмульсия, проходя через устройство, контактирует с разрядным электродом 6, выполненным в виде кольца с нарезанными на нем зубьями. Электростатические заряды, наведенные в эмульсии, улавливаются разрядным электродом 6 и выводятся через болт 7 на дренажный кабель 8, а затем отводятся на стальное заземление с сопротивлением растеканию тока не более 4 Ом.
Выполнение разрядного электрода в виде кольца с зубьями позволяет увеличить площадь его контакта с водонефтяной эмульсией, что обеспечивает лучшую эффективность удаления электростатических зарядов с внутренней поверхности трубопровода, к тому же такая конструкция устройства позволяет устанавливать его не только на входах в резервуары, но и на промысловых и магистральных нефтепроводах.
Технико-экономический эффект от внедрения изобретения обеспечивается уменьшением затрат на ремонт промысловых трубопроводов и последствий аварийных ситуаций при их разрушении.