حفاظت مخازن در برابر صاعقه :
بررسی همبندی مخازن با سقف شناور بیرونی جهت حفاظت در برابر صاعقه:
در این نوع مخازن که معمولاً عمودی ساخته می شوند، سقف مخزن بر روی سطح سیال قرار گرفته و متحرک است. در این صورت از سرعت تبخیر مایع نفتی کاسته و از هدر رفتن آن جلوگیری می شود. ویژگی دیگر این مخازن این است که بخارهای قابل اشتعال در بالای مایع جمع نمی گردد. نقطه ضعف این مخازن این است که به محض سوراخ شدن سقف ،غرق می شوند.یکی از دلایل عمده آتش سوزی و انفجار مخازن نفتی پدیده صاعقه میباشد.
بررسی ریسک و نحوه اصابت صاعقه به مخزن:
1- اصابت مستقیم به مخزن:
نقطه برخورد برای مخازن در بالاترین نقطه عمودی میدان های الکتریکی خواهد بود که شامل لبه های مخزن، دریچه ها، نرده ها، پایه چراغ ها و دیگر اشیاء و یا سقف مخزن میباشد.همچنین جریان صاعقه به نسبت امپدانس مسیر های تخلیه تقسیم خواهد شد که منجر به کاهش انرژی میشود.فواصل هوایی و شیار هایی که درمسیرهای تخلیه قرار دارند میتوانند در زمان تخلیه باعث بوجود آمدن جرقه های خطرناک شوند.
1-1 برخورد صاعقه به قسمت بالای پوسته:
عبور جریان از سقف شناور و لبه های درزبندی دورتادور سقف
2-1 برخورد صاعقه به سقف :
- عبور جریان از سقف شناور و لبه های درزبندی و همبند کننده های سقف و بدنه(به عنوان مثال شنت) در تمامی جهات
- این حالت تنها در صورت بالا بودن سطح سقف شناور اتفاق می افتد.
2- برخور غیر مستقیم صاعقه به مخزن:
در زمان اصابت صاعقه در مجاورت مخزن، بخشی از جریان از پوسته بیرونی مخزن و سقف عبور کرده و از قسمتهای دیگر پوسته به سمت زمین تخلیه میشود. در این حالت نیز حضور شیار و ناپیوستگی الکتریکی در مسیر تخلیه جریان میتواند منجر به ایجاد جرقه های خطرناک شود.
2-1 عبور جریان از بدنه و سقف شناور و زمین
پارامترهای جریان صاعقه :
اجزای پوسته و رابط یک تانک EFRT:
روشهای همبندی پوسته سقف
1- شنت(موازی بستن)- اتصال هادی کوتاه به سقف و اتصال الکتريکى با بدنه
2- هادی فرعی- کابل هایی که ارتباط مستقیم بین سقف و پوسته را ایجاد میکنند.
آزمایش استاندارد API ثابت کرده است که شنت تحت هر شرایطی دچار قوس الکتریکی میشود (در صورتی که تمیز، کثیف، زنگ زده، جدید، قدیمی، خوب نگهداری شده باشد نیز این قوس الکتریکی رخ میدهد). بنابراین اتصال هادی فرعی (بای پس) مخصوصا زمانی که ارتفاع سقف مخازن زیاد باشد باید بدرستی انجام شود.
توصیه های اولیه استاندارد 545 APIRP
1- نصب شنت های غوطه ور هر 3متردر اطراف سقف
- غوطه ور کردن شنتها در مایع مخازن
- غوطه ور کردن به اندازه یک فوت و یا بیشتر
2- عايق سازى تمام قطعات و بخشهای سقف مخازن، به منظور انتقال جریان صاعقه از طریق شنت و هادی بای پس به سمت زمین
- سطح عایق باید به اندازه 1kV یا بیشتر باشد.
3- نصب و اتصال هادی بای پس حدود هر 30 متر/100فوت در محیط اطراف مخزن
- این گونه هادی های بای پس باید تا حد امکان کوتاه باشند و به طور مساوی در اطراف محیط سقف مخازن قرار گیرند.
- حداکثر مقاومت نقطه ابتدایی و انتهایی هادی بایپس باید برابر 0.03 اهم باشد
بررسی توصیه های API RP 545
1- شنت غوطه ور:
- شنتها برای انتقال جریان صاعقه (مولفه سریع و متوسط) استفاده می¬شوند. استاندارد API اذعان دارد که قوس الکتریکی بین شنت و پوسته در طول اعمال پدیده صاعقه رخ می دهد. با این حال، این قوس تنها زمانی که بخار قابل اشتعال وجود دارد، خطرناک است.
- نصب شنت غوطه ور در مخزنهای نفتی، تغییرات طراحی قابل توجهی با توجه به طرح های استاندارد موجود مورد نیاز است. در مخازن موجود، غوطه ور کردن شنتها بسیار پر هزینه است و نیاز به تعمیرات اساسی عمده ای دارد. برای ایجاد تغییرات لازم در مدت زمان مشخص، مخازن باید تخلیه گردند و پرسنل نیز باید به داخل مخزن بروند (هم بالا و هم پایین سقف). علاوه بر این، به علت اینکه این شنتها غوطه ور هستند، بنابراین تعمیر و نگهداری این شنتها بسیار دشوار خواهد بود.
شنت های غوطه ور
2- عایق بندی بین سقف و بدنه:
- عایق بندی این اجزاء باعث می¬شود جریان صاعقه از طریق مسیرهای ترجیحی (شنت و هادی بای پس) به جای قوس بین سقف و بدنه به سمت زمین منتقل شود. به عبارت دیگر، تمام مسیرهای جریان باید به مسیر ترجیحی بین سقف و بدنه محدود شوند؛ به عنوان مثال، شنتها و هادیهای بای پس.
- با این حال، سطح عایق بندی توصیه شده برای 1kv برای دستیابی به نتیجه مورد نظر قابل بحث است.
- مشابه با شماره 1، به عنوان مثال، طراحی¬ها، تغییرات قابل توجه خواهند داشت و ملاحظات مربوطه، با مسائل مربوط به بازرسی و نگهداری هزینه بر خواهد بود.
مونتاژ عایق بندی
3- هادیهای Bypass:
- هادی های بای پس برای انتقال جریان (مولفه متوسط و طولانی) جریان صاعقه استفاده می شود.
- برمبنای توصیه سوم API، نصب و راه اندازی هادی بای پس برروی مخازن موجود و مخازن جدید، نسبتا آسان و ارزان است. مخازن و تانک های موجود که در حال فعالیت هستند را می توان با هادی بای پس صرف نظر از سطح سقف مخازن حفاظت نمود. از آنجا که هادی های بای پس خارج مخازن نصب میشوند، تعمیر و نگهداری هادی بای پس بسیار آسان است.
- همبندی ایده آل بین سقف EFRT و بدنه در طیف گسترده ای از فرکانس ،امپدانس کمی خواهد داشت.
- همبندی ایده آل به آسانی بر روی تانک های جدید نصب شده و بر روی مخازن موجود مقاوم سازی میشود.
- بازرسی وآزمایش همبندی ایده آل نیز آسان است و جایگزینی آن امکان پذیر است
- انواع هادی های بای پس:
1- هادی معمولی با طول ثابت، هادی رشته ای
2- هادی جمع شونده در یک حلقه فنری تنیده شده(RGA)
شمای کلی این توصیه ها در شکلهای زیر نشان داده شده است:
هادی معمولی بایی پس هر 30متر/100فوت
سیستم RGA برای مخزن EFRT هر 30 متر/100فوت
منابع:
استاندارد IEC 62305
استاندارد NFPA 780
استاندارد API RP/EI 545
در این مقاله به روشهای اتصال زمین، حفاظت در برابر الکتریسیته ساکن و حفاظت داخلی یا غیر مستقیم در برابر امواج ضربه این نوع مخازن اشاره نشده است. بمنظور دسترسی به اطلاعات موردنیاز در زمینه اتصال زمینه این نوع مخازن به استانداردهای مربوطه مراجعه گردد.
