Чем заземляют поверхность полиэтиленовых труб при выполнении ремонтных операций

Заземление технологических трубопроводов пуэ

Свободные электрозаряды, присутствующие в грунте, склонны накапливаться, создавая статическое электричество. Оно влияет на пролегающие в земле трубы. А те части, которые находятся над землей потенциально могут подвергаться воздействию молний и атмосферных электрических зарядов. Это создает вероятность опасной ситуации.

Единственный способ обеспечить безопасную эксплуатацию и защитить людей от статического электричества – выполнить заземление металлических трубопроводов.

Правила ПУЭ

Процесс обустройства регламентируется нормативами ПУЭ. Согласно им, заземление технологических трубопроводов является обязательным. Только в этом случае допускается их использование.

Требования к системам:

1. Соответствие типа контура показателям тока растекания конструкции, а также удельного сопротивления грунта в точках монтажа.
2. Непрерывная электрическая цепочка, которая создается по всей длине трассы. При этом назначение и конструкция коммуникаций не важны.
3. Обязательное соединение конструкции и заземляющего контура не менее чем в 2-х точках.
4. Все виды коммуникаций, в местах ввода в сооружение, подлежат заземлению. Поэтому заземление трубопроводов отопления в жилых зданиях также является обязательным. Особенно если трубы изготовлены из металла.

Влияние изоляции

Показатель удельного сопротивления изоляции способен значительно влиять на характерные особенности трубопровода. Согласно проведенным исследованиям, уровень сопротивления в заземлении трубопровода, использующего битумную изоляцию, может сильно зависеть от разницы потенциалов между грунтом и самим трубопроводом.

Если разница варьируется в пределах нескольких сотен вольт, в дефектных местах может происходить тлеющий разряд, который, в свою очередь, снижает сопротивление заземления. Если разность потенциала находится на уровне одного киловольта и больше, между грунтом и трубопроводом появляется дуговой разряд.

Он, соответственно, сильно снижает сопротивление установленному заземлению. Также может использоваться и переносное заземление, в котором струбцина является основной деталью.

Как выполнить анодное заземление трубопроводов?

Обустройство систем защиты прямо зависит от условий эксплуатации.

Если коммуникации пролегают внутри сооружения, то их подключают к естественным заземлителям дома, а также искусственным заземляющим контурам.

Технология используется и для другого технологического оборудования. Например, для трубостоек, которые используются при воздушной прокладке электропроводов и служат поддерживающими приспособлениями.

Если заземляется магистральный трубопровод, то на трассе его прохождения монтируют искусственный контур.

Заземляющий кабель крепят к трубе с помощью металлического хомута. Он оснащается специальным соединением для крепежа. В точках крепления поверхность труб зачищают. Это гарантирует лучший контакт компонентов.

Рекомендуемое сечение кабелей:

• от 2,5 м2 (медные, предусматривающие механическую защиту);
• 4 м2 и более (медные, не имеющие механической защиты);
• свыше 16м2 (из алюминия).

Требуемое сопротивление контура (максимальные значения):

• сети 1-фазного тока – 5/10/20 Ом, в случае показателей напряжения (линейное) 380/220/127 В;
• 3-фазные сети – 5/10/20 Ом, при показателях линейного напряжения 660/380/220 В.

Как подключить водонагреватель для душа без заземления

Если водонагреватель не имеет в своей конструкции клеммы для подключения земли, то включать воду можно только после обесточивания прибора.

Для использования водонагревателя без «выдёргивания из розетки» устанавливают устройства защитного отключения (УЗО) или автомат (дифференциальный).

Не вдаваясь в особенности конструкции приборов, принцип работы можно описать так.

УЗО (дифавтомат) подключаются одними контактами в питающую сеть, а с другой стороны включены провода прибора-потребителя.

Ток от фазы через нагревательный элемент возвращается на ноль УЗО, на любом участке замкнутой цепи он одинаков. Если в цепи есть утечка — в нашем случае через тело человека на землю — то ток в месте подключения нуля уменьшится, по сравнению с выходящим с фазы. УЗО улавливает разницу и отключает оба провода питания. Для гарантированного предохранения от поражения характеристика номинального отключающего тока УЗО должна составлять 30 мА. Параметр указывается в паспорте УЗО и на корпусе надписью « IΔn 30mA ».

Заземление фланцевых соединений

Непрерывность электрической цепи – обязательное условие безопасности трубопровода. Поэтому выполняют заземление фланцев. Его реализуют путем монтажа перемычек из медной проволоки и соединения фланцевых, либо других соединений.

Рекомендуется использовать провод из меди, марки ПуГВ или ПВ3. Посредством прессования на концы проволоки устанавливают наконечники. Далее их крепят к трубе с помощью болтов.

Почему лучше не заземляться на водопровод?

Вся проблема состоит в человеческом факторе и в том, что мы не знаем, где он сработает. Сейчас большинство владельцев квартир переходит с металлического водопровода на полипропиленовый или металлопластиковый. То есть, присоединяя заземление к трубе, мы не можем знать, идет ли еще под нами металлический трубопровод или хотя бы часть его заменили на полипропилен. Раньше такой проблемы не существовало — собственно, как и пластиковых труб.

Заземлив оборудование на водопровод, мы можем подвергнуть опасности свою жизнь и жизнь соседа. При пробое изоляции на трубе может оказаться фаза. Стоит прикоснуться к трубе, и удар током гарантирован.

Взрывоопасные участки

С учетом конструктивного исполнения и предназначения, можно выделить:

• нефтепроводы, а также газопроводы;
• системы, по которым транспортируют спиртосодержащие жидкости/газы.

Транспортирование взрыво- и пожароопасных веществ обуславливает предъявление повышенных требований к безопасности. Нормативы описаны в ПУЭ (гл. 7.3).

В случае с взрывоопасными помещениями, применение естественных заземлителей допустимо только если они обеспечивают дополнительную защиту. Основной должен стать контур, сконструированный искусственно.

Можно ли заземляться на водопровод: что говорит ПУЭ?

В ПУЭ ответ на этот вопрос описан в разделе «Меры защиты при косвенном прикосновении». В нем объясняется, каким образом должна быть организована система уравнивания потенциалов в электроустановках до 1 кВт. Вот, что говорится в п. 1.7.82.4:

К основной системе уравнивания потенциалов должны присоединяться металлические трубы коммуникаций, входящих в здание: горячего и холодного водоснабжения, канализации, отопления, газоснабжения и т.п. Если трубопровод газоснабжения имеет изолирующую вставку на вводе в здание, к основной системе уравнивания потенциалов присоединяется только та часть трубопровода, которая находится относительно изолирующей вставки со стороны здания.

Это означает, что заземление может присоединяться к водопроводу при условии, что вся система будет идти непрерывно из подвала без изолирующих вставок. То есть сами по себе трубы водопровода не могут быть заземляющим проводником — только в общей системе. Если в них есть изолирующие вставки из другого материала, например, пластика, тогда ПУЭ запрещает использовать их в качестве заземления:

«Не допускается использовать в качестве PE-проводников: металлические оболочки изоляционных трубок и трубчатых проводов, несущие тросы при тросовой электропроводке, металлорукава, а также свинцовые оболочки проводов и кабелей; трубопроводы газоснабжения и другие трубопроводы горючих и взрывоопасных веществ и смесей, трубы канализации и центрального отопления; водопроводные трубы при наличии в них изолирующих вставок.» (ПУЭ 1.7.123).

Как заземляют неметаллические трубы?

Наверняка у вас возникал вопрос: как заземляют неметаллические трубы? С металлическими трубами все достаточно просто, присоединение проводника осуществляется через металлический хомут. А как быть с неметаллическими трубами?

Сперва обратимся к нормативным документам.

Для саун, ванных и душевых помещений дополнительная система уравнивания потенциалов является обязательной и должна выполняться по ГОСТ 30331.11 и с учетом следующих требований. [1]

В систему дополнительного уравнивания потенциалов должны быть включены все открытые проводящие части оборудования, доступные прикосновению сторонние проводящие части, включая металлическую арматуру основания пола, защитные оболочки и защитные сетки греющих кабелей, внешние металлические оболочки оборудования класса защиты II. Защитные контакты розеток ванных, душевых и сантехкабин также включаются в дополнительную систему уравнивания потенциалов.[2]

Для включения водопроводной арматуры в дополнительную систему уравнивания потенциалов при использовании металлопластовых труб рекомендуется на трубах подачи холодной и горячей воды установить токопроводящие вставки и подключить их к дополнительной системе уравнивания потенциалов. [1]

Токопроводящая вставка устанавливается перед входным вентилем со стороны стояка с целью недопущения повреждения электрических соединений при проведении сантехнических ремонтных работ. [1]

В зданиях, где водоснабжение ванных, душевых и сантехкабин осуществляется ответвлениями в неармированных пластмассовых трубах от распределительной сети, установка токопроводящих вставок перед входным вентилем со стороны стояка и подключение их к системе дополнительного уравнивания потенциалов рассматривается как рекомендуемое мероприятие. [2]

Что в РБ, что в РФ – требования практически одинаковые.

По большому счету, заземление неметаллических трубы – рекомендуемое мероприятие. Однако, попробуйте не выполнить присоединение труб водоснабжения к ДСУП. Вряд ли кто-то захочет брать на себя такую ответственность, когда те или иные решения связаны с безопасностью людей.

Поэтому, не стоит заострять внимание на слове рекомендуется. Не хотите проблем – делайте всегда заземление труб (ДСУП).

В проекте нарисовать заземление неметаллических труба не сложно, а как физически это делается?

Ответ на этот вопрос найдете в одном из моих видео:

Это небольшой фрагмент видео, которое было сделано во время авторского надзора. Полное видео доступно в курсе по проектированию частного жилья.

Я не думаю, что будет большой проблемой, что заземление труб в данном случае выполнено после входного вентиля. Если кто-то придерется, давим на то, что это мероприятие, по-хорошему, является рекомендуемым
Нормативные документы по заземлению неметаллических труб:
1 ТКП 339-2011 (Электроустановки на напряжение до 750 кВ…)(РБ).

2 ТЦ №23-2009 (Об обеспечении электробезопасности и выполнении системы дополнительного уравнивания потенциалов в ванных комнатах, душевых и сантехкабинах) (РФ).

Советую почитать:

Прокладка кабелей по колонам 6м

Почему разные токи в ПУЭ и ГОСТ?

Допустимый ток контактов реле

Про аттестацию индивидуальных предпринимателей Республики Беларусь

Можно ли котел на газе поставить в деревянном доме

Существующие СНиП, разрешают обустройство газовой котельной в частном деревянном доме. Исключение составляют многоквартирные постройки старого образца.

Требования к помещению для установки газового котла в деревянном доме, включают в себя следующее:

• Котельную располагают на цокольном этаже или в одной из комнат. В деревянном доме, запрещается монтировать газовый котел в подвале, кроме специально оборудованного, отдельно стоящего помещения.
• Помещение должно соответствовать требованиям, описанным в ППБ и санитарным нормам.
• Запрещается размещение отопительного оборудования в жилых комнатах. Не допускается установка в кухне-гостиной, условно запрещен монтаж в ванной комнате и туалете.
• Обязательно наличие средств индивидуальной защиты и пожаротушения, а также датчиков дыма и пожарной сигнализации.

Перед вводом в эксплуатацию, проводится проверка работоспособности системы отопления, а также наличия всех необходимых узлов безопасности. Инспектор Газнадзора убедится, что соблюдены требования, касающиеся установки котельного оборудования.

Отдельно проводится аудит на наличие всех документов, необходимых для ввода котла в эксплуатацию. Минимальный пакет документов включает в себя:

1. Результаты исследований электролаборатории, проверяющей параметры установленного заземления.
2. Разрешение Ростехнадзора.
3. Проект газоснабжения дома.

Правила монтажа и схем

Укладка в грунт сверенного треугольника заземления

По нормативным требованиям участок под конструкцию должен быть выбран возле дома не ближе одного метра к фундаменту и не далее пяти метров от него. Это место должно быть ограждено от какого-либо использования и присутствия там людей во избежание получения электрических травм.

Проектные и подготовительные операции

На этом этапе выбирают форму заземляющего контура, которая может иметь вид треугольника с равными сторонами, прямоугольника, квадрата, многоугольника или ровной линии. Выбранный вариант чертят прямо на поверхности грунта в натуральную величину. В случае с треугольником рекомендовано брать длины сторон в пределах 2,5-0,5 метра.

Для реализации проекта необходимо подготовить следующие инструменты:

• аппарат для сварки элементов металла;
• электрическую болгарку с отрезными кругами для стали;
• ударную дрель либо перфоратор для проделывания отверстия под кабель.

Кроме этого понадобится тяжелый молоток или кувалда и лопата штыкового типа.

Особенности и правила заземления трубопроводов

Трубопроводы, проложенные в земле, подвержены воздействию статического электричества, накапливаемого в грунте под воздействием свободных электрических зарядов, а проложенные над поверхностью земли — воздействию атмосферных электрических разрядов, молний.

Чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию трубопроводных сетей, проложенных в земле и на поверхности, выполняется их заземление.

Основные правила

Документ, регламентирующий способы выполнения и устройства систем заземления, — «Правила устройства электроустановок» (ПУЭ). Там указано, что заземление технологических трубопроводов — обязательное условие их допуска к эксплуатации.

Основные правила при выполнении подобных систем:

1. Должна быть обеспечена непрерывная металлическая связь на всей протяженности трубопровода, вне зависимости от его конструкции и назначения.
2. Тип контура заземления должен соответствовать удельному сопротивлению грунта в месте монтажа и току растекания конструкции.
3. Трубопровод должен быть соединен с заземляющим контуром минимум в двух точках.

Особенности выполнения монтажа

Различия в устройстве системы заземления трубопроводов основаны на условиях их эксплуатации.

Трубопроводы, проложенные внутри зданий и сооружений, подключаются к естественным заземлителям зданий и их искусственным контурам заземления.

Таким же образом заземляется и прочее технологическое оборудование, в том числе и трубостойки, выступающие поддерживающими устройствами в проводных сетях связи, при воздушной прокладке электрических проводов и кабелей.

При заземлении технологических магистральных трубопроводов выполняется монтаж искусственных контуров заземления на трассе их прохождения.

При устройстве дополнительной катодной защиты, обеспечивающей антикоррозийную защиту трубопроводов, устройство контура заземления и самой защиты могут быть выполнены в одном месте.

Крепление заземляющего проводника к трубопроводу выполняется посредством установки металлического хомута, оснащенного болтовым соединением для закрепления. Поверхности трубопровода в месте крепления и хомута должны быть зачищены для обеспечения надежного контакта этих элементов.

Сечение заземляющего проводника, посредством которого трубопровод соединяется с заземлителем, должно быть:

• для медных проводников без механической защиты — не менее 4 кв. мм;
• для медных проводников с механической защитой — не менее 2,5 кв. мм;
• для алюминиевых проводников — не менее 16 кв. мм.

Сопротивление растеканию контура заземления с учетом всех повторных заземлений должно быть не более:

• для сетей трехфазного тока — 5/10/20 Ом, при линейном напряжении — 660/380/220 Вольт соответственно;
• для сетей однофазного тока — 5/10/20 Ом, при линейном напряжении 380/220/127 Вольт соответственно.

Медная проволока

Для обеспечения непрерывности металлической связи, т. е. электрической цепи, на трубопроводах, имеющих в конструкции фланцевые или иные соединения, выполняется монтаж перемычек медной проволокой или иным медным проводником.

Медная проволока соединяет участки трубопровода, соединенные путем использования фланцев.

Для изготовления перемычек, как правило, используют медные провода марок ПуГВ или ПВ3, на их концы методом прессования монтируются наконечники, которые крепятся к трубопроводу посредством болтового соединения.

Трубостойки

Для обеспечения безопасной эксплуатации металлических конструкций, устанавливаемых на крышах зданий и прочих элементах сооружений, они, в том числе и трубостойки, соединяются с системой грозозащиты здания. Грозозащита соединяется с заземляющим контуром.

Связь трубостоек с системой выполняется методом электродуговой сварки или посредством болтового соединения.

Требования по обеспечению металлосвязи конструкции и используемым материалам аналогичны, как и в случае выполнения заземления трубопроводов.

Взрывоопасные участки

Трубопроводы бывают разной конструкции и различного предназначения, что определяет требования к их эксплуатации и защите. К таким трубопроводам относят:

• газопроводы и нефтепроводы различного давления;
• системы транспортировки спиртосодержащих жидкостей и газов.

Если посредством трубной системы транспортируют взрыво- или пожароопасные вещества, к таким трубопроводам предъявляют дополнительные требования к безопасности. Способы устройства во взрывоопасных зонах регламентированы главой 7.3 ПУЭ.

Во взрывоопасных помещениях использование естественных заземлителей допускается лишь в качестве дополнительных устройств, а основным заземлителем служат искусственно смонтированные контуры.

Влияние изоляции

Одним из видов пассивной защиты трубопроводов от коррозии становится их изоляция специальными материалами или покрытиями.

При оснащении трубопроводов специальными видами покрытия и при использовании обработанных труб требования к заземлению аналогичны, как и для «голых» трубопроводных систем.

Ремонт системы заземления

Работы, связанные с системами заземления электрического оборудования, в том числе и трубопроводами, можно классифицировать так:

• визуальный осмотр видимой части;
• осмотр со вскрытием грунта;
• выполнение контрольных измерений;
• ремонт.

Сроки проведения и объем выполняемых мероприятий регламентированы «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТЭЭП).

Визуальный осмотр видимых частей системы заземления проводится один раз в полгода, а со вскрытием грунта — один раз в двенадцать лет.

Контрольные измерения выполняются в соответствии с планами проведения ремонтных работ, но не реже одного раза в двенадцать лет, после реконструкции и ремонта заземляющих устройств.

При выполнении ремонта делают:

• проварку сварных соединений;
• протяжку болтовых соединений;
• замену поврежденных коррозией или внешними механическими воздействиями элементов заземляющего контура.

Замене подлежат элементы, у которых повреждено более 50 % полезной площади или сечения.

При проведении испытаний контура заземления по току растекания необходимо контур отделить от заземляющих элементов. Для этого, как правило, на шине, соединяющей контур с главной заземляющей шиной системы электроснабжения, есть болтовое соединение.

Проверка металлосвязи выполняется на всех элементах цепи, обеспечивающих целостность электрической цепи.

Заключение

Соблюдение требований «Правил устройства электроустановок» и «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей» — залог безаварийной эксплуатации трубопроводов, а надежная система их заземления — техническая основа безопасной эксплуатации.

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:

1. Предварительная диагностика.
2. Проварка сварных швов и соединений.
3. Протяжка болтов.
4. 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.

Особенности борьбы со статическим электричеством, возникающим на полимерных трубопроводах

Зарубежный опыт показывает, что важной областью применения полимерных труб является промышленность. Полимерные трубы в промышленном строительстве находят применение не только в обычных целях, как это имеет место при возведении жилых домов и объектов социальнокультурного назначения, — главное их использование связано с устройством технологических трубопроводов. К технологическим трубопроводам относятся трубопроводы в пределах промышленных предприятий, по которым транспортируется сырье, полуфабрикаты и готовые продукты, пар, вода, топливо, реагенты и другие вещества, обеспечивающие ведение технологического процесса и эксплуатацию оборудования, а также межзаводские трубопроводы, находящиеся на балансе предприятия. Полимерные трубы, как правило, являются более предпочтительными, по сравнению с трубами из других материалов, например, благодаря тому, что они весьма устойчивы против большинства химических сред. Следует иметь в виду, что при эксплуатации технологических трубопроводов из полимерных труб непременным их спутником является статическое электричество. Оно может представлять серьезную пожарную опасность, поскольку возникающие искровые разряды могут превышать минимальную энергию, необходимую для зажигания горючих сред.

Статическое электричество также является фактором вредного воздействия на обслуживающий персонал. Постоянно возникающие электрические удары при работе с наэлектризованными изделиями отрицательно влияют на психику рабочих, а иногда могут стать причиной производственного травматизма. Кроме того, постоянное прохождение через тело человека малых токов электризации может вызвать различные неблагоприятные физиологические изменения в организме. Своевременный учет этих факторов является непременным условием применения полимерных трубопроводов в промышленности. В зависимости от значения удельного объемного электрического сопротивления ρ_ν, Ом&#729&#729м, все материалы подразделяются на диэлектрические ρ_ν> 10 8 ), антистатические ρ_ν= 10 5 –10 8 ) и электропроводящие ρ_ν< 10 5 ), и в определенных условиях всегда происходит их электризация. Полимеры, как диэлектрики, электризуются в наибольшей степени. Причем с увеличением ρ_ν растет и интенсивность электризации. Поэтому важно знать конкретные показатели электрического сопротивления для основных трубных полимеров. К сожалению, показатели ρ_ν не приводятся в основных нормативах на трубные изделия из полимеров, например, в таких как: &#10063 ГОСТ Р 52134–2003 «Трубы напорные из термопластов и соединительные детали к ним для систем водоснабжения и отопления. Общие технические условия». &#10063 ГОСТ 18599–2001 «Трубы напорные из полиэтилена». &#10063 ГОСТ Р51613–2000 «Трубы напорные из непластифицированного поливинилхлорида.Технические условия». Тем не менее можно указать значения удельных объемных электрических сопротивлений ρ_ν, Ом&#729м, для некоторых трубных полимеров. Это 4,5 •10 15 — непластифицированный поливинилхлорид ПВХ; 7,8•10 14 — полиэтилен ПЭ-32; 8,2•10 14 — полиэтилены ПЭ-63, ПЭ-80, ПЭ-100, и 1•10 16 — полипропилен ПП. Что касается стеклопластиковых труб, то их характеризуют, например, в ТУ 2296-003-39903592–00 удельным объемным электрическим сопротивлением, не менее: 5•10 11 — при температуре 15–35°С и относительной влажности 45–75% и 1•10 9 — после пребывания труб в течение 24 ч в камере влажности. Образование и накопление зарядов статического электричествав процессе эксплуатации полимерных трубопроводов происходит следующим образом. При истечении жидкости из трубопровода происходит разделение двойного электрического слоя, при этом каждая из контактирующих поверхностей стремится сохранить свой заряд, который в зависимости от электрической природы названных сред будет накапливаться или релаксировать (рассеиваться) в объем и на землю. Если одна из сред не электропроводна, то электрические заряды начинают в ней накапливаться и при определенных условиях может произойти искровой разряд. Двойной электрический слой эквивалентен плоскому конденсатору, суммарный заряд которого равен: α= S&epsilon;_o&epsilon;Wd, (1) где S — площадь контакта, м 2 ; &epsilon;— диэлектрическая проницаемость среды, заключенной между границами раздела фаз (для воздуха &epsilon;= 1), Ф/м; &epsilon;_o — электрическая постоянная, равная &epsilon;_o = 8,85 •10 –12 Ф/м;W— разность потенциалов двойного электрического слоя,В; d — расстояние между контактирующими поверхностями, м. Возникновение электростатических зарядов при движении жидкостей в трубопроводах связано с образованием двойного электрического слоя вследствие присутствия в жидкости ионов. При высоком удельном объемном электрическом сопротивлении жидкости ρ_ν> 10 13 Ом&#729м) количество ионов незначительно и разделение двойного слоя не создает электрических больших по величине зарядов. При большем числе ионов в единице объема при разделении слоя будет возникать достаточное количество зарядов, но они будут быстро нейтрализоваться благодаря хорошей проводимости жидкости (рис. 1). Для проведения расчета тока электризации в трубопроводах может быть использована формула [1],которая учитывает состояние внутренней поверхности труб и включает: диэлектрическую проницаемость жидкости — &epsilon;; абсолютную температуру, °К, – Т; радиус трубопровода, м,— ρ₀; скорость потока движения жидкости в трубе, м/с, — V; коэффициент кинематической вязкости, м 2 /c, — ν; длину трубопровода, м, — L; время релаксации, с, — t, коэффициент, зависящий от содержания в жидкости нерастворимых примесей — a (рис. 2.) и коэффициент, зависящий от диэлектрических свойств и состояния внутренней поверхности трубопровода — b (для полимерных труб b = 1,8). Из этой формулы вытекает то, что с увеличением скорости транспортирования жидкости и диаметра трубопровода резко возрастает ток электризации. Значительное увеличение электризации потоков жидкости в трубопроводах вызывают мелкодисперсные нерастворимые примеси: твердые, жидкие или газообразные. В зависимости от состава примесей на стенке трубы могут адсорбироваться как отрицательные, так и положительные ионы, поэтому поток одной и той же жидкости в разных случаях может нести заряды различной полярности. В производственных условиях на внутренней поверхности труб обычно образуется осадок, т.к. чистые жидкости транспортируются редко. Подсасывающийся или вдуваемый в жидкость воздух или азот вызывает увеличение электризации в разы (1,8–4).Наибольшее усилие электризации вызывают нерастворимые примеси, более электропроводные, чем транспортируемая жидкость. В присутствии воды процесс электризации осложняется тем, что имеющиеся в органических жидкостях растворимые примеси частично вымываются водой и электрическое сопротивление жидкости возрастает. Однако электризация потока жидкости не может возрастать беспредельно. Если плотность зарядов в потоке увеличится настолько, что напряженность поля в трубе достигнет электрической прочности данной жидкости, произойдет искровой разряд. При этом предельная пространственная (объемная) плотность заряда, Кл/м 3 , составит: G_кр = 2&epsilon;&epsilon;_oE_пр D, (2) где Е_тр — электрическая прочность жидкости, В/м; D — внутренний диаметр трубопровода, м. Указанными закономерностями электризации потока в полимерных трубопроводах при движении жидкостей можно пользоваться, если электропроводность стенки выше электропроводности транспортируемой жидкости. В противном случае расчет тока электризации в этих трубопроводах трудно выполним. Опасность воспламенения горючих сред разрядами статического электричества определяется условием: W_разр < 0,4W_min, (3) где W_min — минимальная энергия возгорания среды. Так как полимерные трубопроводы являются источниками разрядов статического электричества, то во взрывопожароопасных производствах для обеспечения электростатической искробезопасности (ЭСИБ) должны выполняться требования [2]. По характеру и условиям возникновения разрядов статического электричества и по характеристикам огнеопасных веществ или изделий, чувствительных к зажигающему или инициирующему взрыв воздействию разрядов статического электричества, объекты подразделяются на три класса ЭСИБ: безыскровая, слабая и сильная электризация. Так, возможность отнесения трубопроводов к классу ЭСИБ безыскровой электризации определяют по значениям σ&#61472или φ&#61472при соблюдении любого из двух условий: σL /(&epsilon;λ)≤ 300, (4) (j ρ_νL 2 )/λ&#61472≤ 300, (5) где σ— поверхностная плотность электрического заряда, Кл/м 2 ; φ— плотность тока электризации, А/м 2 ; &epsilon;— диэлектрическая проницаемость среды, Ф/м; λ— толщина стенки трубы м; ρ_ν— удельное объемное сопротивление, Ом•м; L — длина трубы, ограниченная заземляющим контуром, м. В России действуют нормы допустимого воздействия электростатических полей на человека в условиях производства. Согласно этим нормам, напряженность электростатического поля в зоне нахождения человека в течение всего рабочего дня не должна превышать 3•10 4 В/м, а при работе не более 2 ч — 5 •10 4 В/м. Скорость накопления зарядов статического электричества в неметаллических или с полимерным покрытием трубопроводах зависит от соотношения электропроводности материала трубопровода V_Т и транспортируемой жидкости V_ж. При этом если V_Т < V_ж, то скорость накопления зарядов определяется только электропроводностью трубопровода, а объемная плотность заряда экспоненциально растет с уменьшением V_T и &epsilon;_T: g = g_o exp[(–V_Тx)/(&epsilon;_Т &epsilon;_oV)], (6) где g — объемная плотность заряда, Кл/м 3 ; ν_T — электропроводность (трубопровода, жидкости), см; &epsilon;_Т— диэлектрическая проницаемость неметаллического трубопровода, Ф/м; х — расстояние от начала трубопровода до точки, в которой определяется величина g, м; V — скорость движения жидкости по трубопроводам, м/с; g_o — начальная объемная плотность заряда, Кл/м 3 . Методы защиты полимерных трубопроводов от зарядов статического электричества предусматривают: &#10063 уменьшение процесса образования (генерации) электростатических зарядов (ограничение скоростей транспортировки материалов, обработка и подбор контактных пар); &#10063 исключение опасных разрядов статического электричества (заземление проводящих объектов и изменение распределенной емкости наэлектризованных диэлектриков); &#10063 обеспечение отвода возникающих электростатических зарядов путем увеличения проводимости самих материалов (антистатическая обработка, использование антистатических веществ, увеличение влажности воздуха) и окружающей среды (применение нейтрализаторов статического электричества). Ограничением скорости транспортирования жидкости и материалов можно добиться снижения уровня электризации до безопасных значений. Однако такой способ в значительной степени ухудшает параметры технологических процессов, снижая производительность оборудования. Поэтому скорости транспортирования электризующихся материалов ограничивают только в тех случаях, когда невозможно обеспечить надежную антистатическую защиту другим методом. Это в первую очередь относится к процессам транспортирования углеводородных жидкостей и нефтепродуктов. Жидкости с ρ_o < 10 5 могут перекачиваться со скоростями, не превышающими 5 м/с. Для жидкостей с ρ_o до 10 9 электризация, способная привести к образованию искровых разрядов, исключается при скоростях транспортирования до 2 м/с. В зависимости от диаметра D, мм, полимерных труб рекомендуется [3] принимать следующие скорости, м/с, транспортирования жидкостей: 0,2 при D < 30; 0,4 при D < 30–75 и 0,8 при D > 80. Допустимые скорости транспортирования жидкостей, с целью повышения производительности оборудования, можно несколько увеличить. Для этого необходимо правильно учесть [4] геометрические размеры трубопроводов, а также электрофизические параметры диэлектрической жидкости. Основные правила, приемы и методы определения безопасных скоростей транспортирования органических жидкостей по полимерным трубопроводам определяются в [5]. Скорость транспортирования жидкости по трубопроводу V_б, с которой данную жидкость можно подавать по данному трубопроводу в резервуар любых размеров и формы, из любого материала, любым способом, исключающим разбрызгивание (при L ≥ tV_б), т.е. когда длина трубопровода намного больше пути, который проходит жидкость с безопасной скоростью за время, равное времени релаксации заряда t: V_б = 1,59•10 4 ρ_o (7) Во многих случаях целесообразно ограничивать скорость не на всех стадиях транспортирования жидкостей, а только непосредственно перед сливом их в емкости (резервуары). Наиболее известным средством уменьшения заряда, переносимого в какой-либо сосуд выходящей из трубопровода струей, является использование релаксационных емкостей. Последние представляют собой заземленные участки трубопровода увеличенного диаметра, находящиеся у входа в приемный сосуд. При попадании в релаксационную емкость скорость наэлектризованного потока жидкости значительно снижается. Большая часть заряда отводится через стенки, а жидкость выходит в сосуд (резервуар или аппарат) уже относительно слабо заряженной. Для эффективного отвода электростатических зарядов внутренний диаметр релаксатора D_p,м, должен быть не менее: (8) где D_r — внутренний диаметр трубопровода, м; V — скорость движения жидкости в трубопроводе, м/с. Длина релаксатора L_p, м, должна составлять: L_р ≥ 2,2•10 –11 &epsilon;ρ_ν, (9) где &epsilon;— диэлектрическая проницаемость жидкости. Кроме того, для жидкостей с ρ_ν<10 11 Ом&#729м (t ≤ 2–3 с) эффективно применять «клетки», представляющие собой часть заполняемого резервуара, ограниченную заземленной металлической сеткой. Если же ρ_ν жидкости превосходит 8•10 11 Ом&#729м (t = 15–25 с), то размеры релаксационных емкостей, обеспечивающих эффективный отвод зарядов, становятся очень большими. В этом случае необходимо использовать специальные нейтрализаторы. На основе экспериментальных данных все материалы расположили в трубоэлектрические ряды в такой последовательности, что любой из них приобретает отрицательный заряд при соприкосновении с материалом, расположенным над ним, и положительный— при контакте с материалом, расположенным ниже. При этом, чем дальше удалены друг от друга в ряду два материала, тем больше абсолютное значение возникающего между ними заряда. Используя положение материалов в трубоэлектрическом ряду, можно при эксплуатации полимерных трубопроводов значительно снизить, а в некоторых случаях и предотвратить нежелательную генерацию электростатических зарядов. В частности, при пневмотранспорте гранулированных порошкообразных полимерных материалов следует применять трубы из того же или близкого по составу полимерного материала (например, транспортировку гранулированного порошкообразного полиэтилена производить по полиэтиленовым трубам). Заземление полимерных трубопроводов является весьма простым способом отвода от них зарядов статического электричества. Трубопровод считается электростатически заземленным, если сопротивление любой точки его внутренней и внешней поверхностей относительно контура заземления не превышает 10 7 Ом.Это сопротивление измеряется при относительной влажности окружающего воздуха не выше 60% (при стандартных условиях), при этом площадь соприкосновения измерительного электрода с поверхностью полимерного трубопровода не должна превышать 20 см 2 . При измерениях электрод должен располагаться в точках поверхности трубопровода, наиболее удаленных от точек контакта этой поверхности с заземленными металлическими элементами, деталями, арматурой. Последнее условие объясняется тем, что электрическое сопротивление трубопровода прямо пропорционально его длине. Следовательно, для обеспечения отвода заряда с поверхности диэлектрических стенок полимерного трубопровода необходимо как можно чаще располагать точки контакта этой поверхности с заземлением. Заземляющие устройства для защиты от статического электричества следует, как правило, объединять с заземляющими устройствами для электрооборудования. Сопротивление заземляющего устройства, предназначенного исключительно для защиты от статического электричества, допускается до 100 Ом. Полимерные трубопроводы должны быть заземлены независимо от того,применяются ли другие меры защиты от статического электричества. Полимерные трубопроводы, расположенные в цехе, а также на наружных установках и эстакадах, должны представлять собой на всем протяжении непрерывную электрическую цепь, которая в пределах цеха (установки) должна быть присоединена к контуру заземления через каждые 20–30 м, но не менее чем в двух точках. Опоры полимерных трубопроводов должны быть изготовлены из электропроводных материалов и заземлены либо иметь заземленные прокладки из электропроводных материалов в местах опирания труб. Защита от статического электричества трубопроводов, расположенных на наружных эстакадах, должны отвечать требованиям [6]. Электропроводными можно считать трубопроводы, у которых поверхности, имеющие контакт с транспортируемыми веществами, покрыты материалами с удельным объемным электрическим сопротивлением не более 10 5 Ом&#729&#729м. Фланцевые соединения таких трубопроводов должны иметь достаточное для отвода зарядов статического электричества сопротивление (не более 10 Ом) и не требовать дополнительных мер по созданию непрерывной электрической цепи, а также установки специальных перемычек. Антистатическим можно считать трубопровод, в котором поверхности, имеющие контакт с транспортируемыми веществами, изготовлены из материала с удельным объемным электрическим сопротивлением не более 10 8 Ом&#729&#729м. К таким материалам относится, например, полиэтиленовая композиция П2020ТФ. В антистатических и диэлектрических трубопроводах не допускается наличие металлических частей и деталей, имеющих сопротивление относительно земли более 100 Ом. Опасность электризации поверхностей и образования на них электростатических зарядов может быть в значительной степени снижена нанесением сплошных или не сплошных электропроводных заземленных покрытий на поверхности полимерных трубопроводов. Наружная поверхность трубопроводов, по которым транспортируются вещества с удельным объемным диэлектрическим сопротивлением более 10 8 Ом&#729&#729м, должна металлизироваться или окрашиваться электропроводными эмалями и лаками. При этом следует обеспечить электрический контакт между электропроводным слоем и заземленной металлической арматурой. Вместо электропроводных покрытий допускается обвивать указанные трубопроводы металлической проволокой сечением не менее 4 мм 2 с шагом намотки 100–150 мм, которая должна быть присоединена к заземленной металлической арматуре (рис. 3). При отсутствии металлической арматуры контакт электропроводного покрытия полимерного трубопровода с заземлением может осуществляться с помощью заземленных металлических хомутов через каждые 20–30 м. Для прокраски полимерных трубопроводов могут использоваться электропроводные эмали и лаки: АК-562— черная; ХС-928; ХО972; ХС-973; ХС-5141 и АС-588; маслобензостойкая эмаль XC-S132, а также эмали ХВ-5235, ЭП-977 и O-9143. Покрытия на основе эмали ХС-5132 обладают удельным объемным электрическим сопротивлением 10 3 Ом&#729&#729м и устойчивы к длительному воздействию парожидкостной среды таких нефтепродуктов, как крекинг-газойль, гидрогенизат, дизельное топливо, мазут, сырая нефть и др. Эмали ЛК-562 имеют ρ_ν ≈ 5108 Ом&#729&#729м и ХС-928

1.Ромейко В.С., Отставнов А.А., Устюгов В.А. и др. Справочные материалы. Пластмассовые трубы в строительстве. Часть 1. Трубы и детали трубопроводов. Проектирование трубопроводов.— М.: ВАЛАНГ, 1997. 2.ГОСТ 12.1.018–93 «ССБТ. Пожарная безопасность. Электростатическая искробезопасность. Общие требования». 3.Пособие по проектированию технологических трубопроводов из пластмассовых труб (к СН 550-82), М., 1984. 4.РТМ 6-28–007 «Допустимые скорости движения жидкостей по трубопроводам и истечения в емкости (аппараты, резервуары)». 5.РТМ 6-28–010 «Безопасные скорости движения органических жидкостей по неметаллическим трубопроводам». 6.Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций (утверждена приказом Минэнерго России 30.06.2003 г. №280). 7.РТМ 6-28–008 «Устройства отвода заряда из потока жидкости с протяженными разрядными электродами». 8.ПБ-03-108-96. Правила устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов».