1. Сопротивление изоляции трубопровода на единице длины Rиз.к (определяется по формуле (9.34) при заданном Rп.к).
2.Сопротивление растеканию тока с протекторной установки, при вертикальном расположении протекторов
, (9.63)
где rгр – удельное сопротивление грунта, окружающего комплектный протектор; rак – удельное сопротивление активатора; daк, lак – соответственно диаметр и длина активатора, (комплектного протектора); dnp – диаметр протектора, м; hпр – глубина установки протектора (от поверхности земли до середины протектора); п – число протекторов в установке; hэ – коэффициент, учитывающий взаимное экранирование вертикальных протекторов в группе. Для ориентировочных расчетов может быть принят равным 0,7, при защите одиночными протекторами hэ = 1,0.
3.Протяженность защитной зоны протекторной установки
. (9.64)
4.Сила тока протекторной установки при подключении ее к трубопроводу
, (9.65)
где Rтр – сопротивление растеканию токазащищаемого участка трубопровода,
, (9.66)
здесь Rт – продольное сопротивление трубопровода на единице длины, определяемое по формуле (9.35); a – постоянная распределения потенциалов и токов вдоль трубопровода, определяемая по формуле (9.38).
|
|
Рис. 9.19. Зависимость коэффициента полезного действия hп магниевого
протектора от анодной плотности тока jа.
5. Анодная плотность тока
, (9.67)
здесь размеры протектора подставляются в метрах.
6.Срок службы протекторной установки
, (9.68)
где Мп – масса одного протектора; п – число протекторов одной протекторной установке; qn – электрохимический эквивалент материала протектора, для магниевых протекторов qn = 3,95 кг/(А×год); hи – коэффициент использования протекторов, равный 0,95; hп – коэффициент полезного действия протектора, зависящий от анодной плотности тока и определяемый по графику (рис. 9.19).
Пример. Определить протяженность защитной зоны протекторной установки и срок ее службы. Установка состоит из пяти комплектных протекторов ПМ5У и подключена к магистральному трубопроводу диаметром 1020 мм, уложенном в грунт с удельным сопротивлением 20 Ом×м. Трубопровод имеет изоляционное покрытие с конечным переходным сопротивлением Rпк = 3050 Ом×м2. Протекторы установлены на глубине hп = 2 м.
По формуле (9.33)
.
По формуле (9.63)
.
По формуле (9.64)
.
По формуле (9.35)
.
По формуле (9.38)
.
По формуле (9.66)
.
По формуле (9.65)
.
По формуле (9.67)
А/м2.
По графику (см. рис. 9.19) коэффициента hп = 0,51.
По формуле (9.68)
лет.
9.9.3. Расчет основных параметров электродренажной защиты
Значительную опасность для магистральных трубопроводов представляют блуждающие токи электрифицированных железных дорог, которые в случае отсутствия защиты трубопровода вызывают интенсивное коррозионное разрушение в анодных зонах. Наиболееэффективным способом защиты от блуждающих токов является электродренажная защита, основной принцип которой состоит в устранении анодных зон путем отвода (дренажа) блуждающих токов от них в рельсовую часть цепи электротяги, имеющей отрицательный или знакопеременный потенциал.
|
|
Существует дренажная защита нескольких типов (рис. 9.20):
· прямая, допускающая прохождение блуждающих токов в двух направлениях;
· поляризованная, обеспечивающая прохождение блуждающих токов только в одном направлении: из трубопровода в рельс при знакопеременной разности потенциалов труба-рельс;
· усиленная автоматическая, включающая поляризованную электродренажную защиту и станцию катодной защиты.
Характеристики электродренажных установок приведены в [2].
Рис. 9.20. Принципиальные схемы электрического дренажа:
а – прямой; б – поляризованный; в – усиленный; 1 – трубопровод; 2 – переменное сопротивление; 3 – клеммы для подключения шунта амперметра; 4 – выключатель; 5 – плавкий предохранитель; б – рельс электрифицированной дороги; 7 – выпрямитель
При осуществлении дренажной защиты необходимо выбрать место установки электродренажа и рассчитать максимальный дренажный ток Iд в предположении, что ток утечки из рельсов составляет не более 20% от тока нагрузки тяговой подстанции
Iд = 0,2 Iтk1k2k3k4k5, (9.69)
где Iт – среднемесячная сила тока тяговой подстанции; ki – коэффициент, учитывающий расстояние между трубопроводом и электрифицированной железной дорогой L (рис. 9.21); k2 – коэффициент, учитывающий расстояние от места пересечения трубопровода дорогой и тяговой подстанцией l; k3 – коэффициент, учитывающий тип изоляционного покрытия (при нормальном покрытии k3 = 1,0, при усиленном k3 = 0,8); k4 – коэффициент, учитывающий время, прошедшее с момента укладки трубопровода; k5 – коэффициент, учитывающий число параллельно уложенных трубопроводов п.
Сечение дренажного кабеля поляризованной дренажной установки
SК = IдrкLк/DU, (9.70)
где rк – удельное сопротивление материала кабеля; Lк – длина дренажного кабеля (расстояние между трубопроводом и электрифицированной железной дорогой); DU – допустимое падение напряжения в дренажной цепи.
Рис. 9.21. Графики определения коэффициентов k1, k2, k4, k5