Нейтрализатор зарядов статического электричества в потоке жидкости Советский патент 1983 года по МПК H05F3/04 

. 12 I

41:1

ЭО

сд

эо D1 Изобретение относится к технике защиты от статического электричества при транспортировке электризующихся жидкостей, в частности нефтепродуктов по трубопроводам. Известен.индукционный нейтрализа тор электрических зарядов в потоке нефтепродуктов, содержащий струнный заземленный электрод, помещенный параллельно оси трубопровода l. Недостатком этого нейтрализатора является его ненадежность в работе в связи с очень малыми- диаметрами электродов (порядка О 1 мм и менее) не обладающих достаточной механичес кой прочностью. Наиболее близким к предложенному является нейтрализатор зарядов статического электричества в потоке жидкости, содержащий заземленный ко пус, выполненный в виде участка трубопровода, с заземленными игольчатьгми электрбдами, установленными на внутренней стенке корпуса и направленными по радиусу к его оси f 2 Этот нейтрализатор обладает отно сительно невысокой эффективностью, так как в ряде режимов работы возможна перезарядка жидкости. Кроме того, он не обеспечивает высокой эффективности при малых плотностях заряда в потоке. Целью изобретения является повышение эффективности нейтрализации за счет предотвращения перезарядки жидкости. Эта цель достигается тем, что нейтрализатор зарядов статического электричества в потоке жидкости, содержащий заземленный корпус, выпо ненный в виде участка трубопровода с заземленными игольчатыми электродами, установленными навнутренней стенке корпуса и нат1равленными по радиусу к его оси, снабжен дополнительными патрубками и электродомстержнем, при этом указанный патрубок присоединен к выходному отверстию корпуса и электрически изолирован от него, а дополнительный элект род установлен на оси корпуса в обл ти расположения игольчатых электродов и электрически соединен с патрубком. На чертеже представлена конструк тивная схема устройства. .Устройство состоит из корпуса 1, игольчатых электродов 2, дополнител но электрода-стержня 3, патрубка 4, электрод электрически соединен с патрубком, который изолирован от заземленного корпуса фланцами 5 из электроизоляционного материала, Нейтрализатор работает следующим образом. При движении по трубопроводу заряженного нефтепродукта внутри па рубка 4 происходит релаксация заряда,, в результате чего на этом участ ке происходит накопление заряда того же знака, что и заряд нефтепродукта, казанный заряд, а также полный объемный электрический заряд топлива в патрубке 4, вызывает повышение потенциала этого участка и, соответственно., дополнительного электрода 3. Под действием разности потенциалов между дополнительным, электродом 3 и игольчатыми электродами 2 возникает корона на игольчатых электродах 2, вносящая в объем нефтепродукта заряды противоположного по отношению к заряду нефтепродукта знака. При этом потенциал системы дополнительный электрод 3 - патрубок 4 по- вышается до тех пор, пока внутри патрубка 4 существует заряд и, соответственно, идет его релаксация и накопление з аряда на патрубке 4. Соответственно возрастает ток короны с игольчатых электродов 2 до тех ПОР, пока суммарНЕлй заряд внутри патрубка 4 це станет равным нулю. Дальнейшее повышение потенциала прекращается, заряд на выходе нейтрализатора равен нулю, Процесс нейтрализации заряда в потоке нефтепродуктов в предлагаемом нейтрализаторе математически описыва-, ется уравнением (1) p foV-KCU-Uo), плотность объемного заряда, на выходе нейтрализатора (внутри патрубка 4|, W - производительность перекачки;начальная плотность объемного заряда нефтепродукта; . . и - по.теициал дополнительного электрода 3; Up - начальный потенциал короны;; k - размерный коэффициент пропорциональности. В выражении 11) произведения и f определяют токи течения соот- ветственно на выходе и входе нейтрализ.атора, а k(u-U(, ) - полный токкоронй с игольчатых электродов. Потенциал U системы электрод 3 патрубок 4 трубопровода определяется величиной полного объемного заряда Q внутри патрубка 4 Q,f, . где V -объем rtaтрубка 4 трубопровода, и накопленным в результате релаксации на этом участке зарядом Q г-ffV, (3) - о . . . а также электрической емкостью С ЭТОЙ систенш .l)«Cpv4jvf )/с, постоянная времени релакс ции объемного заряда в неф тепродукте. Решение интегрального уравне-к ния (4) имеет вид -t-to/T. где t - время от начала перекачки tp - время достижения начгшьно J ГО| потенциала короны; т - постоянная времени, характеризующая динамику процес са нейтралй&аций. Величина t, определяется выраже нием . Величина tr определяется выражением-С-.ТО., Таким образом, процесс описывает ся следукхцими выражениями: .-fc-to i r-foU,,,,,,, i,,u,..V,C,j Как видно из выражений (8), -заряд На выходе нейтрализатора стремится к нулю с постоянной времени тг . При скорости течения V до 10 м/с, длине патрубка 4 равной 0,3 м, электрической емкости С 3000 пФ икоэффициента к -i: 1«10 А/В, величина 1,1-С, Время достижения начального потенциала коЕЮНы tfl для -жидкости с Т 10 с при Uo IlO В уже при о 100 мКл/м не превышает 8 с для трубопровода с диаметром D 100 мм и не превышает 0,3 с при D 250 мм. В соответствии с выражением(В даже при малых плотностях заряда порядка 10 мКл/м нейтрализатор с D 250 мм начинает работать уже через 10 с после начала перекачки. Таким образом., благодаря наличию дополнительного электрода и электрически соединенного с ним электроизолированного патрубка, расположенного, после заземленного корпуса, вмещающего дополнительный электрод и игольчатые электроды, предлагаемый нейтрализатор по сравнению; с известным iCsteeT более высокий коэффициент нейтрализации, обеспечивает практически полную нейтрализацию заряда и исключает перезарядку нефтепродукта при любых режимах перекачки.

НЕЙТРАЛИЗАТОР ЗАРЯДОВ СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА В ПОТОКЕ ЖИДКОСТИ, содержащей заземленный корпус, выполненный, в виде участка -трубопровода с игольчатыми электрода,ми, установленными на внутренней стенке корпуса и направленными по радиусу к его оси, о т л и .4 а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффектцвности нейтрализации за счет предотв.рсиаения перезарядки жидкости, он снабжен дополнительными патрубком и 3лектродом-стержнем, при этом указанный патрубок присоединен к выход.ному отверстию корпуса и злектрически изолирован от него, а дополнительный злектрод установлен на оси корпуса в области расположения игольчатых злектродов и злектрически сое.динен с патрубком. i