Проектирование электрохимической защиты вновь прокладываемых трубопроводов

Проектирование электрохимической защиты вновь прокладываемых подземных трубопроводов осуществляется одновременно с проектированием трубопроводов.

Определение наличия блуждающих токов по трассе проектируемого сооружения при отсутствии уже проложенных сооружений производится по данным измерения потенциалов между двумя точками земля в двух перпендикулярных направлениях

При наличии сооружений, проложенных вблизи трассы проектируемого сооружения на расстоянии не более 100 м, определение наличия блуждающих токов осуществляется путем измерения потенциалов на существующих сооружениях Шаг измерений - 200 м.

В случае прокладки подземного сооружения вблизи рельсового транспорта, электрифицированного на постоянном токе (на расстоянии до 300 м), необходимо провести измерение потенциалов рельсовой цепи

Определение параметров электрохимической защиты подземных трубопроводов производится расчетным путем.

Методика расчета позволяет определить параметры катодных станций, необходимые для обеспечения защитного потенциала на всех сооружениях, которые расположены в зоне действия установок электрохимической защиты и металлические соединения, обеспечивающие электрическую проводимость.

За основной расчетный параметр принята величина средней плотности защитного тока, представляющая собой отношение тока катодной станции к суммарной поверхности трубопроводов, защищаемых данной установкой.

Исходными данными для расчета катодной защиты являются параметры проектируемых сооружений, а также величина удельного сопротивления грунта по трассе сооружения.

Поверхность каждого из трубопроводов, которые имеют между собой технологические соединения, обеспечивающие электрический контакт, либо соединяемые специальными перемычками, определяется, м²:

(1)

где d_i - диаметр сооружения, мм;

l_i - длина участка сооружения, имеющего диаметр d_i, м.

Таким образом, определяют поверхности газопроводов S_r, водопроводов S_в, теплопроводов S_теп, м².

Суммарная поверхность всех трубопроводов, электрически связанных между собой, равна

(2)

Определяется удельный вес поверхности каждого из трубопроводов в общей массе сооружений, %:

водопроводов

(.3)

теплопроводов

(4)

газопроводов

(5)

Определяется плотность поверхности каждого из трубопроводов, приходящаяся на единицу поверхности территории, м²/га:

газопроводов

(6)

водопроводов

(7)

теплопроводов

(8)

Величина средней плотности тока, необходимого для защиты трубопроводов, определяется, мА/м²:

(9)

Если значение средней плотности защитного тока, полученное по формуле 9 менее 6 мА/м², то в дальнейших расчетах следует принимать j, равное 6 мА/м².

Величину суммарного защитного тока, которая необходима для обеспечения катодной поляризации подземных сооружений, расположенных в данном районе, определяют, А:

(10)

. Число катодных станций определяют из условий оптимального размещения анодных заземлителей (наличие площадок, удобных для размещения анодов), наличия источников питания и т.д., а также с учетом того, чтобы значение тока одной катодной станции по возможности не превосходило 30 А, поэтому число катодных установок n может быть определено приближенно: n = I /30, где величина I определена по формуле 10

После размещения катодных установок на совмещенном плане необходимо рассчитать зону действия каждой из них. Для этой цели определяют радиусы действия каждой из катодных установок, м:

(11)

где I _к.с - ток катодной станции, для которой определяется радиус действия, А;

k - удельная плотность сооружений, определенная по формуле 12

_{k = ∑ S∕ S тер (12)}

Выбор оптимальных параметров анодных заземлителей целесообразно производить в соответствии с методикой, приведенной в приложении

ПРИМЕР РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ (НА СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СООРУЖЕНИЙ)

Определить параметры катодной защиты подземных сооружений на территории квартала новой застройки площадью 10 га.

Исходные данные для расчета:

совмещенный геодезический план территории района в масштабе 1: 500 с нанесенными подземными сооружениями;

сведения о коррозионной активности грунта.

На территории района, требующего защиты, расположены газопроводы низкого и среднего давления, теплопроводы и водопроводы следующих диаметров D и длин l (см. таблицу).

Коррозионная активность грунта на территории защищаемого района колеблется 15—50 Ом·м. Принимаем среднее значение r = 30 Ом · м.

Расчет. 1. Определяем поверхность трубопроводов, расположенных на территории района.

Поверхность всех газопроводов:

м².

Аналогично определяется поверхность всех водопроводов: S_в = 513, 9 м²; теплопроводов: S _теп = 1014, 5 м².

Суммарная поверхность всех трубопроводов:

м².

2. Определяем величину средней защитной плотности тока по формуле.

Определим коэффициенты в, с, d, е и f:

%;

%;

м²/га;

м²/га;

м²/га.

Подставив найденные значения коэффициентов и значение r = 30 Ом · м. в формулу получим:

мА/м².

3. Величина суммарного защитного тока, необходимого для обеспечения катодной 'поляризации подземных трубопроводов, расположенных в районе:

А.

Число катодных станций определяют из условий оптимального размещения анодных заземлителей (наличие площадок, удобных для размещения анодов), наличия источников питания и т.д., а также с учетом того, чтобы значение тока одной катодной станции по возможности не превосходило 30 А, поэтому число катодных установок n может быть определено приближенно: n = I /30, где величина I определена по формуле

Принимая величину суммарного тока катодной защиты 60 А, устанавливаем две катодные станции с током 30 А.

4. По плану района находим места расположения катодных станций и анодных заземлений. Зона действия катодной станции определяется по формуле.

Определим удельную плотность сооружения:

Представив значения I _к.с, j и k в формулу, получим

м.

Полученные радиусы действия каждой катодной станции охватывают всю территорию района защиты.

5. По таблицам для тока I _к.с = 30 А и r = 30 Ом · м выбираем анодное заземление из чугунных труб в количестве 5 шт., d = 150 мм, I = 15 м, сопротивлением растеканию R _а.з = 0, 53 Ом.

6. Узнаем выходное напряжение катодной станции:

V _вых= I _кс R _аз=30*0, 53=16, 5 В

С учетом 50 % запаса на развитие сети выбираем катодные станции ПСК-М-1, 2 с параметрами: V = 48/24 В; I = 25/50 А.

Установки катодной защиты состоят из катодной станции (преобразователя), анодного заземления, защитного заземления и соединительных кабелей. Технические характеристики преобразователей катодной защиты приведены в таблице

Таблица. Устройства катодной защиты