اصول هفتگانه ارتینگ مخازن ذخیره
مقدمه
اصول هفت گانهای که برای ارتینگ و حفاظت صاعقه مخازن ذخیره نفت و گاز باید در نظر گرفته شود، که در بخشهای زیر به طور خلاصه مرور شدهاند. طراحی ناقص و قصور از بررسی دقیق این اصول هفتگانه درطراحی و اجرای سیســتم ارتینگ و حفاظتی مخازن نه تنها از کارایی آن خواهد کاســت بلکه در مواردی ممکن است بر ریسک وقوع آتشسوزی این سازهها نیز بیافزاید.
1) طبقه بندی مناطق خطر در شرایط هوای طوفانی
طبقهبندی مناطق خطر در شرایط هوای طوفانی علیرغم اینکه استانداردهای مختلف نقشه پیشنهادی برای طبقهبندی مناطق خطر در مخازن ذخیره، ارائه دادهاند، ولی هیچ مرجعی بررسی نکرده است که در شرایط هوای طوفانی طبقهبندی مناطق چه تغییر یا تغییراتی میکند.در هر حال باید توجه داشــت که بر اساس پیوست D از اســتاندارد 62305-3:2010 IEC تمامی زونهــای انفجــار در برابر اصابت مســتقیم صاعقــه باید حفاظت گردند.
2) در نظر گرفتن تمهیدات پیشگیرانه احتیاطی برای افزایش ایمنی مخازن
قبل از در نظر گرفتن هرگونه سیستم حفاظتی، گروههای بهرهبردار مخازن ذخیره باید بر اساس یک دستورالعمل جامع، مجموعه تمهیداتی را در زمانهای مختلف به ویژه در هوای مشکوک به وقوع صاعقه به کار گیرند. همچنین سرویسهای دورهای و کسب اطمینان از سالم بودن تمامی اجزای مخازن و عدم هرگونه نشت در بخشهای مختلف مخزن میتواند به تنهایی ریسک انفجار و آتشسوزی مخازن را تا حدود زیادی کاهش دهد. نصب تجهیزات هشداردهنده هوای طوفانی در پلنتهای صنعتی میتواند به بهرهبرداران در تشخیص سیستماتیک خطر صاعقه یاری برساند.
3) حفاظت از مخازن در برابر خطر ناشی از اصابت مستقیم صاعقه به آن
یکی از خطرات مهم صاعقه نقطه برخورد صاعقه به مخزن است که چنانچه در زون انفجار باشد احتمال وقوع آتشسوزی مخزن بالا میرود. همانطور که در شکل زیر نمایش داده شده است، محل برخورد صاعقه در مخزن میتواند تا عمق ذوب شده و در صورتیکه ضخامت بدنه مخزن در محل اصابت صاعقه در اثر خوردگی شیمیایی کم شده باشد، امکان سوراخ شدن بدنه و یا ایجاد نقاط بسیار داغ در سطح داخلی مخزن و خطر انفجار گازها و بخارات داخل مخزن به وجود خواهد آمد. در چنین مواردی نظیر شکل زیر نیاز است تا با استفاده یک سیستم حفاظت صاعقه خارجی مناسب نظیر رادهای مرتفع یا سیمهای گارد اجازه اصابت مستقیم صاعقه به بدنه مخزن داده نشود.
عمقی از بدنه فلزی ذوب شده و در زیر نقطه محل اصابت دمای سطح بالا رفته و تشکیل نقطه داغ میدهد که میتواند باعث انفجار مواد داخل مخزن شود. با توجه داشت که یک جریان پیوسته طولانی میتواند چنین تخریبی را انجام دهد.
4) حفاظت از مخازن در برابر اثرات ثانویه صاعقه به کمک همبندی
در مخازن سقف شناور، هیچ اتصال الکتریکی مطمئنی بین سقف و بدنه مخزن وجود ندارد، چرا که سقف مخزن باید بتواند آزادانه در داخل آن بالا و پایین برود. فضای خالی بین سقف و بدنه توسط درزگیر که از مواد نارسانا و برخی اجزای فلزی نظیر کفشک تشکیل شده است، پوشانده میشود تا امکان فرار بخارهای مواد سوختنی از داخل مخازن داده نشود. در صورتیکه صاعقه به بدنه مخزن یا حتی نزدیک آن اصابت کند، بدنه مخزن به سرعت ولتاژ گرفته حال آنکه سقف شناور از نظر الکتریکی از بدنه ایزوله میباشد، لذا ولتاژش تقریباً ثابت باقی خواهد ماند. این عمل سبب میشود یک اختلاف پتانسیل بسیار بزرگ بین سقف شناور و بدنه مخزن شکل گرفته و در نتیجه احتمال بروز جرقه بین سقف و بدنه بسیار زیاد خواهد بود.
راهکار: برای جلوگیری از این مشکل در گذشته تنها به استفاده از یک هادی همبندی در امتداد پلکان غلتان مستقر برروی سقف که بدنه را به سقف همبند میکرد، اکتفا میشد. اما باید دقت کرد اساساً صاعقه حاوی مولفههای فرکانسی بسیار بالایی است. لذا در هنگام بروز صاعقه، هادی همبندی قادر به تخلیه اولیه جریان نبوده لذا همچنان ریسک انفجار بالا خواهد بود. به عنوان یک راه حل تکمیلی از قطعات فلزی کوتاهی به نام شنت جهت همبندی سقف و بدنه استفاده میشود که از یک طرف اتصال مستقیم به سقف داشته و از طرف دیگر بر روی دیواره داخلی مخزن میلغزد. امروزه ثابت شده است که احتمال بروز جرقه بین همین قطعات شنت و بدنه در بالای سقف شناور وجود دارد و در نتیجه اکثر استانداردها، نصب این شننتها را در داخل مخزن یعنی زیر سقف شناور توصیه کردهاند. شکل زیر توزیع جریان صاعقه در صورت اصابت صاعقه به سقف مخزن و محلهای احتمالی بروز جرقه برروی سقف شناور را نشان میدهد.
5) حفاظت از مخازن در برابر اثرات ثانویه صاعقه و فراتاخت به کمک دستگاه محافظت در برابر موج
برروی بدنه مخزن، از تاسیسات برقی نظیر روشنایی و تاسیسات ابزار دقیق و کنترلی نظیر گیجهای دما، فشار، اندازهگیری سطح و والوهای کنترلی استفاده میشود که همگی از طریق خطوط کابلی به تجهیزات دور از مخزن متصل شدهاند. در شرایط وقوع صاعقه امکان بروز اختلاف ولتاژهای خطرناک بین این تجهیزات و بدنه مخزن و در نتیجه وقوع جرقه منجر به انفجار وجود دارد. شکل زیر یک چنین شرایطی را نشان میدهد که به کمک استفاده از برقگیر حفاظتی در محلهای مناسب از بروز این پدیده جلوگیری میشود.
| شماره | شرح تجهیز | شماره | شرح تجهیز |
| 1 | مبدل | 7 | سرکوب کننده سیگنال |
| 2 | مهار کننده فشار | 8 | پیوند داده ای |
| 3 | بند باند | 9 | سرکوب کننده فیلتر اصلی |
| 4 | منبع اصلی | 10 | پوسته تانک |
| 5 | ایزولاتور گالوانیک | 11 | ابزار واحد |
| 6 | پیوند برابری |
6) حفاظت از مخازن در برابر خطرات الکتریسیته ساکن
مواد هیدروکربنی به دلیل غیرهادی بودن در اثر اصطکاک بین مولکولهای تشکیل دهنده آن به ویژه در فرآیند پر و خالی شدن، حجم قابل توجهی الکتریسیته ساکن تولید کرده و همواره توسط خطر انفجار ناشی از آن تهدید میشوند و شکل زیر تشکیل تودههای الکتریسیته ساکن در مخزن و مکانهایی که امکان بروز جرقه را دارند نمایش میدهد.
7) هماهنگی سیستم ارتینگ مخازن با سیستم حفاظت کاتدیک آن و کنترل جریانهای سرگردان
مخازن ذخیره نفت و گاز عموماً توسط یه سیستم حفاظت کاتدیک در مقابل خوردگی به ویژه در سطح خارجی کف خود حفاظت میشوند. لذا اتصال بدنه فلزی مخزن به سیستم ارتینگ یک پلنت ممکن است منجر به مختل شدن یا ناکارایی سیستم حفاظت کاتدیک شود. در نتیجه نیاز است به دقت از اتصال فلزی مخزن با شبکه زمین از طریق سیستم ارتینگ مخزن و همچنین اتصال به سایر مخازن از طریق لولههای ارتباطی جلوگیری شود.
به همین منظور از تجهیزاتی نظیر اسپارک گپ و سلهای پلاریزاسیون کمک گرفته میشود. این تجهیزات در شرایط خطر و وقوع اضافه ولتاژ ناشی از صاعقه، الکتریسیته ساکن و خطای اتصال کوتاه در تغذیه الکتریکی، این تجهیزات باید اجازه انتقال جریان را از خود بدند.
تجهیزات ایزولاسیون الکتریکی یا پلاریزیشن سل
ابزار و تجهیزاتی در سیستم حفاظت مورد استفاده قرار میگیرد که در برابر شکل موج جریان مستقیم حفاظت کاتدی عایق است. در عین حال در برابر شکل موج جریان متناوب و گذرا هادی بوده، لذا ضمن اینکه از هدر رفتن جریان مستقیم حفاظت کاتدی جلوگیری مینماید، مشکلی برای اتصال تجهیزات به سیستم ارت بوجود نمیآورد. از جمله این تجهیزات پلاریزیشن سلها هستند.با توجه به اینکه سیستم ارتینگ مانند سازههای تحت حفاظت مدفون در خاک بوده و به طور معمول اجزای تشکیل دهنده سیستم ارتینگ بدون پوشش میباشند، موجب بوجود آمدن جریان نشتی و سرگردان زیادی در مجاورت سیستم حفاظت کاتدی میشود. که این امر موجب عدم کارایی و یا نقص در عملکرد سیستم حفاظت کاتدی میشود. برای رفع این مشکل از پلاریزیشن سلها استفاده میگردد که وظیفه آن جلوگیری از عبور جریان حفاظت کاتدی به سیستم ارتینگ میباشد.
عملکرد این تجهیز بدین صورت بوده که تا ولتاژ 1.5 الی 2 ولت در برابر عبور جریان از سیستم حفاظت کاتدی به سیستم ارتینگ ایزوله بوده و در صورت بروز خطا (رعد و برق، جریان اتصال کوتاه احتمالی و …) بر روی سازه تحت حفاظت مسیر جریان به سیستم ارتینگ را برقرار مینماید. پلاریزیشن سلها به صورت سری در مسیر سازه تحت حفاظت و سیستم ارتینگ نصب میشود. پلاریزیشنها از دو الکترود از جنس فلز نیکل در داخل یک مایه اشباع شده هیدروکسید پتاسیم تشکیل شدهاند و عملکردی مانند باتریها دارند. پلاریزیشن سلها بر اساس آمپراژهای مختلف ساخته شده و متناسب با طراحی انتخاب میگردند. که متداولترین نوع آنها 100، 50، 25، 10، 5 کیلو آمپر میباشد.
اسپارگ گپ
از دو الکترود تشکیل شده است که توسط یک شکاف که معمولا با یک گاز مانند هوا یا هگزا فلوراید گوگرد پر شده است از یکدیگر جدا شدهاند. در گذشته اسپارک گپها در فرستندههای رادیویی، ماشینآلات الکترواستاتیک و دستگاههای اشعه ایکس مورد استفاده قرار گرفته است. در حال حاضر گستردهترین استفاده آنها در شمع برای مشتعل کردن سوخت در موتورهای احتراق داخلی، نیروگاهها و پستهای برق، تجهیزات الکتریکی با ولتاژ بالا و لولههای نفتی میباشد. اسپارک گپ از تجهیزات الکترونیکی در برابر جریان مخرب ولتاژ محافظت میکند.
طراحی این وسیله به گونهای است که اجازه میدهد یک جرقه الکتریکی بین دو هادی عبور کند. وقتی که اختلاف ولتاژبین هادیها بیش از ولتاژ گاز در داخل شکاف گردد، جرقهای تشکیل میشود و گاز درون شکاف را به یون تبدیل کرده و مقاومت الکتریکی آن را به شدت کاهش میدهد. پس از آن یک جریان الکتریکی تا زمانی که مسیر گاز یونیزه شده است جریان مییابد که به آن جریان نگهدارنده میگویند. این امر معمولا در زمان افت ولتاژ اتفاق میافتد. معمولا عمل تبدیل به یون کردن گاز توسط اسپارک گپ منجر به صدا نور و گرما میشود.
دیدگاهتان را بنویسید
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.