Порядок расчета

1. Сопротивление изоляции трубопровода на единице длины R_из.к (определяется по формуле (9.34) при заданном R_п.к).

2.Сопротивление растеканию тока с протекторной установ­ки, при вертикальном расположении протекторов

, (9.63)

где r_гр – удельное сопротивление грунта, окружающего комп­лектный протектор; r_ак – удельное сопротивление активатора; d_aк, l_ак – соответственно диаметр и длина активатора, (комп­лектного протектора); d_np – диаметр протектора, м; h_пр – глубина установки протектора (от поверхности земли до сере­дины протектора); п – число протекторов в установке; h_э – коэффициент, учитывающий взаимное экранирование вертикальных протекторов в группе. Для ориентировочных расчетов может быть принят равным 0,7, при защите одиночными протекторами h_э = 1,0.

3.Протяженность защитной зоны протекторной установки

. (9.64)

4.Сила тока протекторной установки при подключении ее к трубопроводу

, (9.65)

где R_тр – сопротивление растеканию токазащищаемого участка трубопровода,

^, (9.66)

здесь R_т – 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 h_п магниевого

протектора от анодной плотности тока j_а.

5. Анодная плотность тока

, (9.67)

здесь размеры протектора подставляются в метрах.

6.Срок службы протекторной установки

, (9.68)

где М_п – масса одного протектора; п – число протекторов одной протекторной установке; q_n – электрохимический эквивалент материала протектора, для магниевых протекторов q_n = 3,95 кг/(А×год); h_и – коэффициент использования протекторов, равный 0,95; h_п – 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 R_пк = 3050 Ом×м². Протекторы установлены на глубине h_п = 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 h_п = 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 I_д в предположении, что ток утечки из рельсов составляет не более 20% от тока нагрузки тяговой подстанции

I_д = 0,2 I_тk₁k₂k₃k₄k₅, (9.69)

где I_т – среднемесячная сила тока тяговой подстанции; k_i – 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

S_К = I_дr_кL_к/DU, (9.70)

где r_к – удельное сопротивление материала кабеля; L_к – 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