حفاظت مخازن در برابر صاعقه
بازدیدها: 151
مقدمه
طبق استاندارد سازمان ملی حفاظت از حریق شماره 780 (کد حفاظت از رعد و برق)، انتقال دهندههایی لازم است که بر روی مخازن سقفی شناور در بالای مهر و موم در فاصله 3 متری در اطراف محیط مخزن نصب شوند. هدف از این انتقال دهندهها تهیه مسیر هدایت از سقف مخزن تا دیواره مخزن است. این انتقال دهندهها می توانند در هنگام اعتصاب صاعقه، دوش جرقه ایجاد کنند. اگر در حین برخورد صاعقه بین شکاف و دیواره مخزن فاصله وجود داشته باشد و اگر یک مخلوط قابل اشتعال در آن وجود داشته باشد، ممکن است مخزن دچار حریق شود. استاندارد موسسه نفتی آمریکا شماره 545 برای بهبود ایمنی اصابت صاعقه به مخازن ذخیره نفتی، سه توصیه اساسی را ارائه میدهد:
1. انتقال دهنده های غوطه وری
از انتقال دهنده ها برای هدایت اجزای زمان سریع و متوسط جریان صاعقه استفاده می شود.این استاندارد اذعان می کند که قوس بین تمام حوادث رعد و برق رخ می دهد. با این حال ، این قوس فقط در صورت وجود بخار قابل اشتعال خطرناک است. اگر انتقال دهنده غرق شود ، از لحاظ نظری قوس در جایی رخ می دهد که هوا یا اکسیژن وجود نداشته باشد و از احتراق جلوگیری شود. شیببندی مناسب زیر آب را بین سقف و پوسته هر 3 متر در اطراف محیط سقف نصب کنید. انتقال دهندهها باید با 0.3 متر یا بیشتر غوطهور شوند و در صورت وجود انتقال دهندههای بالای مهر و موم، باید از بین بروند.
2. عایق بندی قطعات و قطب های مهر و موم
تمام اجزای مونتاژ آبگیر (از جمله فنرها، مونتاژهای قیچی، غشاهای مهر و موم و غیره) و کلیه قطبسنج و راهنما را در سقف مخزن عایقبندی کنید. عایق بندی این اجزا باعث می شود جریان های صاعقه برای عبور از مسیرهای ترجیحی (انتقال دهنده ها و هادی های بای پس از گذر) به جای اینکه قوس بین سقف و پوسته قدم بزنند. به عبارت دیگر، تمام مسیرهای فعلی ممکن است محدود به آن مسیرهای ترجیحی بین سقف و پوسته، یعنی هادی ها و مجراهای بای پسوند باشد. سطح عایق باید 1 کیلو ولت یا بیشتر باشد.
۳. رساناهای بای پس
از رسانای بای پس برای هدایت اجزای میانی و طولانی مدت جریان صاعقه استفاده می شود. مؤلفه سريع رعد و برق، بخارات قابل اشتعال را مشتعل نمیكند، و این جزء طولانی مدت رعد و برق است كه باعث اشتعال شد. با وجود انتقال دهنده های معمولی، بالاتر از مهر و موم، قوس پایدار در انتقال دهنده ها به اندازه کافی طولانی به طول انجامید تا احتراق بخارات قابل اشتعال شود. از آنجا که رسانای بای پس از پیوند مثبتی بین سقف و پوسته ایجاد می کنند، رسانای بای پس از اتصال سد مقاومت پایین تری بین سقف و پوسته ، در مقایسه با انتقال دهنده ها وجود خواهند داشت. بنابراین ، اجزای طولانی جریان صاعقه به دور از انتقال دهنده ها و از طریق رسانای بای پس دور منحرف می شود. رساناهای بایپس را بین سقف و پوسته بیش از هر 30 متر در اطراف مخزن نصب نکنید. این هادیهای بایپس بایستی تا حد امکان کوتاه و به طور مساوی در اطراف محیط بام فاصله داشته باشند. حداکثر مقاومت انتهای آنها باید تا 0.03 اهم باشد و از حداقل طول لازم برای اجازه حرکت کامل سقف برخوردار باشند.
تأثیر توصیههای استاندارد انستیتوی نفت آمریکا شماره 545
1- تهیه انتقال دهنده های غوطه وری در مخازن جدید نیاز به تغییرات اساسی در طراحی های استاندارد موجود دارد. در مخازن موجود، تغییر از سطح بالای مهر و موم به زیر انتقال دهنده های زیر آب بسیار پر هزینه خواهد بود و به تعمیرات اساسی نیاز دارد. لازم است مخازن خالی شوند و پرسنل باید برای مدت زمان قابل توجهی به داخل مخزن، چه در بالا و چه در زیر پشت بام بروند، تا اصلاحات لازم را انجام دهند. علاوه بر این، به دلیل غرق شدن آنها، بازرسی و نگهداری از این انتقال دهنده ها بسیار دشوار خواهد بود.
2- تغییرات اساسی و تغییرات در هزینه های مهم در زمینه، در مورد بازرسی و مسائل مربوط به تعمیر و نگهداری مورد نیاز خواهد بود.
3- هادی های بای پس نسبتاً آسان و ارزان، در هر دو مخزن موجود و جدید. صرف نظر از سطح سقف، مخازن موجود می توانند در حالی که هنوز در حال کار هستند، از سیم های با گذرگاه ساخته شوند. از آنجا که خارجی هستند، هادی های بای پس از بازرسی و نگهداری آسان هستند.
خنک کننده مخازن ذخیرهسازی
اهداف طراحی سیستمهای حفاظت مربوط به خنک کننده مخازن ذخیرهسازی به سه دسته اصلی تقسیم میشوند:
1- برای محافظت از مخزن در برابر آتشسوزی داخلی: این نوع محافظت پیچیده است زیرا آتش در تماس با سطح داخلی پوسته است و آب روی سطح پوسته خارجی پاشش میشود.
2- برای محافظت از یک مخزن در برابر آتشسوزی خارجی: دو نوع آتشسوزی خارجی امکان پذیر است. یکی آتشسوزی جت تحت فشار و دیگری آتشسوزی بدون فشار و به دلیل ریزش مواد قابل اشتعال میباشد. لازم به ذکر است که برای از بین بردن گرما از آتش در نوع اول (آتش جت) نیاز به کاربرد آب بیشتری میباشد.
3- برای محافظت از مخزن در برابر آتش غیرتماسی خارجی: تأثیر تابش حرارتی ناشی از آتشسوزی بر روی مخازن مجاور میتواند فاجعه بار باشد. تشعشع حرارتی میتواند به مخازن مجاور آسیب برساند یا حتی آنها را دچار آتشسوزی کند. برای محافظت از مخزن مجاور، آب خنک کننده در پوسته خارجی اعمال میشود. از این آب برای جذب گرما در مخزن، کاهش ورودی گرمای هوا به مخزن و کاهش خطر تشدید استفاده میشود.
ضرورت حفاظت از مخازن ذخیره نفت و گاز
فضای داخلی و خارجی مخازن ذخیره نفت و گاز عموماً جزو مناطق طبقهبندی شده با خطر انفجار منظور میشوند و همواره در برابر خطرات ناشی از صاعقه و الکتریسیته ساکن آسیب پذیر بوده است، به طوری که بروز یک حادثه آتشسوزی مخزن ممکن است جامعه و دولت را با عواقب سنگین زیست محیطی، اقتصادی و حتی امنیتی روبرو کند. شكل زیر دلایل مختلف آتشسوزی مخازن را نشان میدهد که حداقل نزدیک به یک سوم آن ناشی از صاعقه و حداقل ۲ درصد در نتیجه الکتریسیته ساکن بوده است.
چگونه صاعقه باعث آتش سوزی تانک ها میشود
اعتصابات رعد و برق با برخورد جریان های بسیار زیاد مشخص می شوند که در مدت زمان بسیار کمی میرسند. به عنوان مثال، یک برخورد رعد و برق تقریباً 30000 آمپر برق را در عرض چند میلی ثانیه به زمین می دهد. این جریان تا زمانی که سلول بین رعد و برق و زمین خنثی نشود ، در سطح زمین جریان می یابد. جریان در تمام جهات جریان مییابد، اگرچه مقدار به نسبت مسیرهای کمترین امپدانس متفاوت خواهد بود.
محل اعتصاب صاعقه در مخزن سقف شناور
محل اعتصاب احتمالاً در مخزن سقف شناور بالای لبه یا قطب سنج است. با این حال، اگر ضربه خاتمه پیدا کند، رعد و برق ممکن است مخزن سقف شناور را به خطر اندازد در (1) سقف خاتمه یابد، (2) پوسته، (3) هر چیزی که به پشت بام یا پوسته مانند قطب سنج یا (4) یک ساختار زمینی یا زمین در نزدیکی مخزن سقف شناور. اگر رعد و برق در هر یک از این مکانها یا در نزدیکی مخزن سقف شناور خاتمه یابد، بخشی از جریان کل صاعقه در رابط سقف پوسته جریان می یابد.
رعد و برق باید بر روی پوسته مخزن خاتمه یابد، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، جریانهای قابل توجهی در رابط سقف-پوسته جریان می یابند.
اگر رعد و برق نزدیک یک مخزن سقف شناور، یا به زمین یا ساختار زمینی همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است خاتمه یابد ، جریان های کوچکتر در رابط سقف-پوسته جریان می یابند. در هر دو حالت ، جریان های رعد و برق در رابط پوسته سقف جریان پیدا می کنند. اگر امپدانس بین سقف و پوسته زیاد باشد ، قوس در رابط مهر و موم اتفاق می افتد.
یک ضربه صاعقه معمولی شامل اجزای بی شماری است، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است و در جدول زیر مشخص شده است. مؤلفه سریع یا اولین ضربه برگشتی (مؤلفه A) بسیار مختصر است اما هنوز حاوی جریان اوج است. مؤلفه بلند و آهسته (کامپوننت C) حاوی جریان کمتری نسبت به مؤلفه A است، اما به عنوان مؤلفه جریان مداوم تعریف می شود. مؤلفه C بسیار طولانی تر از سایر مؤلفه ها است و بنابراین بیشترین انرژی را شامل می شود. مؤلفه آهسته 500c تا 2000 برابر بیشتر از اجزای سریع A طول می کشد. بین مؤلفه های A و C یک فاز میانی و انتقالی (مؤلفه B) است ، که در آن جریان های فعلی از سرعت به کند شدن انجام می شود. به دنبال مؤلفه C ، ضربه های بازگشتی بعدی (مؤلفه D) به طور معمول رخ می دهد ، به دنبال آن مؤلفه های اضافی B و C و غیره ، که به طور معمول جریان خود را ادامه می دهند تا تمام فلاش رعد و برق خسته شود.
مشخصات الکتریکی جریان صاعقه
برخلاف نگاه اولیه که خطر صاعقه را فقط در حالت اصابت مستقیم به بدنه مخزن متصور میشود، باید دقت کرد، حتی برخورد صاعقه در نزدیکی مخزن نیز میتواند عواقب خطرناکی به همراه داشته باشد. در صورتی که صاعقه در خاک مجاور مخزن یا حتی به لولههای تأسیسات متصل به مخزن اصابت کند بخشی از جریان صاعقه به سمت بدنه مخزن هدایت شده که می تواند باعث بروز جرقه و در نتیجه وقوع انفجار شود.
برای بخارات قابل اشتعال سه منطقه خطرناک طبقهبندی شده وجود دارد: ناحیه 0، ناحیه 1 و ناحیه 2. ناحیه به منطقهای در اطراف یک فرآیند یا فعالیت گفته میشود که در آن جو قابل اشتعالی وجود دارد. هر منطقهای که این معیارها را نداشته باشد طبقهبندی نشده و در مورد مخازن ذخیرهسازی احتیاط خاصی لازم نیست. گستردگی مناطق به موارد زیر بستگی خواهد داشت:
- میزان انتشار
- تهویه
- طراحی مخزن
- منبع انتشار
- نقطه اشتعال
- تراکم بخار
در مقاله بعدی روش های اتصال پوسته و سقف برای محافظت از مخازن سقف شناور در مقابل رعد و برق توضیح داده شده است.
دیدگاهتان را بنویسید
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.