استانداردهای مرتبط با محافظت مخازن ذخیره مواد نفتی سقف شناور در برابر صاعقه

– IEC 62305 : محافظت در برابر صاعقه

– NFPA 780 : استاندارد نصب سیستم‌های حفاظت در برابر صاعقه

– API RP 545 در این مقاله استاندارد IEC مورد بررسی قرار نگرفته است.

NFPA 780-Chapter 7 حفاظت برای سازه‌های حاوی بخارات قابل‌اشتعال، گازهای قابل‌اشتعال یا مایعاتی که می‌توانند بخارات قابل‌اشتعال متصاعد کنند، شامل می‌شود.

صاعقه گیر اکتیو آذرخش

برخی از زیربخش‌های آن عبارتند از:

۲٫۱٫۱٫۷- سازه برای هر ظرف فرایندی (VESSEL)، مخزن یا دیگر ظروفی که این مواد را در بر‌می‌گیرند و در فضای باز مستقرند، بکار می‌رود.

۴٫۷- حفاظت از سازه‌های خاص

۱٫۴٫۷- مخازن روزمینی فشار اتمسفری که حاوی بخارات قابل‌اشتعال یا مایعات با قابلیت متصاعد‌نمودن بخارات قابل‌اشتعال می‌باشند.

۲٫۱٫۴٫۷- مخازن سقف شناور. در جایی که سقف شناور به قلاب‌هایی مجهز است که در فضای تجمع بخارات قرار داشته باشند، لازم است که سقف به لحاظ الکتریکی به کفشک‌های Seal متصل گردد.

این اتصال باید با مسیرهای الکتریکی مستقیم، با فواصلی کمتر از ۳ متر، دور تا دور مخزن برقرار باشد.

(A) این شنت‌ها باید نوارهای قابل‌انعطاف و از نوع فولاد ضدزنگ ۳۰۲ (۵۰×۴/۰ میلی‌متر) یا معادلی که ظرفیت انتقال جریان و مقاومت خوردگی یکسان داشته باشد، باشند.

(B) کفشک فلزی باید در تماس مداوم با بدنه مخزن بوده و فضای باز (مانند: سوراخ‌های ناشی از خوردگی) نداشته باشد.

(C)در مخازنی که در قسمت Seal فضای تجمع بخارات را ندارند، به شنت نیاز نیست.

(D) در جایی که Seal با Weather Shield فلزی پوشانده شده است، این پوشش باید در تماس مداوم با بدنه مخزن باشد.

(E) هنگامی که سقف شناوری مجهز به Primary Seal و Secondary Seal است، فضای بین این دو می‌تواند حاوی مخلوط بخارات قابل‌اشتعال و هوا باشد که در محدوده اشتعال‌پذیری قرار دارد.

بنابراین اگر طراحی این قبیل سیستم‌های Seal مواد رسانا را از لحاظ الکتریکی پیوسته نموده و شکاف جرقه‌زدن در داخل این فضا وجود داشته یا بر اثر حرکت سقف می‌تواند ایجاد گردد.

شنت‌ها بایستی به‌گونه‌ای نصب شوند که بطور مستقیم با بدنه مخزن در بالای Secondary Seal تماس داشته باشند.

(F) فاصله بین شنت‌ها نباید بیشتر از ۳ متر باشد.

و باید به‌گونه‌ای نصب گردند که تماس فلزی سقف شناور و بدنه مخزن در تمامی موقعیت‌های عملیاتی سقف شناور حفظ و برقرار باشد.

API RP 545: رویه توصیه‌شده (RP) به‌منظور حفاظت در برابر صاعقه مخازن ذخیره روزمینی که حاوی مایعات قابل‌اشتعال‌ند.

برخی از بندهای این رویه به شرح زیر است:

۱٫۱ –کاربرد: این رویه برای تمامی مخازنی که درAPI 650 (مخازن جوش‌شده برای ذخیره نفت) توصیف شده‌اند، کاربرد دارد.

۴- حفاظت از انواع خاصی از مخازن

۲٫۴- مخازن با سقف شناور خارجی

۱٫۱٫۲٫۴- شنت‌ها به‌منظور رسانش الکتریکی

۱٫۱٫۱٫۲٫۴- شنت‌ها به‌منظور هدایت الکتریکی جریان صاعقه در دوره سریع و میانی بکار می‌روند.

۲٫۱٫۱٫۲٫۴- تعداد و نحوه قراردادن نقطه تماس شنت‌ها با بدنه مخزن باید حداقل ۳۰ سانتی‌متر زیر سطح مایع باشد.

شنت‌ها باید مسیری به اندازه کافی کوتاه و مستقیم بین سقف شناور رسانا و بدنه مخزن ایجاد نمایند.

فاصله شنت‌ها از یکدیگر، دور تا دور سقف نباید بیش از ۳ متر باشد.

هنگامی که مخازن موجود با شنت‌های مستغرق به‌روز شدند، شنت‌های بالای DECK باید برداشته شود.

۳٫۱٫۱٫۲٫۴- سطح مقطع عرضی

– حداقل پهنا و جنس شنت‌ها باید هادی‌هایی باشند از جنس فولاد ضدزنگ آستنیتی، با سطح مقطع عرضی حداقل ۲۰ میلی‌متر مربع یا جنس دیگری که هدایت جریان و مقاومت خوردگی معادل داشته باشد.

پهنای حداقل شنت باید ۵۱ میلی‌متر باشد.

شنت‌ها باید به اندازه کافی کوتاه باشند تا اجازه عملکرد به Seal سقف شناور بدهند.

شنت‌ها باید دارای حداقل طول ضروری برای تماس مداوم با بدنه مخزن، در تمام حالات حرکت سقف شناور، براساس طراحی باشند.

۲٫۱٫۲٫۴- هدایت‌کننده‌های جنبی (Bypass)

۱٫۲٫۱٫۲٫۴- هدایت‌کننده‌های جنبی برای هدایت جریان صاعقه در دوره میانی و طولانی استفاده می‌شوند.

۲٫۲٫۱٫۲٫۴- تعداد، طول و مقاومت الکتریکی سقف شناور باید بوسیله یک اتصال الکتریکی مستقیم از طریق تعداد مناسبی هدایت‌کننده‌های جانبی به بدنه مخزن وصل گردد.

هر هدایت‌کننده شامل اتصالات باید مقاومت الکتریکی سر به سر حداکثر ۰۳/۰ اهم داشته باشد.

هدایت‌کننده‌های جنبی باید کوتاه‌ترین طول لازم را داشته باشند تا اجازه حرکت کامل سقف شناور را بدهند.

حداقل دو هدایت‌کننده‌های جانبی دورتادور سقف نصب گردد که فاصله بین آنها بیش از ۳۰ متر نباشد.

۲٫۲٫۴- مسیرهای هدایت‌کننده موازی هر یک از اجزاء Seal که بطور کامل مستغرق نباشد.

شامل: فنر، قیچی، MembraneSeal و غیره باید به لحاظ الکتریکی از سقف عایق شده باشند.

سطح عایق‌شدن باید ۱ کیلوولت یا بیشتر باشد.

توجه: این مسئله به جریان تخلیه صاعقه جاری از سقف به بدنه مخزن اجازه می‌دهد تا مسیر ترجیحی شنت‌ها و هدایت‌کننده جانبی را برگزینند.

۳٫۲٫۴- عایق‌نمودن Gauge Pole یا Guide Pole هر جزء از Guide Pole که به سقف شناور مخزن رخنه کرده باشد، باید به لحاظ الکتریکی عایق شود.

سطح عایق‌شدن باید ۱ کیلوولت یا بیشتر باشد.

توجه: این مسئله به جریان تخلیه صاعقه جاری از سقف به بدنه مخزن اجازه می‌دهد تا مسیر ترجیحی شنت‌ها و هدایت‌کننده جانبی را برگزینند.

۶- الزامات بازرسی و نگهداری تمامی متعلقات اتصال کوتاه و اتصال به زمین، باید در انطباق با API 653 بازرسی و نگهداری شوند.

بررسی یک تحقیق شنت و بدنه مخزن بوسیله انعطاف شنت به یکدیگر وصل هستند.

اما بنا به هر دلیلی دستیابی به اتصال الکتریکی خوب با بدنه مخزن سخت است.

اجزاء سنگین نفت خام مثل: واکس، تار، پارافین و غیره می‌توانند پوششی را روی سطح داخلی بدنه ایجاد نمایند که مانعی عایق بین شنت و بدنه شکل می‌گیرد.

اگر سطح داخلی بدنه مخزن رنگ شده باشد نیز همین اتفاق می‌افتد.

زنگ‌زدگی سطح داخلی، اتصالی‌ای با مقاومت بالا بین شنت و بدنه ایجاد می‌کند.

مخازن بزرگ نوعاً به اندازه چندین اینچ از حالت مدور خارجند.

در ابعادی که درازتر باشند، شنت از بدنه دور می‌شود.

بنابراین اگر شنت‌ها و لوازم، تماس کامل با بدنه نداشته باشند، طی اصابت صاعقه، بارهای مجاور جرقه را بین شنت و بدنه مخزن ایجاد می‌کنند.

که درصورت وجود مخلوط قابل‌اشتعال، آتش‌سوزی مخزن رخ می‌‌دهد.

ساختار Primary Mechanical Seal با شنت مشابه است، چون اساساً با قطعات فلزی ساخته می‌شوند.

اما این قطعات فلزی نمی‌توانند اتصال الکتریکی قابل‌اطمینان را تضمین نمایند.

در نتیجه، شکاف‌های تخلیه بار الکتریکی بین Sealing Shoe و بدنه مخزن تشکیل می‌شود.

از طرفی مدوربودن بدنه مخزن بر عملکرد Mechanical Seal موثر است.

تمامی دلایل ذکرشده فوق، ما را به سمت غلظت گاز و نفت موجود در فضای بین Primary و Secondary Seal هدایت می‌کند.

جایی که غلظت به اندازه کافی بالاست تا به محدوده انفجار برسد.

فضای بین guide pole و سقف شناور، به سادگی شکاف تخلیه بار الکتریکی را شکل می‌دهد.

و غلظت بخارات در این قسمت به دلیل نشتی، می‌توانند هنگام اصابت صاعقه موجب آتش‌سوزی مخزن گردد.

مطالعه تجربی این تحقیق یک مخزن سقف شناور کوچک به‌عنوان مدل ساخته شد.

و شبیه‌سازی اصابت صاعقه و جرقه‌زدن شنت‌ها در اثر تخلیه بار در آزمایشگاه انجام پذیرفت.

قطر این مخزن ۲ متر و سقف شناور آن ۶/۱ متر بود.

شنت‌ها از قطعات فولاد ضدزنگ الاستیک انتخاب شد که دارای ضخامت ۱ میلی‌متر، طول ۳۰۰ میلی‌متر و پهنای ۱۵ میلی‌متر بوده و با دور تا دور بدنه مخزن در تماس بودند.

مدل مخزن سقف شناور مورد آزمایش نتیجه آزمایش نتیجه آزمایش نشان داد که یک شنت که با انعطاف خود به بدنه مخزن چسبیده بود، هنگامی‌که جریان صاعقه ۳۵۰/۱۰ میکروثانیه یا ۲۰/۸ میکروثانیه به پیک ۴۰۰ آمپر رسید، تولید جرقه نمود.

با بزرگ‌شدن جریان صاعقه، سطح تخلیه جرقه شنت‌ها افزایش یافت.

منبع:msdco.ir