Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Методика расчета катодной защиты трубопроводов.

Основным расчетным параметром является средняя плотность защитного тока j_ср - отношение силы тока катодной станции J к суммарной наружной поверхности трубопроводов, защищаемых данной станцией.

Если проектируемые трубопроводы будут иметь соединения с действующими сооружениями, оборудованными установками ЭХЗ, необходимо расчетным путем проверить возможность защиты проектируемых трубопроводов действующими установками ЭХЗ.

Исходными данными для расчета катодной защиты проектируемых трубопроводов являются их параметры и среднее удельное сопротивление грунта на территории вдоль трасс проектируемых трубопроводов.

Площадь поверхности S_г (м²) всех газопроводов, которые электрически контактируют между собой за счет технологических соединений или специальных перемычек, определяют по формуле:

, (1)

где d_iг - диаметр (мм);

I_iг - длина (м) участка газопровода, имеющего диаметр d_iг;

n - общее число соответствующих участков газопровода.

Площадь поверхности всех водопроводов S_в (м²), которые электрически контактируют между собой за счет технологических соединений или специальных перемычек, определяют по формуле:

, (2)

где d_iв - диаметр (мм);

I_iв - длина (м) участка водопровода, имеющего диаметр d_iв;

m - общее число соответствующих участков водопровода.

Суммарная площадь поверхности S (м²) всех электрически связанных газопроводов и водопроводов равна:

S = S_г + S_в, (3)

Среднее удельное сопротивление грунта r (Ом·м) вдоль трасс проектируемых трубопроводов определяется по формуле:

, (4)

где: r _iг и r _iв - средние удельные сопротивления грунта (Ом·м) вдоль длины соответственно I_iг - каждого i -го участка газопровода и I_iв - каждого i -го участка водопровода;

L_г и L_в - суммарные длины газопроводов и водопроводов на данной территории.

Вычисляется доля (%) площади поверхности газопроводов а_г и водопроводов а_в в суммарной площади их поверхностей:

а_г = (S_г / S) · 100 (5)

а_в = (S_в / S) · 100 (6)

Вычисляется площадь поверхности (м²/га) газопроводов b_г и водопроводов b_в, приходящаяся на единицу площади территории S_тер (га), где размещены проектируемые трубопроводы:

b_г = (S_г / S_тер) (7)

b_в = (S_в / S_тер) (8)

Средняя плотность защитного тока для всех трубопроводов j (мА/м²) вычисляется по уравнению:

j = 30 – 10^-3 (100 + 3,0 b_в + 34 b_г + 5r) (9)

При отсутствии водопроводов средняя защитная плотность тока газопроводов вычисляется по уравнению:

j_г = 20 + 10^-3 (100 - 34 b_г + 5r) (10)

Если расчетное значение j или j_г меньше 6 мА/м², принимается j = 6 мА/м².

Суммарная сила тока (А), необходимого для катодной защиты проектируемых газо- и водопроводов, определяется по формуле:

J = 1,3 · 10^-3 jS, (11)

а для защиты только сети газопроводов - по формуле:

J_г = 1,3 · 10^-3 j_гS_г, (12)

Число катодных станций определяют из условий оптимального размещения анодных заземлителей, наличия источников питания и т.д. При этом значение тока одной катодной станции можно ориентировочно принять равным 25 А. Поэтому число катодных станций приближенно равно n = J /25, где J = J или J_г.

После размещения катодных станций на совмещенном плане необходимо рассчитать зону действия каждой из них. Для этой цели определяют радиус действия R_i (м) каждой катодной станции

, (13)

где: j - катодная плотность тока (А/м²), определенная по формуле (9) или (10),

K (м²/гa) - площадь поверхности всех трубопроводов на единицу площади поверхности территории:

K = S (м²) / S_тер (га) (14)

Если площади кругов, радиусы действия каждого из которых равны R_i, а центры находятся в точках размещения анодных заземлителей, не охватывают всей территории S_тер, необходимо изменить или места расположения катодных станций, или их токи и вновь выполнить проверку.

Тип преобразователя катодной станции выбирается так, чтобы допустимое напряжение было на 30% выше расчетного с учетом старения изоляционных покрытий и анодных заземлителей, а также возможного развития сети трубопроводов.

Пример расчета катодной защиты.

1. Пусть на территории площадью 5 га после завершения строительства будут размещен трубопровод диаметром и длиной соответственно d =108 мм I =1200м

2. Определяем площадь поверхности трубопровода:

S_г = 3,14 · 10^-3 (108 ·1200) = 407 м²,

3. Принимаем среднее удельное сопротивление грунта 42 Ом·м

4. Вычисляем доли площади поверхности трубопроводов:

а = (407/407)·100 = 100 %

5. Вычисляем коэффициенты b:

b = 407 / 5 = 81,4 м²/га

6. Вычисляем среднюю плотность защитного тока:

j_г = 20 + 10^-3 (100 - 34·81,4+ 5·42) = 17,54 мА/м²

7. Вычисляем суммарную силу защитного тока:

J = 1,3·10^-3·17,54·407 = 9,28 А

8. Принимаем катодную станцию марки МКЗ-М12 со следующими характеристиками:

1. Номинальный ток: 15 А.

2. Номинальное выходное напряжение: 24 В.

3. Технический ресурс: 100 тыс.ч.

4. Срок службы: не менее 20 лет.

5. КПД: не менее 0,85.

6. Масса: 38 кг.

9. Вычисляем коэффициент К по формуле:

К = (407/5) = 81,4 м²/га

10. Радиус действия катодной станции:

R = 60·√(9,28/(17,54·81,5·0,001)) = 152 м

Катодная станция охватывает всю территорию размещения проектируемых трубопроводов (7,25 га). Следовательно, изменять число катодных станций и их расположение не нужно.