Требования к заземлению трубопроводов нефтепродуктов
На кусте скважин имеется подземная емкость производственных стоков. Для откачивания нефтесодержащих производственных стоков применяется автоцистерна.
Какие нормативы регламентируют необходимость и способ заземления данной автоцистерны при откачивании производственных стоков (взрывоопасная смесь)?
Необходимо ли использование устройства заземления автоцистерн, имеющее постоянный контроль цепи заземления автоцистерны и подачу светового сигнала, разрешающего откачку?
Нижеприведенные нормативы не указывают на необходимость применения устройства заземления автоцистерн:
- Правила защиты от статического электричества в производствах химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности
- Глава II-2. Отвод зарядов путем заземления
- II-2-11. Автоцистерны, а также танки наливных судов, находящиеся под наливом и сливом сжиженных горючих газов и пожароопасных жидкостей, в течение всего времени заполнения и опорожнения должны быть присоединены к заземляющему устройству.
- 6.7 Автотранспортная цистерна должна иметь устройства для отвода статического электричества как при наливе (сливе) продукта, так и в движении. Сопротивление заземляющего устройства автоцистерны совместно с контуром заземления должно быть не более 100 Ом.
- 6.16 На автоцистерне с левой стороны должна быть табличка с предупреждающей надписью: «При наполнении (опорожнении) топливом автоцистерна должна быть заземлена».
Несмотря на то, что соответствующие требования к проведению операций по закачке нефтесодержащих стоков в емкость автоцистерны не установлены, в связи с возможностью образования разрядов статического электричества заземлять такие автоцистерны рекомендуется (без реализации решения по блокировке процесса наполнения автоцистерны).
В соответствии с определением, данным ГОСТ 26098-87 «Нефтепродукты. Термины и определения», нефтепродукт – это готовый продукт, полученный при переработке газоконденсатного, углеводородного и химического сырья.
Несмотря на то, что с учетом данного определения нефтесодержащие стоки к нефтепродуктам отнести нельзя, представляется, что приведенные в запросе нормы соответствующие требования к заземлению автоцистерн устанавливают.
Аналогичные требования установлены и более актуальными нормативными документами.
В частности, пункт 878 ФНП «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности», утв. Приказом Ростехнадзора № 534 от 15.12.2020 определено, что стояки для налива автомобильных цистерн должны иметь заземляющие устройства, представляющие собой металлические проводники, электрически присоединенные одним концом к заземлителю, другим к наливному стояку. Они также должны иметь устройство контроля цепи заземления, которое должно срабатывать на отключение насосов в случае разрыва цепи заземления.
Корпусы автомобильных или железнодорожных цистерн перед проведением слива и налива должны быть заземлены.
Представляется, что данные требования распространяются на операции по сливу-наливу жидкого углеводородного сырья, так как помещено в подразделе «Сливоналивные эстакады».
Пунктом 51 ФНП «Правила промышленной безопасности складов нефти и нефтепродуктов», утв. Приказом Ростехнадзора № 529 от 15.12.2020 также установлено, что автомобильные цистерны, стоящие под сливом-наливом на автомобильных наливных станциях, пунктах, должны быть заземлены. При отсутствии замкнутой электрической цепи «заземляющее устройство — автомобильная цистерна» автомобильные сливоналивные станции и пункты должны быть оборудованы блокировкой, исключающей возможность запуска насосов для перекачки нефтепродуктов.
Пунктом 135 Правил по охране труда при хранении, транспортировании и реализации нефтепродуктов, утв. Приказом Минтруда России № 915н от 16.12.2020 установлено, что присоединяться к заземлителям должны автоцистерны во время операций слива-налива легковоспламеняющихся и горючих нефтепродуктов. При этом автоцистерны, стоящие под сливом-наливом, должны быть заземлены с наличием блокировки, исключающей возможность запуска насосов для перекачки нефтепродуктов при отсутствии замкнутой электрической цепи «заземляющее устройство — цистерна» (пункт 139 Правил).
Таким образом, требования о заземлении, включая блокировку налива, предъявляются к транспортным средствам, задействованным в выполнении операций по сливу и наливу нефти и нефтепродуктов.
Используемые нормативные источники
- Правила защиты от статического электричества в производствах химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности
- ГОСТ 33666-2015. Автомобильные транспортные средства для транспортирования и заправки нефтепродуктов. Технические требования
- ГОСТ 26098-84. Нефтепродукты. Термины и определения
- Приказ 534. Об утверждении федеральных норм и правил в области промышленной безопасности ‘Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности’
- Приказ 529. Об утверждении федеральных норм и правил в области промышленной безопасности ‘Правила промышленной безопасности складов нефти и нефтепродуктов’
- Приказ 915н. Об утверждении Правил по охране труда при хранении, транспортировании и реализации нефтепродуктов
Защита от молнии и заземление резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов. Анализ Руководства по безопасности для нефтебаз и складов нефтепродуктов
К объектам, где хранятся нефть и нефтепродукты, предъявляются особые требования по защите от действия молнии, статического электричества и прочих явлений, способных вызвать сильный нагрев проводящих элементов, либо искрение. На протяжении многих лет основным документом, регламентирующим проектирование молниезащиты и заземления в подобных местах, был РД 153-39.4-078-01 «Правила технической эксплуатации резервуаров магистральных нефтепроводов и нефтебаз» (далее — РД). В последующие годы нефтяная отрасль в нашей стране получила значительное развитие, что потребовало принятия новых норм по молниезащите и заземлению. Приказом Ростехнадзора от 26.12.2012, № 777 было введено в действие “Руководство по безопасности для нефтебаз и складов нефтепродуктов” (далее — Руководство). При этом некоторое время оба документа действовали одновременно, но в конце 2015 г. действие РД 153-39.4-078-01 было прекращено.
Сравнение старых и новых норм
При проведении модернизации хранилищ нефти и нефтепродуктов, а также при использовании типовых проектов, разработанных ранее 2016 г. необходимо знать, чем новые нормы, изложенные в Руководстве, отличаются от прежних.
Неизменным осталась рекомендация защищать отдельно стоящими молниеприемниками резервуарные парки вместимостью более 100 тыс. куб. м (п. 78 Руководства и п. 5.1.3 РД). Соединения молниеприемников с токоотводами, а также токоотводов с заземлителями по-прежнему должны выполняться сваркой или зажимами с переходным сопротивлением не более 0,05 Ом (пункты 84 Руководства и 5.1.8 РД).
В отличие от РД, в Руководстве детально описывается защита резервуарных парков вместимостью менее 100 тыс. куб. м (п. 79). Если толщина крыши резервуара менее 4 мм, то также следует использовать отдельно стоящие молниеотводы, либо молниеотводы, смонтированные на самом резервуаре. В том случае, если толщина крыши больше 4 мм, а единичный резервуар по объему меньше 200 куб. м, вне зависимости от толщины крыши, то молниезащита посредством присоединения корпуса резервуара к заземлению.
П. 80 Руководства описывает молниезащиту дыхательной арматуры резервуаров от прямых молнии, а п. 81 — молниезащиту очистных сооружений. Ничего этого не было в РД.
В отличие от РД, более современное Руководство описывает защиту и от вторичного действия молнии. П. 82 требует, по сути, подключать металлические элементы к единому контуру заземления объекта, а также обеспечивать сопротивление соединений в трубопроводах и других протяженных объектов на уровне не более 0,03 Ом. П. 92 описывает меры по предотвращению электромагнитной индукции между трубопроводами и другими протяженными предметами, что может стать причиной сильного нагрева и даже искрения, и, как следствия — пожара или взрыва.
По-разному в РД и Руководстве реализован подход к обустройству и обслуживанию молниеприемников и заземления для молниезащиты. В п. 5.1.8 РД описаны допустимые варианты конструкции молниеприемников, а в п. 5.1.9 — конструкция заземлителей для молниезащиты. Руководство никак не регламентирует конструкцию молниеприемников и заземлителей, тем не менее, рекомендует обосновать их выбор в конструкторской документации (п. 77).
Еще более интересная ситуация складывается с проверкой системы молниезащиты. РД требует проверять всю систему раз в год, накануне сезона гроз. В Руководстве никак не регламентируется частота проверки молниеприемников, а проверка токоотводов и заземлителей должна осуществляться 1 раз в 5 лет. При этом каждый год нужно выборочно проверять на предмет коррозии токоотводы и заземлители. Для заземлителей дается четкий критерий, когда нужно производить замену — поражение коррозией более 25% площади поперечного сечения, а вот для токоотводов в Руководстве такого четкого критерия, к сожалению, не дается.
Больше внимания защите от статического электричества!
В Руководстве более подробно прописаны требования к противодействию статическому электричеству в системах налива нефтепродуктов. Можно сказать, что это тот самый случай, когда «правила написаны кровью», то есть учтен отечественный и мировой опыт аварий, связанных со статическим электричеством.
Требования к заземлению для отвода статического электричества остались прежними, в частности, сопротивление между металлическим элементом конструкции и магистралью заземления не должно превышать 10 Ом. Хотя все заземления на объекте, как правило, должны объединяться в единый контур, Руководство, тем не менее, допускает существование отдельного заземления только для отвода статического электричества. Сопротивление данного заземления не должно превышать 100 Ом.
Важным для обеспечения безопасности является следующее положение Руководства: «П. 8.10 Учитывая конструкцию сливоналивных устройств, элементы которых соединены шарнирами с сальниковыми уплотнениями, изготовленными из неметаллических материалов, рекомендуется в каждую смену визуально проверять заземление, не допуская нарушения единого контура. При обнаружении нарушения единого контура эксплуатация сливоналивных устройств до устранения нарушения не рекомендуется.»
При заливе авиационного керосина в цистерну требуется использовать сочлененные трубы из алюминия во избежании искрения из-за действия статического электричества
Ситуацию налива авиационного керосина регламентирует п. 8.11, требующий использовать соединительные шарнирно сочлененные трубы из алюминия, поскольку именно такая конструкция исключает искрообразование при стыковке наливного устройства с фланцем автоцистерны.
Согласно п. 8.18 цистерны, трубопроводы и наливные устройства должны быть оснащены заземлением. П. 87 содержит детальный список из 9 позиций, что конкретно следует заземлить. Следует отметить, что похожее требование есть и в п. 5.3.2 РД, но там ограничились общим понятием «все электропроводные узлы», когда в Руководстве дан четкий список узлов, требующих заземления.
Раздел XIII в Руководстве в значительной степени посвящен вопросам защиты от статического электричества при эксплуатации. Для сравнения, в РД была отсылка к соответствующей отраслевой инструкции, теперь же устройство переходных мостиков, выбор обуви обслуживающим персоналом и т. п. описаны непосредственно в едином Руководстве.
Другие нормативные документы
Помимо Руководства, есть и некоторые другие нормативные акты, описывающие молниезащиту и заземление резервуаров.
В частности, к ним относятся внутренние документы нефтяных компаний. Например, в компании «Роснефть» действуют «Правила технической эксплуатации нефтебаз». В них есть раздел, посвященный системам молниезащиты. Причем конструкция таких систем, включая молниеприемник, токоотвод и заземлитель, там детально описана. Также есть раздел, посвященный мероприятиям по защите от статического электричества. Свои нормы, описывающие защиту резервуаров от молнии и статического электричества есть и у компании «Транснефть».
Крупнейшие нефтяные компании имеют собственные внутренние правила по защите нефтяных резервуаров, не противоречащие федеральным
До сих пор действуют «Правила по охране труда при эксплуатации нефтебаз и автозаправочных станций ПОТ Р О-112-001-95», утвержденные Минтопэнерго РФ 18.09.95, N 191. В них п. 5.2 описывает молниезащиту, а п. 5.3 — защиту от статического электричества. Следует отметить, что из федеральных документов эти правила являются наиболее старыми и к ним вряд ли стоит прибегать при проектировании.
Более современными являются «ПБ 09-560-03 Правила промышленной безопасности нефтебаз и складов нефтепродуктов» введенные постановлением Госгортехнадзора в 2003 г. Но приведенные там требования, по сути, идентичны вышедшему позже Руководству.
Выводы
При создании и модернизации систем защиты нефтехранилищ от действия молнии, а также статического электричества, следует ориентироваться в основном на Руководство. Однако, следует иметь в виду, что там нет конкретных норм по конструкции элементов молниезащиты. Для крупных нефтяных компаний это не проблема — у них есть собственные нормы по системам молниезащиты. Если же у вас, например, небольшая сеть автозаправок, то придется обосновывать выбранное решение в технической документации, согласно п. 77 Руководства. При этом можно отталкиваться от норм старого РД, тем не менее, это не отменяет необходимости в техническом обосновании, так как данный РД уже не действует. Вот почему для проектирования систем защиты нефтяных резервуаров от молнии и статического электричества следует обратиться к опытным профессионалам, например, специалистам Технического центра Zandz.com. Специалисты подберут вам современное решение, которое будет соответствовать действующим нормам по безопасности.
Заземление технологических трубопроводов
На первый взгляд между трубопроводами и электроустановками нет ничего общего. Но магистрали, проложенные под землей, подвержены воздействию блуждающих токов, а при наземной прокладке всегда существует опасность удара молнии.
В инженерных сетях при работе накапливается статическое напряжение. При трении непроводящих материалов возникают электрические заряды, постепенно они концентрируются в стенке трубы. Низкая проводимость топлива, загрязнения, турбулентность – факторы, увеличивающие потенциал. Статическое поле вокруг трубопровода представляет опасность для людей, а накопление критического заряда приводит к воспламенению от искры.
Узел заземления подземных трубопроводов
Основной документ, регламентирующий способы заземления трубопроводов: ПУЭ – «Правила устройства электроустановок». Кроме этого, требования к защите трубопроводов предусмотрены многочисленными нормативными актами:
- МЭК 62305 (IEC 62305) – Международный электротехнический стандарт «Молниезащита»;
- П. 3.3. ПБ 09-560-03 – Правила промышленной безопасности нефтебаз и складов нефтепродуктов;
- ГОСТ Р 50571.5.54-2013/МЭК 60364-5-54:2011 – Электроустановки низковольтные и др.
Основные правила заземления трубопроводов:
- непрерывность цепи;
- тип заземляющего контура должен соответствовать характеристикам грунта и току растекания;
- не менее двух точек соединения трубопровода с контуром заземления.
При резьбовом соединении цепь непрерывна. В местах установки фланцев и монтажа оборудования необходимо позаботиться о проводниках. Количество точек заземления зависит от протяженности и технических особенностей инженерной сети.
Заземление фланцевых соединений трубопровода
Чаще всего для электрического соединения участков трубопровода используют межфланцевые перемычки из меди ПуГВ или ПВЗ. На концах провода закреплены наконечники, которые монтируются с помощью болтового соединения или сварки.
Для заземления всей конструкции крепят токоотводящие медные полосы. Места и методы соединения заземляющих проводников должны быть такими, чтобы при разъединении для ремонтных работ расчетные значения были безопасными. Следует отметить, что при ошибках в устройстве заземления, возможна некорректная работа или отключение автоматики. По окончании монтажных работ замеряют электросопротивление и подписывают акт освидетельствования.
Заземление эстакады трубопровода
Наземный трубопровод представляет собой единую конструкцию, отдельные элементы которой имеют разное электросопротивление. Согласно п. 386 «Правил безопасности в нефтяной и газовой промышленности», эстакады каждые 200-300 метров соединяют с трубопроводами и заземляют.
Узел заземления наземных трубопроводов
При расчете заземления учитывают совокупность влияния следующих элементов:
- металлоконструкций;
- металлических труб;
- материала изоляции;
- питающей линии;
- системы молниезащиты;
- мест пересечения с линиями электропередач;
- состава грунта.
Токоотводы систем молниезащиты иногда соединяют с обычным контуром, таким образом, энергия молнии равномерно распределяется между токоотводами. Часто выполнить требования регламентов по данной технологии невозможно и специалисты применяют очаговые устройства. При пересечении с линией электропередач создают заземление в районе двух опор трубопровода, затем обе точки соединяют между собой.
Для снятия избыточных напряжений применяют систему уравнивания потенциалов – совокупность соединений, обеспечивающую равномерное распределение заряда. После монтажа всех устройств и установки распределительных щитков, замеряют сопротивление. Предельные значения регламентируются проектом.
Заземление технологических трубопроводов: правила, особенности, материалы
Подземные и надземные трубопроводы подвержены воздействию электрических зарядов. В первом случае это статическое электричество, которое накапливается в грунте, во втором – разряды молний и др. Очень важно избежать воздействия электричества, как на сам трубопровод, так и на среду, транспортируемую внутри него. Для этих целей выполняется заземление трубопроводов. Данная операция защищает металлические конструкции магистрали от воздействия электрического тока и продлевает срок их службы.
Правила заземления трубопроводов
Согласно требованиям ГОСТ, заземление трубопроводов необходимо проводить в обязательном порядке, независимо от того, из какого материала изготовлены трубы и какое вещество по ним транспортируется. Данное мероприятие повышает уровень безопасности при эксплуатации подобных конструкций. В первую очередь заземление трубопровода выполняется для защиты труб и среды, которая перекачивается по ним. Если же не выполнить данную операцию, то оборудование не будет допущено к эксплуатации. Данное требование указано в «Правилах устройства электроустановок» (ПУЭ).
Чтобы выполнить заземление трубомагистрали, потребуется присоединить металлическую полоску, которая проводит ток, к заземлённому металлическому предмету – токоприёмнику. Обычно в роли токоприёмника выступает массивная пластина, которая впоследствии рассеивает электрический заряд.
Заземление необходимо делать каждые 20 метров трубомагистрали. Площадь сечения проводника подбирается, исходя из определённого типа трубопровода и грунта. Также при расчёте заземления необходимо учитывать влияние ряда элементов:
- материала изоляции;
- мест пересечения с линиями электропередач;
- питающей линии.
Если магистраль изготовлена из бумажно-металлической трубы, то металл соединяется между собой и с электроприёмником.
Особенности и требования по проведению монтажных работ по заземлению
На данный момент существует несколько типов систем заземления. Все они имеют свои особенности, преимущества и недостатки. Их выбор в первую очередь зависит от типа и условий эксплуатации трубопровода. Магистрали, которые располагаются в помещениях, подключаются к заземлителю самих сооружений и к установленным контурам. Точно также заземляются трубостойки (металлические опоры из труб), которые выступают в роли поддерживающих устройств в тепломагистралях.
При заземлении технологических магистралей монтируются искусственные контуры. Проводник тока крепится металлическими кожухами, оснащёнными болтовым соединением. Чтобы крепление было максимально надёжным, поверхность металла в местах контакта необходимо зачистить, удалив ржавчину, грязь, масляные и иные пятна. Это улучшает фиксацию элементов, а также самым увеличивает срок службы конструкции.
Согласно требованиям заземления трубопровода, сечение проводника должно отвечать следующим требованиям:
- для проводников из меди, которые не имеют механической защиты – от 4 квадратных миллиметров;
- для проводников, оснащённых механической защитой – от 2,5 квадратных миллиметров;
- площадь сечения алюминиевых проводников должна составлять как минимум 16 квадратных миллиметров.
Сопротивление контура также должно отвечать определённым требованиям:
- Для однофазной электросети: 5-10-20 Ом, если линейное напряжение составляет 380-220-127 В соответственно.
- Для трёхфазной электросети: 5-10-20 Ом, если линейное напряжение составляет 660-380-220 В соответственно.
При выполнении заземления необходимо использовать перемычки из гибкой медной проволоки. Медь обеспечивает непрерывную металлическую связь и тем самым обеспечивает эффективный отвод электрического тока в любой момент времени. Если проволока будет негибкой, то существует высокая вероятность, что она деформируется или повредится в процессе монтажа и эксплуатации.
Для изготовления медных перемычек используется проволока марок ПуГВ либо ПВ3. С обеих сторон проволока опрессовывается и на неё монтируются наконечники, которые крепятся к магистрали при помощи болтового соединения.
Чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию металлических конструкций, монтируемых на крышах зданий, они и трубостойки соединяются с молниеотводом при помощи болтового соединения или просто привариваются к конструкции.
Заземление взрыво- и пожароопасных участков трубопроводов
Трубопроводы бывают различных видов, конструкций и имеют различное предназначение. Все эти факторы и определяют требования к их эксплуатации и защиты. Если в трубопроводе транспортируются пожароопасные или взрывоопасные вещества, то к таким конструкциям предъявляются дополнительные требования к безопасности. В данном случае основными заземлителями выступают искусственные контуры, а естественные заземлители выступают лишь в роли дополнительных устройств.
Изоляция и её влияние на заземление
Наличие изоляции может в значительной мере влиять на особенности эксплуатации трубопровода и характеристики заземления. Был проведен ряд исследований, во время которых получены следующие данные: битумная изоляция может влиять на уровень заземления, но в то же время данный показатель напрямую зависит от разницы потенциалов в грунте и трубопроводе. Если разница составляет 200-500 Вольт, то в дефектных местах возникает тлеющий разряд, который негативно влияет на сопротивление заземления. Иными словами, уменьшает его. Если же разница составляет более 1000 Вольт, то может возникать дуговой заряд, который очень сильно снижает сопротивление заземления.
Ремонт заземлителей
Работы, связанные с системами заземления, бывают нескольких видов:
- Визуальный осмотр конструкций, расположенных над землёй. Позволяет определить видимые повреждения конструкций, например, нарушение целостности, коррозию и т.д.
- Осмотр частей, расположенных в почве (проводится со вскрытием грунта).
- Контрольные измерения. Позволяют понять, насколько текущие характеристики отличаются от рекомендованных.
- Ремонт. Проводится при нарушении работоспособности системы.
Срок проведения работ и их объём прописан в «ПТЭЭП». Согласно требованиям, указанным в данном документе, визуальный осмотр необходимо проводить каждые полгода, со вскрытием грунта – 1 раз в год. Контрольные измерения также необходимо проводить как минимум 1 раз в год. Также они проводятся после реконструкции системы заземления.
Во время ремонта выполняются следующие операции:
- Предварительная диагностика.
- Проварка сварных швов и соединений.
- Протяжка болтов.
- Замена элементов, покрытых ржавчиной или имеющих механические повреждения.
Замене подлежат элементы и конструкции, у которых повреждены как минимум 50% полезной площади сечения. Во время диагностики контур отсоединяется, после чего специалист проводит полную проверку всех элементов электроцепи.
Заключение
Заземление трубопровода – это обязательная операция, которая защищает трубы и транспортируемую среду от разрядов тока. Она не только повышает безопасность эксплуатации магистрали, но и увеличивает срок его службы, а также исключает повреждение перекачиваемых веществ. Заземление защищает трубопровод от статического электричества, молнии и прочих электрических разрядов.
Как правило, такая система работает достаточно долго. Особенно это касается тех систем, которые расположены внутри зданий и помещений. Но даже они нуждаются в периодической диагностике и ремонте. Если же не заменять повреждённые элементы на новые, то такая система не будет работать со 100-ной эффективностью. Следите, чтобы все части плотно примыкали друг к другу, не имели ржавчины и других изъянов.
- Глава II-2. Отвод зарядов путем заземления