Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Методика расчета протекторной защиты трубопровода

Читайте также:
  1. E. Порядок защиты курсовой работы.
  2. I. Абсолютные и средние показатели вариации и способы их расчета
  3. II. Порядок выполнения, рецензирования и защиты курсовой работы
  4. II. Техника защиты.
  5. III. Процедура защиты ВКР
  6. Quot;Естественные" психологические защиты
  7. Quot;Интегративные" психологические защиты
  8. quot;Интегративные" психологические защиты
  9. V Методика проведення уроку
  10. V2: Организация и методика ветеринарно-санитарного осмотра туш и внутренних органов

Исходными данными для проектирования гальванической защиты (ГЗ) - защиты гальваническими анодами (протекторами) - являются:

- геометрические и электрохимические характеристики гальванического анода;

- удельное электрическое сопротивление грунта в месте установки анода у трубопровода;

- диаметр и при необходимости переходное сопротивление трубопровода.

Расчет ГЗ сводится к определению:

- силы тока в цепи гальванический анод - труба;

- срока службы анода;

- необходимого числа анодов для защиты участка трубопровода.

1. Сила тока J (А) в цепи одиночный гальванический анод (ГА) - трубопровод в общем случае равна:

J1 = [Ет (J) – Ега (J)] / R = [DE(J)] / R

где Ет (J) и Ега (J) - электродные потенциалы трубы и ГА при силе тока J,

R (Ом) - омическое сопротивление в цепи ГА - труба.

Величины Ега и особенно Ет представляют собой сравнительно сложные функции силы тока J. Поэтому при проектировании ГЗ чаще всего упрощенно принимают DE(J) » 0,6 В. При этом

J1 » 0,6 / R (1)

2. Омическое сопротивление R представляет собой сумму сопротивлений растеканию тока ГА Ra, проводника, соединяющего ГА с трубой Rсп, и входного сопротивления трубопровода Rт:

R = Ra + Rсп +Rт (2)

Принимается, что поляризационные сопротивления ГА и трубы не зависят от тока и входят в значения Ra и Rт соответственно.

3. Входное сопротивление трубопровода равно:

, (3)

где Rпрод - продольное сопротивление металла трубы на единицу ее длины; Rпер - переходное сопротивление труба-земля. Rпрод при известных удельном сопротивлении металла трубы, rм (Ом·м), ее диаметра D (м) и толщине стенки d (мм) вычисляется легко:

Rпрод (Ом·м) = rм / [p·(103 D - d) · d] (4)

Значение Rпер вычислить сложнее:

, (5)

Здесь Rиз (Ом·м) - сопротивление изоляции на единицу длины трубы, rг - (Ом·м) - удельное сопротивление грунта, hт - расстояние от поверхности земли до оси трубы. Значение Rиз убывает во времени t, Rиз = Rиз (t), поэтому в уравнении (5) Rиз при расчете ГЗ следует в зависимости от задачи относить к моменту начала или конца эксплуатации ГА. Если известно или принято удельное поверхностное сопротивление изоляции (Ом·м2), то Rиз вычисляется по формуле:

, (6)

4. Сопротивление соединительного провода равно:

Rсп (Ом) = rсп lсп / S, (7)

где rсп - удельное сопротивление металла провода (для меди и алюминия соответственно 0,0175 и 0,028 Ом·мм2 /м), lсп (м) - длина, S (мм2) - сечение соединительного проводника.

Обычно основной вклад в величину R вносит сопротивление растеканию тока анода Ra, и чаще всего вместо уравнения (2) используют упрощенную формулу

R » Ra (8)

5. Значение Ra зависит от расположения анода в грунте, длины анода la (м); его диаметра da (м); удельного сопротивления грунта rг; отсутствия или наличия засыпки - активатора: специальной смеси для снижения и стабилизации сопротивления растеканию тока и предотвращения пассивации ГА. При наличии засыпки в расчет вводятся ее удельное сопротивление rз (Ом·м); высота lз (м) и диаметр dз (м) столба засыпки.

6. Для вертикального анода без засыпки сопротивление растеканию тока равно:

Ra = (rг / 2p la){ln(2la / da) + 0,5 · ln[(4h + la) / (4h - la)]}, (9)

где h (м) - расстояние от поверхности земли до середины анода.

7. Для вертикального ГА с засыпкой (комплектного анода):

Raз = (rг / 2p lз){ln(2lз / dз)+0,5 · ln[(4h + lз)/(4hlз)]+[(rз / rг) · ln(da /dз)]}, (10)

8. Для горизонтального ГА без засыпки

(11)

9. Для горизонтального ГА с засыпкой (комплектного анода)

(12)

Формулы (8) - (11) справедливы при условии la > da, lз > dз. Формулы (9) и (10) справедливы при условии соответственно la < 4h, lз < 4h.

10. Значения Ra для выпускаемых магниевых протекторов типа ПМ-У при h £ 2,5 м могут быть рассчитаны по эмпирической формуле

Rаз = Аrг + В, (13)

где А и В - численные коэффициенты, приведенные в таблице:

 

Тип анода А, м-1 В, Ом
ПМ 5У 0,57 0,24
ПМ 10У 0,47 0,18
ПМ 20У 0,41 0,15

 

11. Срок службы одиночного ГА, Т (годы), вычисляют по формуле

Т = G q hп hи / (Jср · 8760), (14)

где G - масса ГА (кг); q - теоретическая токоотдача материала анода, А.ч/кг (для магниевых анодов 2330 А.ч/кг); hп - к.п.д. анода (обычно принимают hп = 0,6 или по технической документации на анод); hи - коэффициент использования материала анода (обычно принимают hи = 0,90); Jср (A) - средняя сила тока в цепи анод-труба за период эксплуатации анода T.

12. Количество одиночных анодов, необходимое для защиты сети трубопроводов, вычисляется из суммарного катодного тока Jc (А), требуемого для защиты сети. Значение Jc для построенных трубопроводов может быть найдено из данных опытного включения передвижных катодных станций, а для проектируемых трубопроводов - из необходимой плотности защитного тока и суммарной площади поверхности трубопроводов. С учетом этого необходимое количество идентичных одиночных анодов N равно:

Загрузка...

N = Jc / J1, (15)

где J1 определяется уравнением (1), а значение R в уравнении (1) - формулой (2) или (8).

13. В целях эффективного использования и удобства контроля ГА при эксплуатации часто размещают группами. Количество групп, их местоположение и число анодов в каждой группе определяются при проектировании в зависимости от условий расстановки.

14. Общее число анодов в группе, необходимое для защиты данного участка трубопровода, определяется по формуле:

nгр = Jз / J1 hср, (16)

где Jз - сила тока, необходимая для защиты участка;

hср - средний коэффициент использования анода.

Значение hср может приниматься равным 0,85 при расстояниях между соседними анодами 2-5 м.

После размещения групп ГА на плане подземных сооружений вычисляется ожидаемая сила тока Jож в каждой группе:

Jож = nгр · J1 · h, (17)

где h - коэффициент использования ГА. Значение h для ряда вертикальных комплектных анодов может быть найдено по диаграмме рис.У1 в зависимости от числа анодов в группе nгр и отношения a/lз межанодного расстояния а (м) в группе к длине комплектного анода lз (м).

15. В случае применения ГЗ для защиты от опасного влияния блуждающих токов необходимый ток ГЗ определяют на построенном трубопроводе (путем опытного включения катодной станции или ГА) как величину, обеспечивающую полное подавление положительного смещения суммарного потенциала от стационарного.

Рис.1. Зависимость коэффициента использования (h) анодов группы ГА от количества (n) анодов в группе и отношения a/lз межанодного расстояния (а) к длине (lз) комплектного анода; а - ГА типа ПМ-5У; б - ГА типа ПМ-10У и ПМ-20У


Дата добавления: 2015-01-29; просмотров: 21 | Нарушение авторских прав




lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2019 год. (0.014 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав