Топливораздаточная колонка и электростатика

Какие раздаточные рукава наиболее безопасны ?

Бензин от гидравлических блоков ТРК подаётся к раздаточному крану по гибкому резиновому рукаву. Существует два подхода к величине электрического сопротивления рукава, соединяющего раздаточный кран с гидравлической частью колонки:
Первый - согласно требований Европейского стандарта EN13617 и американского стандарта ANSI UL 330-99 - величина электрического сопротивления рукава должна быть в пределах 233000 Ом/м, а на длине 4 м 932000 Ом или 932 кОм. Такие рукава выпускает американская компания «Semperit» и немецкая компания «Elaflex». Они поставляются в Россию в составе ТРК и находятся в эксплуатации.
Второй подход в соответствии с «Правилами защиты от статического электричества в производствах химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности».

Сопротивление заземляющего устройства, предназначенного исключительно для защиты от статического электричества, допускается до 100 Ом. Рукава практически с нулевым электрическим сопротивлением производятся американской компанией «Good Jear» поставляются в Россию, устанавливаются на ТРК и эксплуатируются все типы рукавов указанных фирм имеют российские сертификаты и разрешения Ростехнадзора и т.п.

Какой из указанных подходов является более опасным или оба абсолютно безопасны?

Прежде всего, процесс заправки автомобиля следует разделить на 2 этапа:
Первый - это момент касания металлическим носиком раздаточ-ного крана горловины автомобиля.
Второй - наполнение бензобака продуктом и возникновение при этом электростатических зарядов непосредственно в бензине или диз-топливе, которые, естественно касаясь стенок бензобака, заряжают автомобиль.

При проведении исследований производился замер величины электрической ёмкости легковых и грузовых автомобилей, а также ве-личина их электрического сопротивления относительно стационарного контура заземления.

По результатам замеров получены следующие величины:

• электроёмкость легковых автомобилей составила 1000-1500 пФ;
• электроёмкость грузовых автомобилей 1500 - 2500 пФ;
• величина сопротивления относительно контура заземления при 500 В составила 1250 Мом, при 1000 В 500 и более Мом.

Можно сделать вывод, что электрически заряженный автомобиль самопроизвольно при таких величинах сопротивления относительно земли разрядиться за короткое время перед заправкой не может. Возникновение электростатического заряда на автомобиле может создать трение воздуха об окрашенные части кузова, человек, имеющий одежду с синтетическими добавками, средняя величина электроёмкости которого составляет 140 пФ и электропотенциал может достигать 30 кВ (пробивное напряжение воздуха 30 кВ/см), а также неисправная электропроводка (высоковольтные провода).

Как известно, при открытии горловины бензобака из неё всегда выделяется паровоздушная смесь (ПВС), состоящая из воздуха и лёгких углеводородов, концентрация которых в пределах от 2 до 6 объёмных процентов является взрывоопасной, а пожароопасной в любых соотношениях.

В момент касания раздаточным краном края металлической гор-ловины бензобака происходит замыкание электрической цепи (корпус автомобиля - контур заземления АЗС), по которой происходит стекание накопленного электростатического заряда с автомобиля на землю. Возможные энергетические характеристики данного процесса следующие:

• электроёмкость автомобиля с = 1000-2500 пФ;
• возможный максимальный электростатический потенциал ав-томобиля U=30000 В.
• величина сопротивления электрической цепи автомобиль-земля
  R1 = 932 кОм (сопротивление рукава фирм Elaflex; Simpirit).
  R2 = 100 Ом (сопротивление рукава Good Jear).
• минимальная энергия Wmin зажигания ПВС светлых нефтепродуктов при температуре 250С и выше имеет следующие значения:
  Бензин (Аи-76)- 0,35 0,21 мДж
  (Аи-93)-0,35 0,25 мДж
• минимальный ток воспламенения искрящих электрических ко-тактов в смесях лёгких углеводородов (пропан, бутан, гексан) с возду-хом составляет 70 80 мА.

Величина энергии разрядки электрического заряда автомобиля при касании с заземлённым раздаточным краном определяется по формуле:

При сравнении полученной величины энергии с её минимальным значением, мы видим, что она превышает во много раз, вопрос в том, через какое сопротивление она стекает на землю?

При замыкании на землю через рукава с разными величинами электрического сопротивления получаются разные величины токов:

• касание крана с рукавом сопротивлением R1 = 932 кОм.
  
• касание крана с рукавом R2 = 100 Ом и менее
  
  

Как видно из результатов анализа величина энергии разрядки и ток воспламенения смеси ЛУВ в случае использования рукава с сопротивлением 100 Ом могут спровоцировать зажигание смеси лёгких углеводородов с воздухом при касании раздаточным краном горловины бензобака в начале заправки.

Для оценки опасности от электростатического заряда при подаче топлива в бак автомобиля определим наибольшее значение объемного заряда при прохождении топлива через рукав с внутренним диаметром ф 19 мм.

Сила тока электризации определяется по формуле:

где Q- производительность подачи топлива 50л/мин = 0,833х10-3 м3/сек

Величина напряжения между автомобилем и контуром заземления АЗС при заправке через рукав с электрическим сопротивлением 932 кОм.

Величина энергии электростатического заряда в автомобиле во время заправки:

Величина электростатического потенциала при заправке автомобиля через рукав с электрическим сопротивлением 100 Ом.

Величина энергии электростатического заряда:

Выводы

1. В результате проведённого анализа следует, что при использовании в ТРК рукава с электрическим сопротивлением 100 Ом и менее существует вероятность зажигания смеси ЛУВ при касании носиком раздаточного крана горловины автомобиля.
2. Электростатические заряды, возникающие в процессе заправки автомобиля при использовании рукавов с электрическим сопротивлением 100 Ом или 900-1000 кОм опасности не представляют.

Литература

1. «Статическое электричество» документ из ИПС «Кодекс».
2. «Защита от статического электричества в нефтяной промышленности» С.А.Бобровский, Е.И.Яковлев. Недра. 1983 г.
3. «Электрооборудование взрывозащищенное» ГОСТ Р 51330.19-99.
4. РТМ 6-28-007-78 «Допустимые скорости увеличения жидкостей по трубопроводам и истечения в ёмкости (аппараты, резервуа-ры)».
5. «Правила защиты от статического электричества в производствах химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности». Москва. Издательство «Химия». 1973 г.
6. «Статическое электричество в промышленности и методы защиты» А.В. Копылов, А.В. Качанов, В.П. Дадыко, В.И. Шишеня.
1975 г.