Приклад. Провести вибір типу станції катодного захисту газопроводу при таких вихідних даних

Провести вибір типу станції катодного захисту газопроводу при таких вихідних даних:

діаметр трубопроводу D=1020 мм;

товщина стінки =10 мм;

довжина L = 420 км;

питомий електричний опір ґрунту = 30 Ом • м;

опір дренажних проводів =0,3 Ом;

накладена різниця потенціалів «труба – земля» в точці дренажу

= - 0,95 В;

довжина спусків проводів = 40 м;

опір розтіканню анодного заземлення = 0,65 Ом.

Таблиця 5 - Опір заземлення із електродів ЗКА-140 (ЗЖК-12-КА)

Кількість електродів	Питомий опір ґрунту, Ом м
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Однорядне заземлення
5.	0,77	1,54	2,31	3,08	3,85	4,52	5,39	6,16	6,93	7,70
6.	0,55	1,30	1,95	2,60	3,25	3,90	4,55	5,20	5,83	6,50
7.	0,52	1,12	1,58	2,24	2,80	3,36	3,92	4,48	5,04	5,60
8.	0,50	1,00	1,50	2,00	2,50	3,00	3,50	4,00	4,50	5,08
9.	0,45	0,90	1,35	1,80	2,25	2,70	3,15	3,60	4,05	4,30
10.	0,41	0,82	1,23	1,64	2,05	2,46	2,87	3,28	3,69	4,00
11.	0,37	0,74	1,11	1,48	1,85	2,22	2,59	2,95	3,33	3,70
12.	0,35	0,69	1,04	1,38	1,73	2,07	2,41	2,75	3,11	3,45
13.	0,32	0,64	0,96	1,28	1,60	1,92	2,24	2,58	2,88	3,20
14.	0,30	0,60	0,90	1,20	1,50	1,80	2,10	2,40	2,70	3,00
15.	0,28	0,55	0,84	1,12	1,40	1,66	1,96	2,29	2,52	2,80
16.	0,27	0,53	0,80	1,06	1,33	1,59	1,85	2,12	2,38	2,65
17.	0,25	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00	2,25	2,50
18.	0,24	0,48	0,72	0,96	1,20	1,44	1,68	1,92	2,16	2,40
19.	0,23	0,45	0,68	0,90	1,13	1,35	1,58	1,80	2,03	2,25
20.	0,22	0,43	0,65	0,88	1,08	1,29	1,51	1,72	1,94	2,16
21.	0,21	0,41	0,62	0,86	1,09	1,23	1,44	1,64	1,85	2,05
22.	0,20	0,40	0,60	0,80	1,00	1,20	1,40	1,56	1,80	2,00
23.	0,19	0,38	0,57	0,76	0,95	1,14	1,33	1,50	1,71	1,90
24.	0,19	0,37	0,56	0,74	0,93	1,11	1,30	1,48	1,59	1,85
25.	0,18	0,35	0,53	0,70	0,88	1,05	1,23	1,40	1,57	1,76
Дворядне заземлення
2x10	0,25	0,49	0,74	0,98	1,23	1,47	1,72	1,96	2,21	2,45
2x11	0,22	0,44	0,66	0,88	1,10	1,32	1,54	1,76	1,98	2,20
2x12	0,21	0,41	0,62	0.82	1,03	1,23	1,44	1,64	1,85	2,05
2x13	0,20	0,39	0,59	0,78	1,98	1,17	1,37	1,55	1,76	1,95
2х14	0 IQ	0 37	0 55	0,74	0,93	1.11	1,30	1,48	1,67	1,85
2x15	0,18	0,35	0,59	0,70	0,88	1,05	1,23	1,40	1,58	1,75
2x16	0,17	0,33	0,50	0,66	0,83	0,99	1,16	1,32	1,49	1,65
Продовження табл.5
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
2x17	0,16	0,31	0,47	0,62	0,78	0,93	1,09	1,24	1,40	1,58
2x18	0,15	0,30	0,45	0,60	0,75	0,90	1,05	1,20	1,35	1,50
2x19	0,14	0,28	0,43	0,56	0,70	0,84	0,98	1,12	1,26	1,40
2x20	0,14	0,27	0,41	0,54	0,68	0,81	0,95	1,08	1,22	1,35
2x21	0,13	0,26	0,40	0,53	0.66	0,79	0,92	1,06	1,19	1,32
2х22	0,13	0,26	0,39	0,52	0,65	0.78	0,91	1,04	1.17	1,30
2х23	0,13	0,25	0,38	0,50	0,63	0.75	0,88	1,00	1,13	1,25
2х24	0,12	0.24	0,36	0,48	0,58	0,72	0,84	0,95	1,08	1,20
2x25	0,12	0,23	0,35	0,46	0,50	0,60	0,81	0,92	1,04	1,13

Таблиця 6- Опір заземлення з вертикальних графітопластових електродів довжиною 3 м

Кількість електродів	Питомий опір ґрунту, Ом м
Однорядне заземлення
5.	0,54	1,08	1,82	2,15	2,70	3,24	3,73	4,32	4,73	5,00
6.	0,47	0,94	1,41	1,88	2,35	2,80	3,29	3,75	4,73	5,00
7.	0,42	0,84	1,20	1,68	2,10	2,52	2,94	3,35	3,79	4,20
8.	0,37	0,74	1,11	1,51	1,85	2,20	2,59	2,95	3,25	3,70
9.	0,35	0,70	1,05	1,40	1,75	2,10	2,45	2,80	3,15	3,50
10.	0,33	0,66	1,99	1,32	1,65	1,93	2,31	2,64	2,97	3,30
11.	0,29	0,58	0,97	1,10	1,45	1,74	2,03	2,32	2,61	2,90
12.	0,26	0,51	0,77	1,02	1,28	1,54	1,79	2,06	2,30	2,55
13.	0,24	0,49	0,73	0,98	1,22	1,45	1,71	1,95	2,20	2,44
14.	0,23	0,47	0,70	0,94	1,17	1,40	1,64	1,88	2,11	2,34
15.	0,23	0,45	0,68	0,90	1,14	1,36	1,59	1,82	2,04	2,27
16.	0,22	0,44	0,65	0,88	1,10	1,32	1,54	1,75	1,98	2,20
17.	0,22	0,43	0,64	0,86	1,08	1,30	1,54	1,73	1,94	2,16
18.	0,21	0,42	0,64	0,85	1,06	1,27	1,48	1,70	1,91	2,12
19.	0,21	0,42	0,53	0,84	1,05	1,25	1,47	1,68	1,39	2,10
20.	0,21	0,42	0,53	0,84	1,05	1,25	1,45	1,58	1,33	2,09
Однорядне заземлення
2х5	0,27	0,54	0,81	1,08	1,35	1,62	1,89	2,16	2,43	2,70
2х6	0,24	0,47	0,70	0,94	1,18	1,48	1,64	1,88	2,12	2,35
2х7	0,21	0,42	0,63	0,84	1,05	1,26	1,47	1,68	1,89	2,10
2х8	0,19	0,37	0,56	0,74	0,92	1,11	1,30	1,48	1,65	1,85
2х9	0,18	0,35	0,52	0,70	0,88	1,05	1,22	1,40	1,58	1,75
Продовження табл. 6
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
2х10	0,16	0,33	0,50	0,65	0,82	0,99	1,16	1,32	1,48	1,65
2х11	0,14	0,29	0,44	0,58	0,72	0,87	1,02	1,16	1,30	1,45
2х12	0,13	0,26	0,38	0,51	0,64	0,77	0,90	1,02	1,15	1,28
2х13	0,12	0,24	0,37	0,49	0,61	0,73	0,85	0,98	1,10	1,22
2х14	0,12	0,23	0,36	0,47	0,58	0,70	0,82	0,95	1,05	1,17
2х15	0,11	0,23	0,34	0,46	0,57	0,68	0,80	0,91	1,03	1,14
2х16	0,11	0,22	0,33	0,44	0,55	0,66	0,77	0,88	0,99	1,10
2х17	0,11	0,22	0,32	0,43	0,54	0,65	0,76	0,86	0,97	1,08
2х18	0,11	0,21	0,32	0,42	0,53	0,64	0,74	0,85	0,95	1,06
2х19	0,10	0,21	0,32	0,42	0,52	0,63	0,73	0,84	0,94	1,05
2х20	0,10		0,31	0,42	0,52	0,62	0,73	0,83	0,93	1,04

Поздовжній опір трубопроводу визначають за формулою:

= 7,725 • 10^-6 Ом/м,

де

= 0,245 (Ом - м) для сталі.

Перехідний опір «труба – земля» визначають за формулою:

Де вибирають з табл. 4 даного розрахунку. Для заданого питомого опору ґрунту = 30 Ом • м:

=2000 Ом • м.

Стала поширення струму вздовж трубопроводу є основним параметром, що характеризує довжину зони захисту.

Вхідний опір трубопроводу в початковий період можна визначити:

Для визначення відстані між трубопроводом і анодним заземленням у користуємось номограмою (рис. 2) і за питомим опором ґрунту знаходимо величину Р. Для даного прикладу Р = 5,8.

Тоді = 171 м

Відстань між катодними установками (плече захисту) можна визначити, попередньо знайшовши на номограмі (рис. 2), величину Q за заданим значенням .

У даному прикладі Q = 0,83.

Тоді

м.

Сила струму в точці дренажу в початковий період роботи УКЗ:

А.

Для визначення напруги на виході катодної станції необхідно спочатку визначити переріз дренажних проводів:

мм²

Опір дренажних проводів:

0,37 Ом.

Загальна кількість електродів:

де

¾ перехідний опір горизонтального електрода, Ом;

Ом.

¾ загальний перехідний опір електродів, Ом;

Ом.

Тоді

¾ коефіцієнт використання електрода, який працює сумісно з сусіднім ;

Опір розтікання анодного заземлення беремо з табл. 5 і 6:

для =30 Ом • м і n = І5 графітопластових вертикальних електродів, розташованих у один ряд.

= 0.68.

Тоді напруга на виході катодної станції:

U_п=15,3 • (0,034 + 0,37+0,68)== 16,5 В.

Потужність на виході катодної станції в початковий період експлуатації трубопроводу:

=15.3 • 16.5 = 253 Вт.

Відомо, що величина сили струму в точці дренажу в кінцевий період роботи катодного захисту через 10 років може бути визначена:

А

Перехідний опір «труба-земля» для періоду експлуатації трубопроводу через 10 років визначається:

= 156 Ом

Вхідний опір у цьому випадку буде дорівнювати:

Ом.

Напруга на виході катодної станції в кінцевий період експлуатації трубопроводу:

U_К = 38,3 (0.0173 + 0,37 + 0,68) -40,8 В.

Потужність на виході катодної станції в кінцевий період експлуатації трубопроводу:

W_K = 38,3. 40,8= 1563 Вт.

До встановлення може бути прийнятим перетворювач автоматичний, сітьовий ПАСК-М-2 з номінальною потужністю на виході 2000 Вт.

У теперішній час основним методом боротьби з корозією є електрохімзахист (ЕХЗ). Статистика експлуатації засобів ЕХЗ показує, що прийнятий на практиці період огляду діючих пристроїв (два раза на місяць) допускає виведення з ладу їх у межах 15-30%; щотижневий огляд дає змогу підвищити надійність до 85—91%, а безперервний дистанційний контроль роботи установок катодного захисту дозволяє звести до мінімуму простої засобів захисту до 1—2%. Для підвищення надійності засобів ЕХЗ виконують заміну морально застарілого устаткування (катодних станцій КС і заземлювачів ЗКА) на сучасніші засоби активного захисту: перетворювачі для катодного захисту ПАСК, ПСК, ТДЕ, графітопластові електроди, глибинні заземлення тощо. Крім необхідного запасу за потужністю, перетворювачі ПАСК, ПСК знижують кількість відмов у роботі СКЗ, а також продовжують у два раза термін служби анодних заземлювачів через збільшення вихідної напруги станції катодного захисту на 100 %. Технічну характеристику СКЗ подано в табл. 7.

Крім указаних у таблиці неавтоматичних станцій КЗ, можуть використовуватись У КЗ автономні з моторгенератором, автоматизовані електростанції з термоелектрогенератором АЕС-ТЕГ. Джерелом живлення для них служить природний газ.

Для підвищення експлуатаційної надійності засобів ЕХЗ було створено систему безперервного дистанційного контролю (телеконтролю) за роботою установок катодного захисту типу ТКЗ-2М, ТКЗ-4, в яких передачу інформації виконують по високонадійному фізичному каналу «труба — земля».

Але ці системи через велику кількість конструктивних недоліків не знайшли широкого застосування і в Україні не застосовують. У теперішній час розробляють нову систему телеконтролю за роботою УКЗ, яка буде складовою частиною системи телеконтролю й телеуправління МГ що розробляють на запорізькому підприємстві «Хартрон» (система «Хортиця») й інститутом НДПІАСУтрансгаз (м. Харків).