0 produkter
Din inköpslista
Din inköpslista är tom.
5 Juni 2019

Statiskt jordskydd för järnvägsfordon

I explosionsfarliga miljöer, mer benämnd som "EX"-industri, genereras statisk elektricitet nästan hela tiden. Olika kvaliteter av råolja, raffinerade petroleumprodukter som LPG och en mängd kemikalier hamnar i en kategori av material som ofta kallas statiska ackumulatorer. Material i denna kategori är kända för att vara kraftfulla magneter av elektroner från andra material och resistenta att "släppa" de elektroner som de kommer i kontakt med. Med andra ord "ackumulerar de" statisk laddning.

Vid lastning av en järnvägstank överförs den statiska ackumulerande produkten från en lagertank via ett rör till en mottagande järnvägsbehållare. Vi benämner den utrustning som är involverad i överföringen av produkten, "överföringssystem". Eftersom produkten går igenom överföringssystemet till järnvägstanken, blir molekylerna i produkten elektrostatiskt laddade.

Om järnvägstanken inte har någon direkt anslutning till jorden kommer det att skapa elektrostatiska laddningar på ytan, vilket leder till att spänningen på järnvägstanken stiger dramatiskt på mycket kort tid. Eftersom järnvägsbehållaren är i högspänning, kommer den att försöka hand hitta ett sätt att tömma denna överskott av potentiell energi och det mest effektiva sättet att göra detta är att ladda ur överskottselektronerna i form av en gnista.

Energi urladdad i statiska gnistor

Jordade föremål som ligger i närheten av laddade objekt är bra mål för elektrostatiska gnistor. En okontrollerad ackumulering av statisk elektricitet i en EX-atmosfär skiljer sig inte från att en motors tändstift skulle avge en gnista.

Om järnvägstanken inte är jordad kan dess elektrostatiska spänning byggas upp till farliga nivåer på mindre än 20 sekunder. Tabellen till höger illustrerar hur mycket energi som kan tömmas av en enda gnista från en järnvägstank laddad till 20 000 volt.

När gnistans energi, orsakad av statisk elektricitet, jämförs med de minsta antändningsenergierna hos ett brett sortiment av petroleumprodukter och brandfarliga kemikalier, är det lätt att se varför järnvägsbehållaren och all utrustning som är ansluten till den, såsom slangar och rörledningar, bör förbindas och jordas.

Som bilden ovan visar kan elektrostatiskt laddade järnvägstankar släppa ut gnistor med stor en mängd energi. På dessa energinivåer är förebyggandet av elektrostatiska stötar till arbetare en viktig säkerhetsfråga. 

Fysiologiska reaktioner orsakade av elektrostatisk chock kan leda till att personen snubblar och ramlar. Detta är särskilt farligt när personalen arbetar över marknivå.

Av de flera faktorerna som bidrar till statisk laddning är den ena variabeln som absolut måste kontrolleras, järnvägstankerns jordning. Jordning av tanken säkerställer att järnvägsbehållarens motstånd mot jordpunkten upprätthålls på en nivå som inte hindrar säker överföring av statiska laddningar från järnvägstanken till marken.

I Nordamerika är jordning av järnvägstankar vanligt förekommande. I Europa är det inte lika konsekvent. Vissa platser gör det, andra inte. Där järnvägstankar inte aktivt jordas, antas det att tanken på vagnen är väl förbunden med chassit och att statiska laddningar, som genereras av produktöverföringen, kan passera från chassit genom vagnens hjul till jord eller tillbaka till lastningsgatan via ledande anslutningar.

För att leda bort statiska laddningar från järnvägstanken förväntas det att spåren, på vilka järnvägsbehållaren sitter, har en direkt anslutning till jord eller är förbunden med lastbryggan. Det utjämnar den potentiella skillnaden mellan fyllningsarmen och järnvägstanken. Om så är fallet bör det elektriska flödet från järnvägstanken, tillbaka till lastbryggan, via de säkerhetskritiska förbindelserna mellan spåret och lastningsplatsen, verifieras ofta, helst före varje överföring. 

Verifikation av förbindelsen kan göras av en elektriker med en mätare eller automatiskt via ett jordningssystem. Så istället för att förlita sig på en passiv krets att binda järnvägstanken till lastbryggan, kommer båda givna metoder att säkerställa isolerade skenor, på vilka järnvägstanken vilar och identifiera ej säkra kontakter innan lastning sker.

Det finns dock många lastplatser för tågtankar i Europa där dessa antaganden inte kan tas för givet, särskilt när det finns en osäkerhet angående spårets anslutning till jorden. Vissa platser äger helt enkelt inte spåren, vilket gör att ingenjörer inte kan utföra jordningstest. Eftersom lastplatsen inte äger spåren är deras ingenjörer också begränsade av hur mycket de kan "störa", dvs installera sina egna bindningstrådar från spåret tillbaka till sin egendom.

I stället ansluts järnvägstankarna till lastplatsen med statiska jordningssystem. Lastplatsen i säg bör också jordas, då leds all statisk elektricitet direkt ner i jorden via lastbryggan.

Andra platser i Europa väljer att jorda sina järnvägsfordon eftersom marken där spåret går inte har en tillförlitlig anslutning till jorden. Därför väljer de att jorda järnvägstankarna med statiska jordningssystem som en fråga om god praxis.

Branschnormer i samband med statisk jordning av tankbilar i HAZLOC-atmosfärer

Jobbar man med antagandet att det finns god elektrisk kontinuitet från tanken till järnvägsfordonens hjul, rekommenderar sektionerna för jordning av järnvägstankar i IEC 60079-32 och TRBS 2153 en sammanhängande anslutning mellan järnvägsspåren och lastningsplatsen som inte överstiger 1 mega -ohm.

Nordamerikanska institut som National Fire Protection Association och American Petroleum Institute publicerar sina egna regler för att kontrollera riskerna i samband med lastning av järnvägstankar i EX / HAZLOC-områden.

NFPA 77 “Recommended Practice on Static Electricity” (2014) and API RP 2003 “Protection Against Ignitions Arising Out of Static, Lightning, and Stray Currents” (2008) är publikationer skrivna av utskott från Ex-industrins proffs som är erkända experter inom området av statisk kontroll för farliga miljöer. När järnvägsfordons jordning är refererad markerar dessa publikationer risken för oledande slitagekuddar och lager som kan förhindra statisk elektricitet som passerar från tanken till järnvägshjulen, vilket resulterar i den farliga ackumuleringen av statisk elektricitet på tanken av tågvagnen.

Det som framgår av rekommendationerna från NFPA 77 och API RP 2003 är att 10 ohm i jordning och bindningskrets är det maximala motståndet rekommenderat för utrustning som riskerar elektrostatisk laddning i EX atmosfärer.

API RP 2003 går ett steg längre genom att rekommendera 1 ohm eller mindre, men om ett jordningssystem med jordningsindikatorer används, är 10 ohm fullt acceptabelt.

Detta beror på att jordningssystemet kontinuerligt övervakar motståndet i jordkretsen, så att jordnätet kan signalera den potentiella risken till lastbärarens operatör om den stiger över 10 ohm. En annan viktig rekommendation är att använda förreglingar där det är möjligt, för att säkerställa att överföringen inte sker om jordning inte är möjligt. Genom att stoppa produktens rörelse elimineras genereringskällan, vilket förhindrar ytterligare laddning av järnvägstanken.

Specificering av ett statiskt jordningssystem för lastning / lossning av järnvägs tankar

Ett av de största problemen med statisk elektricitet är att det inte är något som operatörerna kan se, lukta eller höra. Tyvärr kan detta främja en inställning av "det kan inte hända mig" eller "det existerar inte" bland personalen som driver processerna. 

Ett jordningssystem som kombinerar en enkel visuell "GO / NO GO" -kommunikation via en trafikljusmodell med indikering med interlockstyrning är det mest effektiva sättet att kontrollera risken för tändningar orsakad av statisk elektricitet vid överföring till och från järnvägstankar. Att koppla samman överföringssystemet med jordningssystemet är den ultimata skyddsutrustningen för att säkerställa att järnvägstanken är jordad.

Malux rekommenderar Earth-Rite PLUS för att förbinda järnvägstankar till lastplatser. Samtidigt som det visar hela sortimentet av ATEX- och IECEx-certifiering för alla gas- och flytande ånggrupper, säkerställer det också att det finns en 10 ohm eller mindre motstånd mellan järnvägstanken och produktöverföringssystemet. Genom att ansluta jordklämman till järnvägstanken verifierar Earth-Rite PLUS automatiskt om tanken är ansluten till lastplatsen genom att leverera en säker övervakningskrets till systemets godkända jordningsklämma. Den rostfria jordklämman ger en stark och stabil anslutning till järnvägstanken och står emot rörelse orsakad av vibrationer eller oavsiktlig lossning.

Till skillnad från standardjordningssystem som bygger på icke-övervakade jordanslutning för att skingra statiska laddningar, säkerställer Earth-Rite PLUS att anslutningen till lastplatsen alltid övervakas via de statiska jordanslutningarna G1 och G2 (ref. Fig. 2).

När Earth-Rite PLUS verifierar att järnvägstanken är ansluten till plattformen, blinkar gröna lysdioder kontinuerligt för att informera operatören om att systemet aktivt övervakar jordslingans helhet.

Två stycken fria reläkontakter kan kopplas för att styra pumpen eller PLC's för att stoppa överföringen om Earth-Rite® PLUS upptäcker ett motstånd på mer än 10 ohm i jordslingan mellan järnvägstanken och produktöverföringssystemet. Avstängning av överföringen säkerställer att alstringen av statisk elektricitet stoppas och därigenom eliminerar risken för att järnvägstanken ackumulerar en spänning och urladdar en statisk gnista.