CC BY
96
приводит, при соответствующей настройке антивируса (автоматическое удаление вредоносных объектов), к его само удалению. В результате проведенных экспериментов видно, что все антивирусы, за исключением Microsoft Security Essentials, успешно удаляют свои файлы и это приводит к потере их работоспособности. У пользователя не возникает подозрений, что происходят ложные срабатывания антивирусного средства, так как антивирус в процессе сканирования сам находит вирусные файлы и сам себя удаляет, без дополнительной информации о наличии какого-то фактора, искажающего результаты его работы. В случае с Microsoft Security Essentials, можно наблюдать другой эффект, который при первом приближении кажется отрицательным. Не смотря на подмену буфера в файлах самого антивируса, он не обнаруживает каких вирусных элементов в собственных файлах. Отрицательный эффект говорит о наличии списка защищенных файлов, которые либо не сканируются антивирусом, либо же любые положительные срабатывания игнорируются. Так же можно сделать предположение о возможном использовании данного эффекта с целью сокрытия определенной вредоносной информации от антивируса Microsoft Security Essentials [3], путем организации скрытых хранилищ в файлах самого антивируса.
Список литературы:
1. Гнеденко Б.В. Курс теории вероятностей. - М.: Либроком, 2011
2. Комиссарова В. Программирование драйверов для Windows. - СПб.: БХВ-Петербург, 2007.
3. Защита от вирусов, программ-шпионов и вредоносных программ [Электронный ресурс] // Microsoft Security Essentials. - Режим доступа: www.mic-rosoft.com/ru-kz/security_essentials/default.aspx.
4. PCSL Greater China Region False Positive Test [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://www.pcsecuritylabs.net/document/report/2011_JAN_ Greater_China_Region_False_Positive_Test_English.pdf.
КОНТРОЛЬ ЭЛЕКТРИЗАЦИИ НЕФТЕПРОДУКТОВ В РЕЗЕРВУАРАХ-ХРАНИЛИЩАХ
© Чернов В.А.*
Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
Рассматривается с целью предотвращения возникновения критических ситуаций, контроля электризации нефтепродуктов в резервуарах-хранилищах.
Ключевые слова: статическое электричество, пожаровзрывоопас-ность, хранение нефтепродуктов.
* Аспирант кафедры ИЭиБЖД Политехнического института, начальник Тазовской районной инспекции - главный государственный инженер-инспектор.
Введение
Значительная часть аварий при хранении нефтепродуктов в резервуарах-хранилищах возникает из-за влияния статического электричества [2]. Часто при перекачке нефтепродуктов по трубопроводам через насосы и фильтры в жидкости образуются электрические заряды. Заполнение резервуаров, танкеров, железнодорожных цистерн и заправка самолетов сопровождаются накоплением в емкостях электрических зарядов, которые создают в газовом пространстве резервуаров электрические поля высокого напряжения.
Напряжение электрического поля часто оказывается достаточным для возникновения электрического разряда. В процессе эксплуатации в газовом пространстве резервуаров образуются взрывоопасные концентрации паров нефтепродуктов с воздухом. Как показывает опыт эксплуатации нефтебазы, танкеров, систем заправки самолетов, энергия электрического заряда бывает достаточной для воспламенения смеси паров нефтепродуктов с воздухом. Таким образом, статическое электричество представляет большую опасность при хранении нефтепродуктов на нефтебазах, работе нефтеперерабатывающих заводах, при наливе танкеров, заправке топливных баков самолетов и т.д.
Степень опасности паров нефтепродуктов
Причиной взрывов паров нефтепродуктов может являться сочетание таких факторов как напряжение электрического поля, достаточного для возникновения искры, температура, концентрация и давление паров.
Характеристикой процессов абсорбции и десорбции жидкости является температура вспышки паров при наличии провоцирующего источника, которая характеризует не только концентрационные пределы взрывоопасно-сти, но и давление паров.
Во всех нефтепродуктах давление паров (равновесная устойчивая концентрация паров над поверхностью жидкости) зависит от температуры, оно увеличивается с повышением температуры и сравнивается с атмосферным в начале кипения.
Температура вспышки - температура, при которой концентрация паров жидкости достаточно высоки, что они вспыхивают при наличии провоцирующего источника. Данная концентрация находится между нижним и верхним пределами взрываемости. Можно сказать, что температура вспышки при наличии провоцирующего источника - это значение, которое связывает давление и концентрацию насыщенных паров, находящихся в пределах НКПР и ВКПР.
Нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени - минимальное (максимальное) содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при котором возможно распространение пламени на любое расстояние от источника зажигания.
Температура вспышки для керосина от +40°С и выше. Пары керосинов различных марок могут быть взрывоопасны при температурах выше +50 °С и концентрационные пределы взрываемости в пределах 1,4 + 7,5 % от объема. Пары дизельного топлива опасны только при температурах выше +55 °С.
Таблица 1
Бензин
Температура -40 °С -20 °С 0 °С +20 °С +40 °С
Давление паров 20,4 38,3 186 424 614
Объемная концентрация 2,6 5,0 24 56 80
Таблица 2
Керосин
Температура +20 °С +40 °С
Давление паров 0,093 0,487
Объемная концентрация 0,01 0,06
Таблица 3
Дизельное топливо
Температура -20 °С 0 °С +20 °С +40 °С
Давление паров 0,11 0,7 3,08 10,5
Объемная концентрация 0,04 0,09 0,4 1,3
Температура вспышки для бензина -40 °С и концентрационные пределы взрываемости в пределах 2 + 6 % от объема.
Таким образом, можно сделать общие заключения по фактам эмиссии паров приведённых углеводородов: бензины обладают высокой эмиссией паров, которые опасны при любых температурах, но концентрация их всегда выше верхнего концентрационного предела взрывоопасности.
Керосин и дизельное топливо обладают низкой эмиссионной способностью и пары их практически безопасны при температурах окружающей среды, т.е. концентрация их всегда ниже нижнего концентрационного предела.
Опасная ситуация может возникнуть при перевалке нефтепродуктов -увеличение статического электричества.
Разряд статического электричества зависит от удельной плотности электрического заряда рт возникающего при перевалке нефтепродуктов
= \2DFsSoiCo - С\)
рт А
Яёп/и
где Б - коэффицент диффузии, ^ - число Фарадея, е&о - диэлектрическая постоянная и относительная диэлектрическая проницаемость, С0 - - концентрация ионов на в трубе и на стенке, Я - радиус трубы, ё - толщина диффузионного слоя, п - число переноса ионов, ц - концентрация ионов, у -проводимость продукта.
При этом плотность электрического заряда убывает во времени по экспоненте, но часто этого бывает недостаточно и может возникать разряд статического электричества.
3. Необходимость контроля
Поскольку электронизация возможна и при заземленных хранилищах, вследствие образования на стенках резервуаров изолирующих пленок, то для предотвращения взрывоопасного состояния необходимо следить за температурой среды, напряженностью электростатического поля и концентрацией паров.
Предлагается оснастить емкости датчиками температуры, электростатического поля и газоанализаторами. В настоящее время разрабатывается аппаратно-программный комплекс, позволяющий контролировать внутреннюю среду резервуаров хранения нефтепродуктов.
Основу работы комплекса составляют с аппаратной стороны датчики температуры, напряженности электростатического поля и газоанализаторы. В своей работе комплекс использует базы данных опасности паров нефтепродуктов от температуры, концентрационных пределов взрываемости. Данные с приборов передаются по сети на компьютер и затем обрабатываются модулем оценки взрывопожароопасности. При этом экспертная система учитывает возможные работы с данным хранилищем нефтепродуктов.
Так, если в резервуаре хранится бензин и в пространстве концентрация паров выше НКПР и напряжение электростатического поля достаточное для пробоя, то необходимо проведение мероприятий по снижению электростатического поля. Поскольку при различных работах возможное попадание атмосферного воздуха может снизить концентрацию до НКПР и тем самым спровоцировать взрыв.
Механизм электризации в резервуарах-хранилищах
Электризация нефтепродуктов возникает в следующих технологических процессах:
- прохождение нефтепродуктов через различное технологическое оборудование;
- протекание нефтепродуктов по трубопроводам;
- загрузка нефтепродуктов в резервуары и хранилища.
Электризация нефтепродуктов в трубопроводах описывается теорией
электризации жидкости [2-4].
При прохождении нефтепродуктов через различное технологическое оборудование электризация возникает за счет сужения трубопроводов [5].
Электризация нефтепродуктов при загрузке резервуаров и хранилищ описана в [2, 4].
Процесс накопления зарядов в нефтепродуктах происходит в основном при транспортировке и при течении в трубопроводах. При хранении этот процесс значительно замедляется.
Большинство емкостей для транспортировки и хранения нефтепродуктов имеют цилиндрическую форму: автоцистерны, железнодорожные цистерны, резервуары и бочки.
В процессе хранение происходит перераспределение зарядов по объему.
Заряд в объеме нефтепродуктов создает электрическое поле, напряженность которого на границе раздела фаз может быть высокой и достаточной для возникновения искры.
Электростатическое поле внутри цилиндрического резервуара характеризуется уравнением Пуассона:
-Ди = ^(ее0), (1)
где Д - оператор Лапласа; и - потенциал; р - плотность объемного заряда; е- относительная диэлектрическая проницаемость, £0 - электрическая постоянная.
В работах [2] приведено решение в безразмерном виде.
Расчет электризации в резервуарах-хранилищах
Как уже отмечалось, нефтепродукты при хранении имеют свойство электризоваться. Под действием искровых разрядов в ряде случаев возможно воспламенению среды горючих газов над поверхностью жидкости. В связи с этим необходимо развивать методы оценки электризации нефти в нефтехранилищах различного типа. В процессе наполнения хранилища в него поступает электростатически заряженные нефтепродукты.
Проведем расчет электрического поля в цилиндрических резервуарах и цистернах при заполнении электрическим зарядом всего внутреннего объема. Электростатическое поле внутри цилиндрического резервуара характеризуется уравнением Пуассона:
-Ди = р(ее0), (2)
где Д - оператор Лапласа; и - потенциал; р - плотность объемного заряда; е- относительная диэлектрическая проницаемость, е0 - электрическая постоянная.
Расчет будем вести в цилиндрической системе координат. Резервуар имеет высоту Н и радиус Я. Электрический заряд примем симметрично расположенным относительно оси цилиндра. Начало координат возьмем в центре днища цилиндрического резервуара.
Стальные вертикальные цилиндрические резервуары обычно заполняют так, что часть объема в верхней части резервуара остается свободной. В процессе технологических операций слива и налива нефтепродуктов резервуары остаются частично заполненными. При наливе вертикальных контей-
неров и бочек часть объема их также остается свободной. Налив наэлектризованных нефтепродуктов в резервуары, контейнеры и бочки сопровождается появлением электрического поля в объеме нефтепродукта и газовом пространстве резервуаров. Электрическое поле создается электрическим зарядом, распределенным в объеме нефтепродукта.
Чтобы оценить опасность статического электричества в резервуарах, необходимо рассчитать электрическое поле в газовом пространстве резервуара. Потенциал и напряженность в газовом пространстве резервуаров зависят от их размеров, уровня нефтепродукта, величины и распределения электрического заряда по объему нефтепродукта, а также диэлектрической проницаемости нефтепродукта и газового пространства резервуара.
Начало координат возьмем в центре. нижнего основания цилиндра. Будем рассматривать случай, когда электрический заряд распределен в объеме нефтепродукта симметрично относительно вертикальной оси цилиндрического резервуара. Задачу будем решать в цилиндрической системе координат. При осесимметричном распределении заряда производные потенциалов по углу равны нулю. Стенки резервуара заземлены. Таким образом, задача сводится к решению уравнений: Лапласа для функции р
= 0, (3)
г дг дг дг
уравнением Пуассона
1 д ди д 2и , ч„ ч
"Г(Г —) +—Г = Р(Г, 2)/(88о), (4)
г дг дг дг
с граничными условиями
<р = 0 на Г1, (5)
и = 0 на Г2. (6)
На границе раздела сред
и = р, (7)
др ди
е1 д< = е-. (8)
дг дг
Приведенные результаты расчетов могут быть использованы для определения потенциала в газовом пространстве резервуара для любой известной величины электрического заряда.
Из характера кривых следует, что наибольшие значения потенциалов в газовом пространстве резервуаров располагаются на оси цилиндров и при любом заполнении на поверхности нефтепродуктов.
При одной и той же величине, плотности электрического заряда потенциал на поверхности возрастает с увеличением уровня нефтепродукта.
При повышении уровня нефтепродукта напряженность электрического поля на поверхности нефтепродукта увеличивается. Напряженность электрического поля по оси резервуара в основном имеет постоянное значение в газовом пространстве при данном уровне нефтепродукта. Влияние стенок резервуара на потенциал и напряженность оказывается в пределах изменения относительного радиуса от 0,4 до 1.
Оценим величину напряжения пробоя. Для этой цели воспользуемся формулой для подсчета разрядного напряжения воздушного промежутка в случае однородного электрического поля [8]. Последнее предположение можно условно принять в центре резервуара.
где l - расстояние, см; p - давление газовой фазы, МПа; T - температура, °K; p0 = 0.1 МПа; T0 - 293 °K.
Список литературы:
1. Базуткин В.В. и др. Техника высоких напряжений: Изоляция и перенапряжения в электрических системах: учебник для вузов / В.В. Базуткин, В.П. Ларионов, Ю.С. Пинталь / Под общ. ред. В.П. Ларионова. - М.: Энер-гоатомиздат, 1986. - 464 с.
2. Бобровский С.А., Яковлев Е.И. Защита от статического электричества в нефтяной промышленности. - М., Недра, 1983. - 160 с.
3. Гогосов В.В., Никифирович Е.И., Толмачев В.В. Электризация слабо-проводящей жидкости, текущей по металлической трубе // Магнитная гидродинамика. - 1979. - № 2. - С. 59-62.
4. Захарченко В.В. и др. Электризация жидкостей и ее предотвращение. -М.: Химия, 1975. - 128 с.
5. Субачевский В.Г. Влияние местных сужений трубопровода на электризацию топлив // Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. - 1970. -№ 12. - С. 18-21.
6. Электростатическая безопасность при заполнении резервуаров нефтепродуктами / Б.К. Максимов, А.А. Обух, А.В. Тихонов. - М.: Энергоатом-издат, 1989. - 152 с.: ил. - ISBN 5-283-01008-2.
7. Максимов Б.К., Обух А.А. Статическое электричество в промышленности и защита от него. - М.: Энергия, 1978. - 80 с.: ил.
8. Электротехнический справочник. Том 2 / Под общ. ред. И.Н. Орлова. -М.: МЭИ, 1998.
