УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТВОДА ЗАРЯДОВ ИЗ ПОТОКА УГЛЕВОДОРОДОВ Российский патент 2010 года по МПК H05F3/02 

Изобретение относится к области «Пожарной и промышленной безопасности» и может быть использовано для отвода электростатических зарядов из потока нефти и других жидких углеводородов.

При закачке нефти в нефтетрубопроводы, защищаемые катодной защитой, в последних начинается процесс диссоциации молекул солей, воды и др. примесей в ионы. При этом на стенку металлической трубы, имеющей потенциал -0,9÷-1,1 В, попадают положительные ионы. Отрицательные ионы диссоциировавшихся молекул переносятся потоком по трубе и, в конечном итоге, закачиваются в резервуар. При этом в последнем могут накопиться значительные количества статических зарядов, создающих значительные напряженности электрического поля в парогазовом пространстве хранилища, что чревато взрывом и пожаром.

Известен индукционный нейтрализатор с протяженным разрядным электродом [Максимов Б.К. и др. Электростатическая безопасность при заполнении резервуаров нефтепродуктами./ Б.К.Максимов, А.А.Обух, А.В.Тихонов. - М.: Энергоатомиздат, 1989, с.1881], состоящий из камеры нейтрализатора, разрядного электрода, стыковочного патрубка, изолятора, проходного изолятора. Недостатком этого устройства является недостаточная эффективность нейтрализации зарядов, так как значительные количества ионов переносятся потоком жидкости (например, нефти) через нейтрализатор, не успевая попасть на единственный центральный электрод.

Более эффективным в этом смысле является индукционный нейтрализатор электростатических зарядов в потоке жидкости [А.Н.Моровщик. Индукционный нейтрализатор электростатических зарядов в потоке жидкости. Авторское свидетельство SU 1736015, H05F 3/02, 19.01.89]. Нейтрализатор содержит кассету, которая включает в себя торцевые кольца, промежуточные кольца, ребра, струны, укрепленные посредством пружин на кольцах, коаксиально установленных на торцевых кольцах с образованием однополостного гиперболоида вращения. Эффективность нейтрализации зарядов данного устройства также оказывается недостаточной, т.к. значительное количество ионов все еще выносится из нейтрализатора с потоком жидкости.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство для отвода зарядов из потока жидкости [Кицис С.И., Власова Е.П., Шимко Т.Ф. Устройство для отвода зарядов из потока жидкости. Патент RU 2341918 C1, 20.12.2008], содержащее кассету, состоящую из торцевых колец с натянутыми на них струнами, пружинные узлы, крепления которых установлены так, что создают осевое смещение струн с образованием однополосного гиперболоида вращения, электрический трехфазный статор с распределенной трехфазной обмоткой и микрогенератором постоянного тока, положительная клемма которого электрически соединена с разрядными металлическими струнами, а отрицательная клемма с входным металлическим патрубком.

Недостаток эффективности нейтрализации электростатических зарядов, переносимых потоком углеводородной жидкости, в известных устройствах устраняется за счет удлинения путей и времени пребывания ионов в камере устройства, а также создания дополнительных сил, подводящих ионы к разрядным струнам. Однако в устройстве сохранялся другой недостаток, а именно после определенного времени эксплуатации нейтрализатора на разрядных струнах осаждаются тяжелые углеводороды - парафины, асфальтены, церизины и т.д., которые мешают отводить и нейтрализовывать заряды статического электричества.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка устройства, обеспечивающего и нейтрализацию зарядов, и эффективное удаление асфальто-парафиновых отложений с разрядных струн-электродов.

При осуществлении технического решения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении температуры (нагрева) разрядных струн.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для отвода зарядов из потока углеводородов, состоящем из пластмассового корпуса и двух торцевых металлических колец: первого и второго, соединенных разрядными металлическими струнами-электродами, натянутыми на торцевые металлические кольца с образованием гиперболоида вращения, трехфазного статора, электрические обмотки которого создают вращающееся магнитное поле, микрогенератора, который связан положительной клеммой с одним из торцевых металлических колец нейтрализатора, а своей отрицательной клеммой с входным металлическим патрубком, особенностью является то, что оно дополнительно снабжено депарафинизатором, состоящим из трансформатора, понижающая обмотка которого одной клеммой связана с первым торцевым металлическим кольцом, а вторым концом с нормально открытым контактом реле включения депарафинизатора, который через регулирующий реостат связан со вторым торцевым металлическим кольцом и релейно-контакторной схемой управления устройства, состоящей из двух кнопок «пуск», кнопки «стоп», катушки реле включения нейтрализации зарядов, катушки реле включения депарафинизатора, и контактов: нормально открытого контакта - контакта включения реле нейтрализации зарядов, шунтирующего кнопку «пуск», и нормально открытого контакта - контакта включения депарафинизатора, шунтирующего вторую кнопку «пуск», и двух нормально открытых контактов, подключающих схему микрогенератора к нейтрализатору.

Наличие в устройстве заявляемой релейно-контакторной схемы и депарафинизатора обеспечивает работу устройства как в режиме нейтрализации зарядов, так и в режиме удаления асфальто-парафиновых отложений с разрядных металлических струн-электродов.

На фиг.1 представлен общий вид устройства для отвода зарядов из потока углеводородов, стрелкой показано направление потока углеводородов.

Устройство для отвода зарядов из потока углеводородов содержит пластмассовый корпус 1, в котором находятся торцевые металлические кольца 2: первое - со стороны входного патрубка, и второе - со стороны выходного патрубка, разрядные металлические струны-электроды 3, укрепленные посредством пружин 4 на торцевых металлических кольцах 2 с образованием гиперболоида вращения. Устройство содержит также статор 5, с распределенной трехфазной обмоткой 6, закрепленный на пластмассовом корпусе 1, клеммы 7 статора 5, входной металлический патрубок 8, выходной металлический патрубок 9, отрицательную клемму 10 вентильного асинхронного микрогенератора постоянного тока 11, присоединенную к входному металлическому патрубку 8, батарею конденсаторов 12, выпрямитель 13, положительную клемму 14 микрогенератора 11, присоединенную к разрядным металлическим струнам-электродам 3, реостат для регулирования тока 15, первичный двигатель 16, фланец 17, трубу 18, понижающий трансформатор 19 - депарафинизатор. Контакт реле 20 предназначен для включения депарафинизатора, который через регулирующий реостат 21 связан со вторым торцевым металлическим кольцом 2 и релейно-контакторной схемой управления устройства.

Релейно-контакторная схема управления устройства состоит из двух кнопок «пуск» 22, 23, кнопки «стоп» 24, катушки реле 25 включения нейтрализации зарядов, катушки реле 26 включения депарафинизатора и контактов: нормально открытого контакта 27 - контакта включения реле нейтрализации зарядов, шунтирующего кнопку «пуск» 22 и нормально открытого контакта 28 - контакта включения депарафинизатора, шунтирующего кнопку «пуск» 23, и двух нормально открытых контактов 29 и 30, подключающих схему микрогенератора 11 к устройству.

Устройство для отвода зарядов из потока углеводородов работает следующим образом (фиг.2).

Поток углеводородов поступает в устройство со стороны входного патрубка 8. Электрические обмотки статора 5 создают вращающееся магнитное поле, в результате чего траектории движения статических зарядов в потоке углеводородов приобретают форму спиралей.

После некоторого периода накопления асфальтено-парафиновых отложений на разрядных металлических струнах-электродах 3 нажимают кнопку «стоп» 24 и включают кнопку «пуска» 23 депарафинизатора. При этом срабатывает реле с катушкой 26 и кнопка 27 шунтируется нормально открытым контактом 28 реле включения депарафинизатора с катушкой 26. Нормально закрытые контакты 31 и 32 осуществляют блокировку устройства - если включена, например, катушка 25, то катушка 26 включиться не может, и наоборот. Для этого нужно предварительно нажать кнопку «стоп».

Депарафинизатор создает в разрядных металлических струнах-электродах под действием напряжения повышенный электрический ток, нагревающий и расплавляющий асфальтено-парафиновые отложения, которые удаляются движущимся потоком углеводородов.

Таким образом, управляя кнопками пуска 22, для включения в работу устройства как нейтрализатора, и 23, для включения в работу устройства как депарафинизатора, достигают оптимального процесса отвода зарядов из потока углеводородов.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для нейтрализации электростатических зарядов в потоке жидкости. Технический результат - нейтрализация зарядов и эффективное удаление асфальто-парафиновых отложений с разрядных электродов. Для достижения данного результата устройство содержит пластмассовый корпус, торцевые металлические кольца, разрядные металлические струны-электроды, статор, клеммы, входной и выходной металлические патрубки, отрицательную клемму вентильного асинхронного микрогенератора постоянного тока, батарею конденсаторов, выпрямитель, положительную клемму вентильного асинхронного самовозбуждающего микрогенератора, реостат, первичный двигатель, фланец, трубу (18), понижающий трансформатор (19), контакт реле включения (20) депарафинизатора, регулирующий реостат (21) и релейно-контакторную схему управления. 2 ил.

Устройство для отвода зарядов из потока углеводородов, состоящее из пластмассового корпуса и двух торцевых металлических колец: первого и второго, соединенных разрядными металлическими струнами-электродами, натянутыми на торцевые кольца с образованием гиперболоида вращения, трехфазного статора, микрогенератора постоянного тока, который связан положительной клеммой с одним из торцевых металлических колец нейтрализатора, а своей отрицательной клеммой с входным металлическим патрубком, отличающееся тем, что дополнительно содержит депарафинизатор, состоящий из трансформатора, понижающая обмотка которого одной клеммой связана с первым торцевым металлическим кольцом, а второй клеммой с нормально открытым контактом реле включения депарафинизатора, который через регулирующий реостат связан со вторым торцевым металлическим кольцом и релейно-контакторной схемой управления устройства, состоящей из двух кнопок «пуск», кнопки «стоп», катушки реле включения нейтрализации зарядов, катушки реле включения депарафинизатора, и контактов: нормально-открытого контакта - контакта включения реле нейтрализации зарядов, шунтирующего первую кнопку «пуск» и нормально-открытого контакта - контакта включения депарафинизатора, шунтирующего вторую кнопку «пуск», и двух нормально-открытых контактов, подключающих схему микрогенератора к устройству.