СПОСОБ ЗАЩИТЫ ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ ВО ВЗРЫВООПАСНЫХ ЗОНАХ ОТ СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА БЕЗ ШУНТИРОВАНИЯ ПОТЕНЦИАЛА КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ Российский патент 2019 года по МПК H05F3/02 

Способ защиты технических устройств во взрывоопасных зонах от статического электричества в котором обеспечивают стекание статического заряда с защищаемого технического устройства на заземляющее устройство, отличающийся тем, что обеспечивается увеличение полного сопротивления цепи заземления путем последовательного включения активного сопротивления за счет чего снижается плотность тока системы катодной защиты стекающая в систему заземления.

Уровень техники

Для увеличения срока службы подземных газо-нефтепроводов с помощью систем катодной защиты на них формируют постоянный отрицательный потенциал величиной около 1 В.

Для установки на трубопроводы технических устройств (технологических задвижек, продувочных свеч и др.) его, как правило, выводят наружу, где формируется взрывоопасная зона.

В результате трения при транспортировке взрывоопасной среды на указанных технических устройствах образуется электростатический заряд, электрический пробой которого может привести к возгоранию.

В настоящее время для защиты указанных технических устройств от статического электричества их заземляют прямым присоединением к заземляющему устройству объекта, что обуславливает значительное увеличение токов и неустойчивость режимов работы в системе катодной защиты ввиду сезонного изменения сопротивления заземляющего устройства.

Известен способ предотвращения накопления электростатических зарядов в эмульсиях при добыче и транспорте нефти (RU (11) 2488627 (13) С1). Изобретение касается способа предотвращения накопления электростатических зарядов в эмульсиях при добыче и транспорте нефти с использованием нейтрализующих устройств, при этом на этапе сбора нефти в скважину вводят антистатические ПАВ, на этапе подготовки нефти осуществляют позднее дозирование деэмульгаторов. Его недостатком является сложность и дороговизна реализации.

Известен метод предотвращения образования статического электричества, основанный на использовании устройства, в котором на основе трехфазного статора создают вращающееся магнитное поле и дополнительное стационарное электрическое поле между входным металлическим патрубком и разрядными металлическими струнами (Патент РФ №2351100. Способ нейтрализации статического электричества в потоке вещества).

Недостаток данного способа в том, что требуются энергозатраты на создание дополнительного стационарного электрического поля, устройство имеет большие габаритные размеры и может монтироваться только на входах в резервуары.

Известен способ предотвращения накопления электростатических зарядов с использованием устройств для нейтрализации статического электричества, в которых используется принцип коронного разряда [Высоковольтный нейтрализатор статического электричества IZN1 Компания «SMC Corporation», нейтрализатор статического электричества ЗАО «Подшипник-сервис»]. Недостатком данного способа являются энергозатраты на ионизацию среды, а также невозможность использования этих устройств в системах добычи и трубопроводного транспорта углеводородов. Особую опасность представляет этот способ на взрывоопасных объектах ввиду угрозы воспламенения взрывоопасной среды.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является способ предотвращения накопления электростатических зарядов с использованием нейтрализатора зарядов статического электричества в жидкости (Патент РФ №1355100. Нейтрализатор зарядов статического электричества в жидкости), в нейтрализационной камере которого расположен стержневой разрядный электрод с иглами. Процесс нейтрализации происходит за счет ионизационных процессов, развивающихся вблизи разрядного электрода и игл при наличии значительной разности потенциалов между жидкостью, заполняющей камеру, и разрядным электродом.

Недостатком указанного технического решения является то, что при незначительной разности потенциалов между жидкостью и разрядным электродом, т.е. при низких значениях электризации эмульсии процесс нейтрализации происходить не будет. Использование нейтрализаторов не предотвращает явление электризации нефти, а лишь позволяет отводить из водонефтяной смеси уже возникшие электростатические заряды.

В основу изобретения положена задача разработать способ защиты технических устройств от статического электричества без шунтирования потенциала катодной защиты, что позволит обеспечить безопасность эксплуатации технических устройств во взрывоопасных зонах при этом, обеспечивая снижение плотности тока в системе катодной защиты.

Физика действия изобретения состоит в заземлении технических устройств через активное сопротивление при этом, номинал сопротивления выбирается таким, чтобы обеспечить условия:

- стекания статического заряда с защищаемого технического устройства;

- максимального снижения плотности тока в системе катодной защиты протекающего через цепь заземления.

Работа устройства поясняется на фигуре 1. Цепь активного сопротивления 1 (может быть реализована в виде проволочного резистора) обеспечивает стекание статического заряда с защищаемого технического устройства 2. Цепь активного сопротивления 3 (резистор) с параллельно подключенным с термовыключателем 4 обеспечивает компенсацию увеличения сопротивления заземляющего устройства при промерзании грунта путем параллельного включения сопротивления при снижении температуры. Интегрирующая цепь 5 обеспечивает минимальное сопротивление для стекания переменной составляющей (наведенных токов) на заземляющее устройство для обеспечения электробезопасности. Защитный элемент 6 от перенапряжений (разрядник, варистор, защитный диод) обеспечивает подавление перенапряжений при воздействии помех, вызванных молниевыми разрядами и короткими замыканиями. Согласно ПУЭ заземляющее устройство не может иметь высоких значений емкости и индуктивности, поэтому в расчетах можно пренебречь реактивной составляющей.

Технические результаты достигаются тем, что в отличие от прямого соединения технического устройства с системой заземления, данное изобретение препятствует увеличению плотности тока в системе катодной защиты.

Источники информации

1. РД 39-22-113-78 «Временные правила защиты от проявлений статического электричества на производственных установках и сооружениях нефтяной и газовой промышленности».

2. СТО Газпром 9.0-001-2009 «Защита от коррозии. Проектирование электрохимической защиты подземных сооружений». Открытое акционерное общество «Газпром».

3. Правила устройства электроустановок, издание 7.

4. ГОСТ 12.1.030-81 Электробезопасность. Защитное заземление, зануление.

Изобретение относится к области электротехники. В основу изобретения положена задача разработать способ защиты технических устройств во взрывоопасных зонах от статического электричества без шунтирования потенциала катодной защиты, что позволит обеспечить безопасность эксплуатации технических устройств во взрывоопасных зонах без значительного увеличения плотности тока в системе катодной защиты. Физика действия изобретения состоит в увеличении вносимого сопротивления в цепь заземления путем последовательного подключения активного сопротивления, при этом номинал сопротивления выбирается таким, чтобы обеспечить условия: стекания статического заряда с технического устройства; максимального снижения плотности тока в системе катодной защиты протекающего через цепь заземления. Настоящее изобретение далее может быть реализовано в виде размещенных в герметичном взрывобезопасном корпусе активного сопротивления (проволочного резистора), к которому параллельно могут подключаться резистор с термовыключателем для компенсации увеличения сопротивления заземляющего устройства при промерзании грунта путем параллельного подключения сопротивления при снижении температуры, а также интегрирующая цепь для стекания переменной составляющей и защитный элемент от перенапряжений. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ защиты технических устройств во взрывоопасных зонах от статического электричества, в котором обеспечивают стекание статического заряда с защищаемого технического устройства на заземляющее устройство, отличающийся тем, что обеспечивается увеличение полного сопротивления цепи заземления путем последовательного включения активного сопротивления, за счет чего снижается плотность тока системы катодной защиты стекающая в систему заземления.

2. Устройство для реализации изобретения по п. 1, содержащее цепь заземления защищаемого технического устройства, отличающееся тем, что последовательно подключено активное сопротивление, к которому параллельно могут подключаться резистор с термовыключателем для компенсации увеличения сопротивления заземляющего устройства при промерзании грунта, а также интегрирующая цепь для стекания переменной составляющей, и защитный элемент от перенапряжений, при этом устройство выполнено в герметичном взрывобезопасном корпусе.