Гидравлические удары и меры их предотвращения. Паспорт устройства дозированного аэрозольного распыления удар

Последствия инсульта настолько истощают, что перенесшие его часто жалеют, что не начали во время правильно питаться. Одна из самых пугающий особенностей инсульта в том, насколько неожиданно он наступает, часто без малейших предупредительных сигналов.

Высокое кровяное давление, повышенный уровень холестерина, диабет и метаболический синдром находятся в числе основных факторов риска, а также в числе факторов, влияние которых можно уменьшить или совсем избежать его, питаясь правильно.

Многие врачи говорят о том, что диета играет критически важную роль в предотвращении удара. Это показали результаты многочисленных исследований, и это же доказывает опыт множества людей, которые переносят инсульт ежедневно, а также тех, кто питается правильно и сталкивается с этой проблемой значительно реже. Что именно нужно делать, чтобы избежать инсульта?

Снизить кровяное давление при помощи молочных продуктов и калия

Противоинсультная диета, в первую очередь, оказывает большое влияние на кровяное давление. Давление выше 135/85 удваивает риск инсульта. Почему?

Артерии мозга, в которых постоянно происходит слишком быстрая циркуляция крови, со временем утолщаются, и в какой-то момент могут стать совершенно «непроходимыми» для крови. Под давлением, которое образуется из-за этого, тонкие артерии могут лопнуть. Высокое кровяное давление также повышает риск образования тромбов на стенках кровеносных сосудов.

Если бы все те, у кого сейчас повышенное кровяное давление, начали следить за своим питанием, можно было бы предотвращать тысячи инсультов каждый год.

Противоинсультная диета это, прежде всего, много овощей, фруктов и обезжиренных молочных продуктов. По данным некоторых исследований, риск инсульта у человека, который совсем не пьет молока, такая же, как у того, кто выпивает по 450 мл молока ежедневно. Так что молоко, а также различные молочные продукты, очень нужны, но они должны быть обезжиренными или с пониженным содержанием жира, так как насыщенные жиры в молоке могут свести на нет все его полезные свойства.

Продукты, богатые калием, тоже обязательно должны входить в диету тех, кто перенес инсульт. Калий препятствует образованию тромбов, таким образом, снижая вероятность инсульта.

Бороться с метаболическим синдромом

Метаболический синдром - это сочетание преддиабетного состояния, включающего резистентность к инсулину (это происходит, когда клетки перестают достаточно быстро отвечать на команду инсулина всасывать сахар из крови), немного повышенное кровяное давление, высокий уровень сахара в крови и триглицеридов, а также низкий уровень «хорошего» HDL-холестерина. Большинство людей с метаболическим синдромом имеют лишний вес.

Наличие метаболического синдрома удваивает риск инсульта и причиняет людям значительный дискомфорт - все это является отличным поводом для того, чтобы начать использовать противоинсультную диету.

Тем, у кого метаболический синдром, нужно употреблять больше клетчатки, постных белков, полезных жиров (их особенно много в морской рыбе, орехах и семенах льна).

Регулярное употребление фруктов, овощей, цельнозерновых и низкогликемических продуктов помогает поддерживать на нормальном уровне уровень сахара в крови и инсулина.

Кроме того, такая диета поможет избавиться от лишнего веса и очень быстро сделает клетки организма более чувствительными к сигналам инсулина.

Продукты, которых нужно избегать: сдоба и сладости, напитки с большим количествам сахара, белый хлеб.

Если случается так, что вам нужно или очень хочется съесть продукт, содержащий много рафинированных углеводов, съешьте вместе с ним что-нибудь, богатое белком или клетчаткой - это замедлит повышение уровня сахара в крови.

Похудеть

Важную роль в предотвращении инсульта играет не только то, какие продукты вы употребляете в пищу, но и то, сколько вы едите.

Лишний вес увеличивает вероятность инсульта у женщин на 75%, ожирение повышает этот риск в два раза. У людей с ожирением в несколько раз чаще, чем у людей с нормальным весом, бывает повышенное кровяное давление, которое, как уже упоминалось, повышает риск развития диабета и часто является основной причиной инсульта.

Резкое увеличение давления, сопровождающее гидравлический удар - явление крайне негативное, т.к. гидравлический удар может разрушить трубопровод или какие-либо элементы гидравлических машин, испытывающие эффекты гидравлического удара. По этой причине разрабатываются методы предотвращения гидравлических ударов или уменьшения их негативного влияния. Поскольку мощность гидравлического удара напрямую зависит от массы движущийся жидкости, то для предотвращения гидравлического удара следует максимально уменьшить массу жидкости, которая будет участвовать в гидравлическом ударе. Для этого необходимо запорную арматуру монтировать в непосредственной близости к резервуару. В качестве меры уменьшения негативных последствий гидравлического удара используют замену прямого гидравлического удара на непрямой. Для этого достаточно запорную арматуру на напорных трубопроводах сделать медленно закрывающейся, что позволит уменьшить силу удара. Для борьбы с гидравлическим ударом применимы только те случаи увеличения времени закрытия, которые приводят к неполному удару, т.е. у которых t 3 > ф 0 . Снижение ударного давления путем создания условий неполного удара широко используется регламентированием времени закрытия задвижек, пуска мощных насосов и т.д.

Если по условиям эксплуатации или иным причинам снизить ударное давление за счет неполного удара нельзя, то приходится применять дорогие и мощные демпфирующие устройства и иные методы.

Другой мерой борьбы с явлением гидравлического удара является установка на напорных линиях, работающих в условиях циклической нагрузки, специальных компенсаторов с воздушной подушкой, которая принимает на себя удар.

Исходя из формулы Жуковского (определяющей увеличение давления при гидроударе) и величин, от которых зависит скорость распространения ударной волны, для ослабления силы этого явления или его полного предотвращения можно уменьшить скорость движения жидкости в трубопроводе, увеличив его диаметр.

Борьба с гидравлическим ударом:

1. уменьшение фазы удара

где L - длина трубопровода, c - скорость ударной волны.

2. увеличение времени остановки жидкости;

3. уравнительные баки;

4. гидроаккумуляторы, гасящие ударную волну;

1 - штуцер; 2 - стальной оцинкованный фланец; 3 - стальной сосуд с контрфланцем; 4 - сменная мембрана из бутилкаучука; 5 - воздушный клапан; 6 - площадка для крепления насоса для горизонтальной компановки; 7 - ножки.

Работает гидроаккумулятор следующим образом. В мембрану подсоединенного к водопроводу гидроаккумулятора под давлением подается вода от насоса. Объем воздушной подушки при этом уменьшается в зависимости от величины давления в мембране. По достижению установленного на предприятии - изготовителе порога срабатывания по разности давлений автоматика отключает электропитание насоса. При заборе воды баланс разности давлений вновь нарушается, и автоматика включает насос. Эффективность работы гидроаккумулятора напрямую зависит от величины разности давлений мембраны и воздушной подушки и в первую очередь зависит от качества мембраны и объема гидроаккумулятора. Выставленный ранее порог срабатывания автоматики - характеристика строго регламентированная и может корректироваться в небольшом диапазоне. В противном случае возможен разрыв мембраны. По мере эксплуатации гидроаккумулятора, воздух, растворенный в воде, со временем накапливается в мембране. Это приводит к инерционности срабатывания автоматики и в целом тоже отражается на эффективности работы гидроаккумулятора. Избежать этого позволяют профилактические работы с интервалом от 1 до 3 месяцев.

5. предохранительные клапаны.

Гаситель колебаний давления.

Для гашения колебаний давления внутри трубы используют сложные устройства, содержащие поршни, пружины, гибкие оболочки и прочие подвижные элементы. Такие устройства быстро изнашиваются и требуют частой замены. Для гашения гидроударов предлагается использовать гаситель колебаний давления предельно простой конструкции. Гаситель колебаний давления располагается внутри трубопровода 2, по которому перекачивается жидкость. Гаситель представляет собой металлическую ленту 1, по длине которой вырублены окна 3. Образующиеся при этом козырьки 4 отогнуты поочередно в противоположные стороны. Угол между козырьком 4 и плоскостью ленты 1 составляет 35-45° для воды или 25-30° для нефти. Ширина ленты 1 выбирается таким образом, чтобы она свободно входила во внутрь трубопровода 2. Длина ленты 1 равна длине защищаемого участка трубы 2. Один конец ленты с помощью сварки закрепляется внутри трубы, а второй конец ленты поворачивается вокруг продольной оси на 3-5 оборотов и также закрепляется сваркой.

Труба 2 с размещенной внутри нее лентой 1 и является гасителем гидроударов. Гаситель колебаний давления работает следующим образом. Поток жидкости при движении вдоль плоскости ленты 1 входит в окно 3 и отклоняется от плоскости козырьком 4. Поток приобретает колебательное (синусоидальное) движение с определенной частотой. Так как окон на ленте много, то частота колебания потока будет всегда превышать собственную частоту колебаний потока жидкости, определяемой неровностями местности. Таким образом, сглаживаются наиболее резкие колебания давления и дробятся наиболее крупные пузыри газа. Дополнительному гашению колебаний давлений способствует поворот ленты вокруг продольной оси с шагом 1,5-2 м (5-7 м для труб большого диаметра), в результате чего поток приобретает дополнительно вращательное движение, которое также гасит часть энергии гидроудара. Так происходит гашение энергии гидроударов за счет преобразования энергии ускоренного поступательного движения потока жидкости в колебательное и вращательное движения. Суть предложения заключается в том, что внутренний просвет трубопровода в месте установки гасителя изменяется незначительно (определяется сечением ленты), поэтому сопротивление гасителя потоку жидкости при ламинарном и неразрывном течении мало. При течении по трубе жидкости в турбулентном режиме и с включениями газовых пробок сопротивление резко возрастает из-за изменения направлений потока. Происходит выравнивание скоростей газового и жидкостного потоков при прохождении разнонаправленных козырьков, что приводит к гашению гидроударов. Оптимальное место установки гасителя в низинах, после пологих и, особенно крутых склонов, где поток жидкости разгоняется и приобретает дополнительную энергию, вызывающую впоследствии разрушительный гидроудар из-за схлопывания пузырей (разрывов потока) в жидкости.

Также применяют устройства плавного пуска, которые в целом снижают опасность возникновения гидравлического удара, но не предотвращают её полностью.

Работа компрессора в режиме влажного хода в отдельных случаях может привести к гидравлическому удару .

Могут быть вызваны поступлением в цилиндр компрессора жидкого хладагента, паров повышенного влагосодержания (при их сжатии в цилиндрах влажный пар превращается в жидкость или смеси масла с хладагентом). Чаще всего это происходит из-за несовершенства охлаждающих систем, а также из-за нарушения режимов эксплуатации.

Основной причиной поступления жидкого хладагента в компрессор является неправильное регулирование подачи его в отделитель жидкости . Обычно кратность циркуляции хладагента n>1. Чтобы избежать неправильного регулирования подачи жидкости, необходимо уровень поддерживать постоянным. Для этого на отделителях жидкости устанавливают указатели уровня, а иногда поплавковые регулирующие вентили. При переменном тепловом потоке установка этих приборов не исключает возможности поступления жидкости из отделителя в компрессор. С повышением величины теплового потока в камерах происходит выброс части жидкости из батарей в отделитель жидкости . Уровень ее в отделителе повышается, поплавковый вентиль прекращает подачу жидкости из , а жидкость в отделитель может продолжать поступать из батарей, что и приводит к гидравлическим ударам.

Отделитель жидкости , чтобы избежать его переполнения, соединяют с ресивером трубой перелива, а запорный вентиль на пломбируют в открытом состоянии. Это приводит к необходимости установки ресиверов повышенного объема.

Причиной поступления жидкого хладагента в компрессор может быть и уменьшение плотности парожидкостной смеси в батареях при повышении теплового потока в камерах. Чем больше удельный тепловой поток, тем выше паросодержание в парожидкостной смеси, заполняющей батареи. В камерах с нестационарным тепловым режимом изменение заполнения батарей жидким аммиаком происходит непрерывно. Повышение теплового потока сопровождается интенсивным и приводит к уменьшению плотности парожидкостной смеси в батареях. К таким же последствиям приводит и резкое снижение давления в системе, при котором пар выделяется во всей толще жидкости, вызывая ее взбухание, переполнение батарей и других сосудов . Это наблюдается при включении в систему дополнительных компрессоров, а также при включении части потребителей холода.

Чтобы исключить подобные явления, необходимо осуществлять плавный переход от одного давления к другому, а потребителей холода подключать постепенно или останавливать компрессоры при включении или выключении потребителей холода.

Жидкость в компрессор может поступать также из всасывающих трубопроводов, если в них есть участки, способствующие выделению жидкости из пара, особенно при нижней разводке трубопроводов. Сечение коллекторов бывает обычно больше, чем сечение основного трубопровода. Поэтому в них постепенно собирается жидкость, которая с течением времени уменьшает сечение прохода пара. При этом увеличивается скорость пара в них, что и приводит к уносу жидкости в компрессор и гидравлическому удару. Удалять жидкость из коллекторов трудно, так как они изолированы и происходит медленно.

В статье рассматривается принцип работы, преимущества и опыт применения системы молниезащиты Dissipation Array System® (DAS®) от компании Lightning Eliminators & Consultants, Inc (LEС, США).

Введение
Несмотря на наличие систем молниезащиты (МЗ), аварии, вызванные молниевыми разрядами (МР) в нефтяной отрасли, поражают ежегодно до 8% объектов и их коммуникаций. По данным МЧС России, только затраты на ликвидацию последствий аварий на нефтяных объектах составляют от 1,5 до 10 млн. долларов США. Имеется много фактов, когда после первого удара молнии, молниеприёмное устройство не воспринимает последующие разряды.
В качестве примера можно привести анализ причин аварии на резервуаре РВС 20000 №22 Александровской нефтеперекачивающей станции. По показаниям очевидцев, у резервуара РВС 20000 №22 возникли подряд два разряда молнии: первый был принят отдельно стоящим в 5м от резервуара молниеприёмником, а второй пришёлся непосредственно в кровлю резервуара. После попадания МР в кровлю воспламенились пары нефти в свободном пространстве резервуара.

Расследованием причин аварии установлено, что МЗ была выполнена в полном соответствии с требованиями действующей нормативной документацией (НД) при помощи отдельно стоящих молниеотводов на расстоянии 5м и высотой 45 м. Резервуар, его система молниезащиты, заземление эксплуатировались также в соответствии с НД. Причиной удара второго разряда молнии не в молниеприёмник, а в кровлю резервуара, комиссия управления Западно-Сибирского округа Госгортехнадзора России назвала «снос ветром ионизированного канала воздуха».

Это говорит о том, что существующие системы МЗ не обеспечивают на практике достаточный уровень защиты от прямых МР. Таким образом, возникает реальная неизбежность поражения защищаемых объектов и персонала.

Предотвращение прямых ударов молний

Как видно из приведённого выше примера, прямые удары молнии происходят даже в защищённые объекты, а их последствия трудно переоценить. Помимо прямых ударов молний возможны удары в близлежащие заземлённые конструкции и объекты. Такие явления вызывают так называемые «вторичные воздействия» молний на объекты инфраструктуры нефтегазовых предприятий. Можно выделить четыре основных:

1. блуждающие токи;
2. электромагнитные импульсы;
3. электростатические импульсы;
4. связанный заряд.

Все они могут приводить к возгораниям и взрывам либо к выходу из строя контрольно-измерительной аппаратуры и автоматики. Как следствие, можно сделать вывод, что, предотвращая прямые удары в критически важные объекты и их окружение, можно снизить необходимость защиты каждой точки, потенциально подверженной индуцированным токам, и минимизировать прочие требования к защите от перенапряжений.

В 1971 году компания Lightning Eliminators & Consultants, Inc. (США) разработала систему Dissipation Array ® System (DAS®), позволяющую полностью исключить попадание молнии в защищаемую область.

Работа системы основана на принципе точечной разрядки, заключающейся в стекании заряда с острия многочисленных иголок в окружающую атмосферу и создании тем самым объёмного заряда, препятствующего развитию восходящих лидеров и задерживающих движение нисходящих лидеров молнии (Рис. 1). В результате молниевый разряд не попадает в защищаемый объект, а разряжается в незащищённой области.

Рис. 1. Предотвращение попадания молнии с помощью Dissipation Array ® System компании LEC.

DAS® состоит из трёх основных элементов:

1. Ионизатор. Это основной элемент системы молниезащиты, содержащий тысячи иголок, переносящих заряд, собранный системой заземления в окружающую атмосферу, создавая тем самым облако объёмного заряда.
При увеличении электромагнитного поля, вызванного надвигающимся грозовым фронтом, традиционные стержневые молниеприёмники формируют восходящие стримеры, которые провоцируют удар молнии. Многоточечный ионизатор, напротив, запускает процесс ионизации при несколько большей напряжённости поля, но при его увеличении ионизационные токи экспоненциально возрастают. Поскольку ионы распределяются по большой площади, никаких стримеров не возникает.
2. Система заземления. Для работы системы необходимо качественное заземление. Система сбора зарядов является источником заряда, переносимого ионизатором в атмосферу. Как только образуется положительный заряд, наведённый грозовым фронтом на поверхность земли, его часть собирается системой сбора зарядов.
Система сбора зарядов подобна обычной системе заземления, но она является приёмником, а не системой заземления для растекания токов молний. По сути, их назначения абсолютно противоположны.
3. Система переноса заряда. Система сбора зарядов соединена с ионизатором с помощью низкоомного проводника, который обеспечивает прямой перенос заряда к ионизатору. По сравнению с традиционными молниеприёмниками этот проводник несёт существенно меньший ток и предназначен не для переноса огромных токов молнии, а для соединения частей системы в единое целое. Максимальный ток не превышает нескольких миллиампер и не вызывает никаких вторичных воздействий, имеющих место при работе традиционных систем молниезащиты.

Предупреждение
формирования восходящего лидера от любого
защищаемого объекта

Предупреждение формирования восходящих лидеров от любого защищаемого объекта, способных создать проводящий канал и инициировать удар молнии в объект является важным компонентом системы. Такие лидеры обычно инициируются объектами, высота которых более 200м, или объектами в горной местности на такой высоте, где суммарный подъём допускает напряжение на наивысшей точке в пределах 106В во время процесса разряда.
Исследования, проведённые российскими учёными Э.М. Базеляном и его коллегами, сформулировали условия для уменьшения риска поражения объекта молнией. Доказано, что использование оптимизированного ионизатора способно создать и поддерживать объёмный заряд в зоне потенциального риска удара молнии. Также обнаружено, что объёмный заряд способен предотвращать зарождение групповых лидеров.

Редкие прорывы были замечены в областях, где разряды часты и преобладают именно восходящие молнии. В этих случаях плотность объёмного заряда должна быть существенно выше, чем нисходящий отрицательный разряд. Пиковые молниевые токи и сопровождающие их заряды для положительных разрядов начинаются от земли и достигают пиковых значений тока в 200 000 А. Отрицательные разряды, нисходящие от грозовой зоны, достигают пиковых значений около 80 000 А. Поэтому в областях, где преобладают позитивные разряды, объёмный заряд должен быть увеличен примерно в два раза. Электростатические поля в этих случаях значительно выше, что позволяет увеличить ионизацию.

Предупреждение касания объекта нисходящими
лидерами

Предупреждение касания объекта нисходящими лидерами – значительно более сложная задача. Последние 100 м до объекта молниевый лидер движется со скоростью около 400 м/сек. При таких скоростях необходимое количество объёмного заряда должно быть готово прежде, чем будет сформирован встречный лидер, за 50-100 миллисекунд до прибытия нисходящего лидера.

Исследования компании LEC и полевые испытания доказали, что корректно спроектированный ионизатор DAS способен реагировать и предупреждать касание молнии, генерируя комбинацию предразрядного объёмного заряда и реактивного объёмного заряда высокой плотности при приближении молниевого лидера.

Предразрядный объёмный заряд определяется размером ионизатора, электростатическим полем, временем между разрядами и скоростью перемещения объёмного заряда. Комбинация электростатического поля восходящих потоков, создаваемых грозой и силами согласно закону Кулона, вызывают непрерывный поток ионов и постоянное перемещение заряда между ионизатором и грозовой областью, как описывал физик атмосферы д-р Альтон Чалмерс. Объёмный заряд препятствует образованию групповых лидеров при высокой плотности заряда.

Чтобы понять сущность процесса фазы прерывания молниевого лидера, приближающегося к DAS, необходимо понять состояние лидера перед касанием объекта. Это продемонстрировано на рис. 1 – схема, которая поможет понять работу DAS. Она иллюстрирует процесс за миллисекунды до прерывания. Обратите внимание, что молния имеет несколько ответвлений. Все примерно на одном расстоянии от земли, одна должна коснуться поверхности. Целью является не дать ей коснуться DAS или объекта в защищённой области. Рис. 1 иллюстрирует эту ситуацию на примере мачты, защищённой DAS. DAS реагирует на приближение лидера увеличением плотности объёмного заряда.

Рис. 2. Ветвь молнии приближается к DAS .

Рис. 2 показывает реактивный пространственный заряд, созданный приближающейся ветвью молниевого лидера. Результирующий плотный объёмный заряд подавляет формирование встречного лидера, и ситуация развивается, как показано на Рис. 4, а затем – на Рис. 5. На Рис. 4 одна ветвь теперь касается дерева, все остальные стримеры замкнуты. И, наконец, объёмный заряд, сформированный DAS, также замыкается через ионизатор, создавая обратный разрядный ток, продолжающийся только несколько миллисекунд. Все заряды, содержащиеся в ветвях и вокруг ионизатора, принимают участие в процедуре нейтрализации, как показано на Рис.5. Земля возвращается к нормальному отрицательному состоянию, когда грозовые области разряжаются или уходят.

Рис. 3. Реактивный объёмный заряд, созданный приближающимся лидером.

Рис. 4. Молниевая ветвь касается дерева. Остальные ветви уходят.

Рис. 5. Заряд уходит в молниевый канал. Установка возвращается в нейтральное
состояние.

Рис. 6. Молниевая активность в радиусе 500 м от трубы в течение 3-х лет
до (а) и 3-х лет после (б) установки DAS .

Рис. 7. Молниевая активность в радиусе 5 км от трубы в течение 3-х лет
до (а) и 3-х лет после (б) установки DAS.

Процесс втягивания занимает от одной до трёх миллисекунд. Это соответствует примерно 100 мКл (0,1 А с). Тем не менее результирующая скорость может достигать от 30 до 100 кА/мс. В то же время этот обратный ток не несёт никакой разрушительной энергии, т.к. передаётся очень маленький заряд за очень короткий промежуток времени.

Защищённая область

Из принципов работы DAS вытекают три фактора, влияющие на размер и форму защищённой области:
1. количество ветвей молниевого разряда;
2. расстояние между ветвями;
3. удалённость DAS от нисходящего лидера.

Количество ветвей лидера определяет вероятность того, что одна из них приблизится к установке DAS. Обычный лидер стартует и производит несколько ветвей; тем не менее к моменту, когда он достигнет расстояния нескольких сот метров от земли, количество ветвей многократно увеличивается, как показано на Рис. 2. Поэтому вероятность удара молнии в одну из незащищённых DAS точек равна один к количеству ветвей молнии.

Таким образом, DAS задерживает развитие приближающегося лидера-ветви с целью переноса удара в другое место.

Таблица. Количество ударов молний в течение 3-х лет до и 3-х лет после установки DAS

Заключение
О состоятельности тех или иных научных утверждений можно судить на основании опыта их применения. Статистика работы DAS формировалась на протяжении 34 лет на более чем 2400 объектах, и её наработка составляет более
30 000 системных лет работы. Репрезентативность этой выборки не может вызывать сомнений.