Мълниезащита на резервоари в нефтената и газовата индустрия

• В допълнение към директното възпламеняване, мълниите могат да причинят вторично искрене в оборудване, което е относително отдалечено от мястото на попадение
  
  
• От ключово значение е всички метални компоненти да бъдат свързани, за да се избегне разлика в напреженовия потенциал, която може да доведе до дъгов разряд
  
  
• В случай на резервоар с плаващ покрив е важно да се осигури пряка електрическа връзка между плаващия покрив и корпуса на резервоара

Мълниите са често срещан природен феномен, който се случва приблизително 1,4 милиарда пъти всяка година. Те могат да се появят между противоположно заредени електростатични заряди, натрупали се в облак, и земята. Разликата в напреженовия потенциал може да бъде между 10 и 100 милиона волта, а пиковите токове обикновено са около 30 000 ампера. Преките попадения на мълнии могат да доведат до директно възпламеняване на запалими материали, както и до тежки повреди на обектите, попадащи на пътя им, чрез комбинация от топлина и механична сила. В допълнение към директното възпламеняване, мълниите могат да причинят и вторично искрене в оборудване, което е относително отдалечено от мястото на попадение. Дори при предприемането на всички познати предпазни мерки, предотвратяването и разсейването на директни попадения на мълнии не могат да бъдат напълно гарантирани.

Защо рискът е висок

Заплахата от попадение на мълния е постоянна причина за безпокойство, що се отнася до съоръженията за съхранение на нефт и газ. Тези огромни резервоари, съдържащи ценни и запалими ресурси, са податливи на преки попадения на мълнии, както и на разрушителните последствия от паднали в близост до тях мълнии. Доброто разбиране на това колко значимо е внедряването на ефективни мерки за мълниезащита е от първостепенно значение за предпазването на активите и заобикалящата ги среда.

Съоръженията в нефтената и газовата индустрия са особено податливи на попадения на мълнии поради комбинация от фактори, повишаващи риска. Тези инсталации често включват структури като резервоари за съхранение, тръбопроводи и кули, които по естествен път привличат мълнии заради голямата си височина, превръщаща ги в предпочитан път за разряд.

В допълнение, наличието на запалими материали, като нефт и газ, увеличава потенциала за тежки щети и катастрофални последствия в случай на попадение на мълния. Летливият характер на тези вещества повишава необходимостта от ефективна мълниезащита с цел свеждане до минимум на риска от пожар, взрив и отрицателни въздействия върху околната среда.

Освен това, съоръженията за преработка и съхранение на нефт и газ често са разположени в открити области, далеч от други структури или природни дадености, които биха могли да привлекат мълниите. Тази изолираност увеличава експозицията им на попадения на мълнии, както и последващите опасности, свързани с тях.

Какво става при попадение на мълния

Когато едно съоръжение в нефтената и газовата индустрия бъде ударено от мълния, възникват няколко риска и последствия. Най-непосредственият и съществен риск е възпламеняването на запалими материали, като нефт, газ и други въглеводородни продукти. Попадението на мълния може да доведе до внезапно и интензивно освобождаване на енергия, водещо до пожари или експлозии в рамките на съоръжението. В резултат се стига до съществени щети, загуба на активи и излагане на живота на работниците на опасност.

Попаденията на мълнии могат да причинят и структурни повреди на различни компоненти от съоръжението, включително резервоари, тръбопроводи, електрически системи и оборудване. Огромното количество енергия от една мълния може да разруши или отслаби металните структури, което води до течове, пробиви или дори срутване.

Мълниите могат да индуцират пренапрежения или да създадат смущения, нарушаващи функционирането на електрическите системи на съоръжението. Внезапните пренапрежения могат да повредят електрическо оборудване, трансформатори и системи за управление, което може да доведе до прекъсвания на захранването, неизправности при оборудването и създаване на потенциални рискове за безопасността.

Ако мълния удари резервоар, съдържащ нефт, това може да доведе до разливи или течове, които да замърсят околната среда. Тези разливи могат да замърсят почвата, водни тела и околните екосистеми, нанасяйки дългосрочни екологични щети, изискващи широкообхватни усилия за възстановяване.

Мълниите, паднали в близост до съоръжения от нефтената и газовата индустрия, представляват риск за безопасността на работниците. Електрическите разряди от мълнии могат да преминават през проводящи материали, включително метални структури и оборудване, което има потенциала да доведе до наранявания или фатален край. Допълнителна опасност са разразяващите се пожари, взривове или структурни повреди, които застрашават персонала, работещ в съоръжението.

В резултат от попадението на мълния, впоследствие трябва да се проведат ремонти, инспекции и оценки, за да може да се гарантират интегритетът и безопасността на съоръжението. Свързаните с тези дейности престои могат да нарушат производствените графици, което да доведе до финансови загуби, неустойки и негативно влияние върху репутацията на съоръжението.

Мерки за мълниезащита

Има няколко мерки, които могат да бъдат предприети за защита на инфраструктура с критично значение и ценно съдържание от катастрофални събития с мълнии. Изключително важно е да се гарантира, че резервоарите са заземени правилно. Това ще спомогне за разсейване на електрическия заряд от мълнията и ще намали риска от нанасяне на щети. В допълнение към заземяването, е от ключово значение всички метални компоненти да бъдат свързани, за да се избегне разлика в напреженовия потенциал, която може да доведе до дъгов разряд.

В случай на резервоар с плаващ покрив е важно да се осигури пряка електрическа връзка между плаващия покрив и корпуса на резервоара. Тази електрическа връзка с нисък импеданс се осъществява чрез инсталирането на серия от проводници по периметъра на корпуса на резервоара.
Друга важна стъпка е инсталирането на мълниезащитни системи на резервоарите и други структури с критично значение. Тези системи осигуряват път за безопасно протичане на тока от мълнията в земята, предотвратявайки нанасянето на щети върху самата структура и нейното съдържание.

Ограничаване на опасността от пожар

Изграждането и експлоатацията на резервоари в съответствие с индустриалните стандарти и препоръчителните практики ефективно редуцира риска от възникване на пожари, причинени от попадения на мълнии. Голяма част от възникналите вследствие на мълнии пожари в действителност са причинени от практики по проектиране, употреба и поддръжка на резервоарите, неотговарящи на стандартите. Макар попадението на мълния вероятно да не е могло да бъде избегнато, тези недостатъци са довели до наличието на запалима атмосфера там, където не трябва да има такава, или до електрическа дъга в резултат на неправилно свързване и заземяване на токопроводящите компоненти на резервоара. Ако тези условия не съществуват, то възникването на пожар е малко вероятно.

При резервоарите с неподвижен покрив вентилационните отвори трябва да са оборудвани с предпазни клапани и/или противопожарни прегради, които регулярно да бъдат инспектирани. Покривните отвори също трябва да бъдат наблюдавани, за да се гарантира, че са затворени и обезопасени. Покривът на резервоарите трябва да се оглежда за отвори, образувани вследствие на ръжда, и изтънели участъци, като при регистриране на такива неизправности, те трябва да бъдат отстранени незабавно. Необходимо е да се гарантира и че свързването на токопроводящите части и заземяването на резервоара е в съответствие с индустриалните практики.

Мерките за ограничаване на риска от пожар при резервоари с външен плаващ покрив трябва да включват програма за инспекция на електрическата връзка между покрива и корпуса и проверка на уплътненията с цел да се минимизира запалимата атмосфера около покрива. Следва да се избягва първоначално пълнене на резервоара, когато покривът е на краката си по време на гръмотевична буря.

При резервоарите с вътрешен плаващ покрив проводящите външни стоманени покриви предпазват от възпламеняване във вътрешността вследствие на искрене в резултат от мълния благодарение на ефекта на Фарадеевия кафез. Поради тази причина при този тип резервоари не е необходимо електрическо свързване на покрива и корпуса за целите на мълниезащитата. Все пак, за да се ограничи рискът от пожар, е необходимо рутинно да се изследва парното пространство на резервоара за концентрацията на запалими вещества, както и регулярно да се проверяват уплътненията.