3.2 Расчет оптимальных параметров катодной защиты.

Произведем расчет катодной защиты, для определения защитной зоны станции, а также определим силу тока катодной защиты, напряжение, мощность на выходе станции. Определим срок службы станции катодной защиты.

Исходные данные:

Наружный диаметр газопровода D_H = 1220 [мм];

L = 583[км] = 583000 [м];

Толщина стенки газопровода  = 12,5 [мм];

Удельное сопротивление стали _ст = 0,245 [Ом·мм/м];

Удельное сопротивление грунта _г = 30 [Ом·м].

Определим продольное сопротивление по формуле:

R_Т = ;

R_Т = = 4,04 х 10^{- 6} [Ом/м].

Определим переходное сопротивление трубопровод-грунт по формуле:

R_П = ;

где: R_n - переходное сопротивление изменения трубопровода в

зависимости от удельного сопротивления грунта.

R_n = 500 [Ом·м];

R_П = = 130,52 [Омм].

Определим постоянную распределения тока вдоль трубопровода по формуле:

 = ;

 = = 1,76 · 10^-4;

Определим входное сопротивление трубопровода:

Z_вх = ;

Z_вх = =0,016 = 16 · 10^-3 [Ом].

Определим расстояние между опорным заземлителем и трубопроводом:

y = ;

y = 679,5  680 [м].

Определим длину защитной зоны станции катодной защиты:

= ;

где Q = 0,78 - вспомогательный коэффициент.

= = 8864[м].

Определим силу тока катодной станции в точке дренажа:

 = ;

где И_ТЗ - наложенная разность потенциалов труба - земля в точке

дренажа. Для сухих грунтов И_ТЗ = 0,95 В.

 = = 56 [А].

Глубинное анодное заземление выполняется из труб 219 х 8 [мм] с выходом торца на поверхность.

Для вертикального электрода, установленного непосредственно в грунте, сопротивление растеканию составляет:

R_В = ;

где - удельное сопротивление грунта [Ом · м];

l_{Э -} длина электрода, [м];

d_Э - диаметр электрода, [м];

h - расстояние от уровня земли до середины электрода (глубина установки), [м].

Принимаем следующие значения:

l_Э = 6 [м]; d_Э = 0,219 [м] ; h = 3 [м];

R_В = =0,546 [Ом].

Сопротивление дренажного кабеля вычислим по формуле:

R = ;

где: S - сечение дренажного кабеля принимаем равным 75 [мм].

- удельное сопротивление материала провoда (алюминий), равное 0,028 Ом·м.

R = = 0,257 [Ом].

Фактическое сопротивление глубинного анодного заземления с учетом количества электродов:

R_з = R + R_в

R_з = 0,546 + 0,257 = 0,803 [Ом].

Напряжение на выходе катодной станции вычислим по формуле:

U = I (Z_вх + R_з);

U = 56 (16 · 10^-3 + 0,803) = 45,86 [В].

Мощность на выходе катодной станции определим по формуле:

W = U · I;

W = 56 х 45,86= 2549,12 [Вт].

Проверим по условию мощности:

3000 · 0,85 = 2550 [Вт].

Наша мощность не превышает фактическую, то для защиты газопровода от коррозии применим агрегат типа (ТДЕ-9) с мощностью на выходе 3 [кВт], силой тока 62 [А], и напряжением 48[В].

Определим срок службы анодного заземления, а так же необходимое количество агрегатов:

Т_сл = ;

где: - электрохимический эквивалент материала заземления;

К_Н - коэффициент использования массы заземлителя А;

G_з - масса материала электродов заземления;

G_з =_стали· V_цил;

Плотность стали _стали = 7850 [кг/м³ ].

V_цил = = (2,2589·2,0969) = 0,162 [м];

G_з = 0,162 · 7850 = 1271,7 [кг].

Сила тока стекающая с заземлителя:

= ;

Определим :

R_п = = = 448 [Ом · м];

Z_вх = = = 0,0212 [Ом];

где: R_Т = 4,04 · 10^-6;

y = = = 316 [м];

= 26,95 [А];

= = 41,48 [А];

Т_сл = = 18,89 [года].

На основании расчетов получим:

срок службы равный 18,89 лет;

длина защитной зоны станции – 17728 [м];

необходимое количество установок: n = 583/17,728=33 [шт].

Глава 4.

Безопасность и экологичность проекта.

4.1. Основные производственные опасности и вредности

на магистральном газопроводе.

Газ, перекачиваемый по газопроводу содержит 96 % метана. Пределы воспламенения такого газа по объему в воздухе: нижний - 5,3%, верхний - 15%. Температура самовоспламенения +537[С], минимальная энергия зажигания электроискры 0,28 [МДж].

Природный газ с высоким содержанием метана нетоксичен, но при большом его содержании в воздухе ( более 20 %) создается недостаток кислорода, что вызывает удушье.

Токсичность природному газу придает одорант-метанол, являющийся ядом. ПДК метанола в воздухе рабочей зоны по ГОСТ ССБТ 12.1.005-88*-

5 [мг/м³]. Наличие на КС различных ртутных приборов создает опасность выделения паров ртути, которая является ферментным ядом с ПДК в воздухе 0,01 [г/м³].

Механические повреждения возможны от неогражденных движущихся частей механизмов, падающих предметов, при падении людей.

Работа оборудования под высоким давлением 5,6 [МПа], в случае его негермитичности может привести к удару струей газа. Возможны ожоги и вредные воздействия от сильно нагретых частей газовой турбины 120[С] и при пожарах.

Вредные воздействия на человека оказывают шум от газовой турбины с уровнем до 115[дБ], вибрация от пульсирующих потоков газа в газопроводе, пыль. Некоторую опасность на трассе газопроводе представляют кро­вососущие насекомые, природные очаги болезней.