Повышение безопасности систем хранения нефти путем нейтрализации статического электричества

• Автор: Власова, Екатерина Петровна
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 110 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
РАЗДЕЛ 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ
ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ ЭЛЕКТРИЗАЦИИ В НЕФТЕТРУБОПРОДАХ
1.1. Существующие представления об электризации жидкостей
1.2. Процесс образования электростатических зарядов
РАЗДЕЛ 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ТОКОВ
ЭЛЕКТРИЗАЦИИ В ТРУБОПРОВОДАХ
2.1. Процесс накопления электростатических зарядов в трубопроводе
2.2. Методика расчета тока электризации нефти в трубопроводе
РАЗДЕЛ 3. ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ НЕФТИ И ПАРАМЕТРОВ
НЕФТЕПРОВОДА НА ПРОЦЕССЫ ЭЛЕКТРИЗАЦИИ
3.1. Влияние вязкости нефти на процессы электризации
3.2. Влияние внутреннего диаметра нефтетрубопровода
на процессы электризации
3.3. Влияние температуры на процессы электризации
3.4. Влияние диэлектрической проницаемости на процессы электризации нефти
3.5. Влияние скорости перекачки в трубопроводах
на процессы электризации нефти
3.6. Определение электрического заряда в трубопроводах
3.7. Программа для прогнозирования аварийных ситуаций
РАЗДЕЛ 4. РАЗРАБОТКА СПОСОБА НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ В ПОТОКЕ НЕФТИ

4.1. Меры защиты от статического электричества
4.1.1. Заземление трубопроводов
4.1.2. Увеличение проводимости диэлектрических материалов
4.1.3. Анализ существующих конструкций нейтрализаторов статического электричества
4.2. Конструкция нейтрализации электростатических

зарядов в потоке нефти
4.2.1. Принципиальная схема нейтрализатора электростатических зарядов
4.3. Методика расчета конструкции нейтрализатора
4.3.1. Расчет статора и трехфазной обмотки нейтрализатора
4.3.1.1. Определение радиальных размеров статора
4.3.1.2. Расчет зубцовой зоны и обмотки статора
4.4. Расчет экономической эффективности предложенного устройства
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Важнейшей на сегодняшний день остается проблема обеспечения надежности эксплуатации и безаварийности работы систем хранения нефти. Одной из основных причин возникновения взрывов и пожаров в нефтехранилищах (резервуарах) являются заряды статического электричества, образующиеся в трубопроводе в процессе транспортировки нефти. В результате вносимые вместе с нефтью в резервуар электростатические заряды создают электрическое поле и соответственно условия для возникновения искрового пробоя газового пространства над поверхностью нефти.
Вопросы возникновения статического электричества требуют тщательных исследований и обоснования внедрения новых конструкций и материалов при транспортировке и хранении нефтепродуктов.
Образование электрических зарядов в нефтепродуктах при их движении называется электризацией. Электрические заряды, которые находятся в объеме или на поверхности нефтепродуктов, называются электростатическими. Наиболее сильно электризация проявляется при высоких скоростях транспортирования по трубам. Значимость процессов накопления электростатических зарядов особенно велика, так как электризующими материалами являются легковоспламеняющиеся жидкости. Разряды статического электричества в легковоспламеняющихся средах могут становиться причиной взрывов и пожаров [1].
Опасные проявления статического электричества происходят при следующих условиях:
1. В определенном месте происходит накопление заряда.
2. Заряды создают электрическое поле.
3. Энергия, выделяемая в канале разряда, оказывается больше, чем минимально необходимая энергия для воспламенения среды.

Рисунок 3.1.2 - Зависимость тока электризации от кинематической вязкости нефти
Т=293 К; и— 1 м/с; х = 1000 м; 6Г =2,2 Ф/м; внутренний диаметр трубы 1190 мм.
3.2. Влияние внутреннего диаметра нефтетрубопровода на процессы электризации
На рисунке 3.2.1 показан график зависимости тока электризации нефти в функции длины трубопровода при различных значениях внутреннего диаметра трубы [45]. Как показывают расчеты при возрастании диаметра трубопровода ток электризации возрастает в к раз:
I, 3,97-10 Ь 4,89-10~10
При увеличении внутреннего диаметра трубопровода с dBHl =106 мм по dBHio=l 190 мм ток электризации увеличивается в 8 раз. Таким образом, диаметр трубопровода играет существенную роль в процессах электризации и проведенное исследование позволило оценить конкретную количественную связь.