Задача 2:

Произвести расчет показателей ТОР магистрального трубопровода при высокой степени механизации ремонтный работ.

Данные для решения взять из задачи 1.

4.8 Методика решения задач контрольной № 2 Задача 1

Сущность катодной защиты заключается в катодной поляризации посторонним источником постоянного тока металлической поверхности трубопровода соприкасающегося с землей. Поляризация осуществляется током, входящим из грунта в трубу. Труба при этом является катодом по отношению к грунту.

Во время работы ток от источника питания (плюса) через анодное заземление поступает в почву и через поврежденные участки изоляции на трубу. Далее через точку Д (точку дренажа) он возвращается снова к источнику питания (к минусу). При этом происходит компенсация токов коррозионных элементов, т.е. благодаря создающемуся отрицательному потенциалу на трубопроводе происходит защита его от разрушения. Анодное заземление при этом разрушается. Для защиты трубопроводов создаваемые на трубе потенциалы, измеренные по медносульфатному электроду, должны быть в пределах от – 0,87 до – 1,2 в. При отрицательном потенциале выше – 1,2 в интенсивно происходит катодная реакция, и в результате выделения атомарного водорода на поверхности трубы нарушается адгезия изоляции.

Для расчета катодной защиты определяются: продольное сопротивление трубопровода (R₁); переходное сопротивление труба-земля (Rn); α – постоянная распространения тока вдоль трубопровода; Zв – входное сопротивление трубопровода; у – расстояние между трубопроводом и анодным заземлением; ℓ₃ – расстояние между катодными установками; U – напряжение на выходе катодной станции; W – мощность на выходе катодной станции.

1 Определяется продольное сопротивление трубопровода

, Ом/м

где ρТ	удельное электрическое сопротивление металла, Ом∙мм2/м; Для алюминиевого проводника ρТ = 0,028 Ом∙мм2/м
D	- диаметр трубопровода, м
δ	- толщина стенки трубопровода, м

Величину R_Т можно определить по справочной литературе ([20], стр. 26. т. 23)

2 Определяется переходное сопротивление «труба-земля»

, Ом.

где Rп.из

- переходное сопротивление изоляции трубопровода в зависимости от удельного сопротивления грунта, Ом∙м ([24], стр. 143, т.1)

3 Определяется постоянная распространения тока вдоль трубопровода

, 1/м

4 Определяется входное сопротивление трубопровода при одинаковых электрических параметрах левого и правого плечей

, Ом

5 Определяется расстояние между трубопроводом и анодным заземлением (у)

Это расстояние (у) находят с помощью номограммы [24], стр. 143, рис 39 (а)

На оси абсцисс номограммы отложен вспомогательный коэффициент ρ = у ∙ _Zв. По известному значению ρ_г находится р _, а затем расстояние между трубопроводом и анодным заземлением (в м)

, м

6 Определяется расстояние между катодными установками (плечо защиты). Плечо защиты ℓ₃ находят с помощью номограммы ([24], стр. 143, рис. 39, б)

На оси ординат номограммы отложен вспомогательный коэффициент

, м

По известному значению ρ_г находится Q , а затем плечо защиты

, м

7 Определяется сила тока катодной установки

, [А]

где UТ.з. ρг

наложенная разность потенциалов труба-земля в точке дренажа (для влажных грунтов UТ.з = -0,67 В, для сухих грунтов UТ.з = -0,95 В); удельное сопротивление грунта, Ом∙м

8 Определяется напряжение на выходе катодной станции

U_н = J_н· (z_в + r + R_э), В

где r ρТ

сопротивление дренажных проводов, соединяющих катодную станцию с трубопроводом и анодным заземлением, Ом удельное сопротивление материала трубы или материала проводов; Принимается ρТ = 0,028 Ом.· мм2/м

, Ом

где ℓn	длина дренажных проводов, м (принимается равной у или в пределах 100÷200 м)
S	сечение провода, мм2

, мм²

где Rc	сопротивление схемы станции катодной защиты. Rc = 1,5 Ом
Rэ	сопротивление растекания анодного заземления, Ом Rэ = 0,76м

([24], стр. 145, т. 52)

9 Определяется общее число электродов

где RГ	сопротивление растеканию горизонтального электрода, Ом (для электрода ЗКЖ-12-ка в коксовой мелочи RГ = 0,3 ∙ ρГ , Ом)
RА	принимается равным Rс/2 = 1,5/2 = 0,75 Ом
ηэ	коэффициент использования электрода, работающего совместно с соседним (принимается ηэ = 0,7)

10 Определяется мощность на входе катодной станции

W_н = J_н ∙ U_н, Вт

11 Определяется сила тока в точке дренажа в конечный период

J_к = 2,5 ∙ J_н, А

12 Определяется напряжение на выходе катодной станции в конечный период

U_к = J_к·(z_в + r + R_э), В

13 Определяется мощность сетевой катодной станции на выходе

,Вт

14 По потребляемой мощности выбирается катодная станция по справочной литературе

([20]. стр19.т.58; [24], стр.148, табл.54)

Техническая характеристика СКЗ