Tipovye_raschyoty_pri_sooruzhenii_i_remonte

Добавил:

euroduck97 ac3402546@gmail.com Направление обучения: транспортировка нефти, газа и нефтепродуктов группа ВН (Вечерняя форма обучения) Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина

Предмет:

Основы проектирования и строительства трубопроводных систем

Файл:

4,73 10−6 18,7 10−6

= 3,78 10−6 Ом.

.pdf

Скачиваний:

320

Добавлен:

01.06.2021

Размер:

18.76 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 3334 / 8334 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 > Следующая >>>

α =	10,68 10	−6	=1 10	−4	1	.
	1066,0				м

8. Задаем удаление анодного заземления от трубопровода У=350 м и определяем параметр Θ по формуле (3.206)

Θ =		60		= 0,512 .
	2 π 53,3 10−3 350
9. Коэффициент взаимного влияния CКЗ по формуле (3.212)
Kв =		1	= 0,574 .
		0,3
1 +			2
	1 −		(1 + 0,512)
		0,55

10. Протяженность зоны защиты трубопровода одной CКЗ к концу

нормативного срока эксплуатации по формуле (3.205)
	2				0,55
lскз =			ln			=14957 м .
lскз =	10	−4	ln	0,574		=14957 м .
1	10			0,574	0,3(1 + 0,512 )

11. Среднее значение силы тока нагрузки CКЗ по формуле (3.215)

	0,55
Iдр =	73,9 10−3 [1 + 2exp(1 10−4 14957)+ 0,512]= 3,80 A .

12. Примем, что глубина заложения середины электродов анодного заземления h равна 2,2 м, а расстояние между ними равно 7 м.

Тогда сопротивление растеканию с одиночного вертикального электрода по формуле (3.225)

	0,16	60		2 1,4		1		4 2,2 +1,4
R1в =			ln		+		ln		= 32,2 Ом .
	1,4			0,03		2
								4 2,2 −1,4

13. Примем число электродов анодного заземления n=5 и по формулам (3.229) вычислим коэффициенты Аi и Бi/ Расчет коэффициентов представим таблицей:

i	1	2	3	4
Ai	0,63	0,31	0,21	0,16
Бi	0,1	0,06	0,033	0,025

329

14. Сопротивление растеканию с центрального электрода заземления по формуле (3.227)

+ 0,12 )

Rц = 32,2 +

(0,1

+ 1

0,63 + 0,1 +

1 + (0,63 + 0,1)

π 1,4

0,63 − 0,1 +

1 + (0,63 − 0,1)2

0,31

+ 0,05 +

1 + (0,31 + 0,05)

+ ln (0,05

+ 1 + 0,052 )

= 36 Ом .

0,31 − 0,05 +

1 + (0,31 − 0,05)2

15. Сопротивление растеканию с крайнего электрода анодного заземления по формуле (3.227)

					+ 0,12 )			2
Rк = 32,2 +	2	60	ln (0,1	+ 1	+ 0,12 )	0,63 + 0,1 +	1 + (0,63 + 0,1)		+
	2	π 1,4				0,63 − 0,1 +	1 + (0,63 − 0,1)2

1 + 0,0332 ) 0,21 + 0,033 +

1 + (0,21 +

0,033)

ln (0,033

0,21 − 0,033 +

1 + (0,21 −

0.033)

0,16 + 0,025

1 + (0,16

+ 0,025)

+ ln (0,025

1 + 0,0252 )

= 34,9 Ом .

1 + (0,16

− 0,025)2

0,16 − 0,025

16. Коэффициент экранирования электродов анодного заземления по формуле (3.226)

			ηэ =	2 32,2	= 0,91.
			ηэ =	36 + 34,9	= 0,91.
				36 + 34,9
17. Оптимальное число электродов анодного заземления по формуле
(3.232)
n′э	= 4,13			8,76 32,2 0,02			= 5,16 ,
n′э	= 4,13	20	0,95	0,7 0,91 (0,15		+0,148)	= 5,16 ,
		20	0,95	0,7 0,91 (0,15		+0,148)

т.е. принятое и расчетное число электродов совпадают.

18. Сопротивление растеканию тока с анодного заземления по формуле (3.219)

R =	32,2	= 7,08 Ом .
	5 0,91
а

330

19. Оптимальное сечение дренажного провода по формуле (3.233)

Sпр = 2,95 3,8	0,029 0,02		= 5,91 мм2 .
	0,01 0,7(0,15	+ 0,148)

По табл.3.52 выбираем большее сечение серийно выпускаемых проводов, которое равно Sпр=16 мм2 (провод А-16).

20. Сопротивление дренажной линии по формуле (3.218)

Rпр = 0,029 3509,6 =1,06 Ом .

21. Среднее значение напряжения на выходных контактах СКЗ по формуле (3.217)

∆Εср = (0,55 − 0,3)+ 3,8(1,06 + 7,08)= 31,2 В .

22. Средняя величина мощности, потребляемой CКЗ по формуле (3.216)

Ρскз = 3,8 31,2 =118,6 Вт .

23.В соответствии с найденными значениями Iдр.ср, ∆Еср и Рскз по табл.

3.50выбираем тип катодной станции – КСТ (КСК)-500 с параметрами: мощность -0,5 кВт; напряжение на контактах – 10, 50 В; ток – 10 А; стоимость –

122 руб.

24.Выполняем расчет экономических показателей катодной защиты при принятом удалении анодного заземления от трубопровода:

-стоимость одного заземления по формуле (3.236)

Ка = 20·5 = 100 руб. -стоимость опор воздушной линии по формуле (3.237)

Коп = 2 85 + 25 35050 −1 = 320 руб.

-стоимость провода воздушной линии по формуле (3.238)

Кпр = (0,01 9,6 +1,3) 350 = 488,6 руб.

-капитальные затраты на одну СКЗ по формуле (3.239)

Кз =100 + 320 + 488,6 +122 =1030,6 руб.

331

-стоимость электроэнергии, потребляемой одной СКЗ

		Эл = 0,02 118,6 8760 = 20,8		руб.
			1000	год
-удельные приведенные затраты на катодную защиту
	П	=	20,8 +1030,6 (0,15 + 0,148) = 21,9		руб.
		=	20,8 +1030,6 (0,15 + 0,148) = 21,9		руб.
	lскз		14,957		км

25. Задавая другие значения удаления анодного заземления от трубопровода, аналогично вычисляем удельные приведенные затраты на катодную защиту и для них. Результаты расчетов представим таблицей.

Результаты расчетов по определению оптимального удаления анодного заземления от трубопровода

Показатели	Их		Величина показателей при удалении, м
	размерность	200		250	300	350	400	450
Ка	-	0,592		0,587	0,580	0,574	0,568	0,566
lскз	м	9150		11050	13106	14957	17201	19806
Iдр	А	3,05		3,43	3,71	3,80	4,39	4,85
∆Еср	В	26,8		28,6	29,5	31,2	33,4	37,5
Рскз	Вт	85,3		89,7	104,3	118,6	126,3	154,9
Коп	руб	245		270	295	320	345	370
Кпр	руб	279,0		349,0	418,8	488,6	558,4	632,1
К3	руб	994,2		1080,0	1213,8	1030,6	1413,4	1832,1
Эл	руб/год	15,0		17,7	18,3	20,8	22,1	27,1
П/lскз	руб/(год·	34,0		30,5	29,0	21,9	25,8	28,9
	км)

26.По результатам расчета строим график в координатах «П/lскз-У» (рис.3.49). Откуда видно, что оптимальным удалением анодного заземления является У=350 м.

27.Для варианта, когда удельные приведенные затраты на катодную защиту минимальны, т.е. У=350 м, определяем необходимое число СКЗ для защиты всего трубопровода по формуле (3.207)

Ν = 1200 103 скз 14957 80 .

28. Срок службы анодного заземления, установленного в грунт, по

формуле (3.230)
τа =	10 0,95 5	= 62,5 лет.
	3,80 0,2

332

Рис.3.49. Зависимость удельных приведенных затрат П/lскз от удаления анодного заземления от трубопровода У

Поскольку срок службы анодного заземления превышает 10 лет, то, следовательно, катодная защита трубопровода обеспечена. В противном случае необходимо было бы увеличить число электродов анодного заземления.

Пример 3.24. Рассчитать входное сопротивление и постоянную распределения токов потенциалов вдоль системы параллельно уложенных трубопроводов, имеющих одинаковое состояние изоляционного покрытия (Rn=1000 Ом·м2) и следующие диаметр и толщину стенки.

1-й трубопровод: D1 = 1020 мм; δ1 = 10 мм;

2-й трубопровод: D2 = 720 мм; δ2 = 9 мм;

3-й трубопровод: D3 = 530 мм; δ3 = 8 мм.

Трубопроводы уложены в грунт со средним удельным электросопротивлением ρГ.ср = 20 Ом·м на расстоянии В = 10 м друг от друга.

Решение

1. По формуле (3.209) находим продольное сопротивление единицы длины трубопроводов

R	=		0,245		= 7,73 10−6 Ом.
		π 10(1020		−10)
Т1					м

Аналогично находим

333

R	=12,2 10−6	Ом	; R	=18,7 10−6	Ом	.

Т2		м	Т3		м

2. Эквивалентное продольное сопротивление 1-го и 2-го трубопроводов по формуле (3.243)

R	=	7,73 10−6 12,2 10−6	= 4,73 10−6 Ом.

Тэ1−2		7,73 10−6 +12,2 10−6	м

3. Эквивалентное продольное сопротивление всех трех трубопроводов

4. Сопротивление единицы длины изоляции для каждого трубопровода

Rиз1 = π RDn н = π10001,02 = 312,2 Ом м.

Аналогично находим Rиз2=442,3 Ом·м и Rиз3= 602,0 Ом·м.

5. Постоянная распределения токов потенциалов для каждого трубопровода по формуле (3.208)

α1

9,63 10−6

=1,75 10

−4

313

Аналогично находим

α2 =1,98 10

−4

;α3 = 2,45 10

−4 1

6. Взаимное сопротивление между 1-м и 2-м трубопроводами по формуле

(3.246)

R =

20 ln

= 51,4 Ом м.

вэ

1,57 10−4 1,98 10−4

7. Эквивалентное сопротивление изоляционного покрытия на единице длины 1-го и 2-го трубопроводов по формуле (3.244)

R	=	312,2 442,3	−51,4	2	= 207,8 Ом м .
R	=				= 207,8 Ом м .
из		312,2 + 442,3	− 2 51,4
1−2		312,2 + 442,3	− 2 51,4
1−2

8. Постоянная распределения токов и потенциалов трубопровода, эквивалентного 1-му и 2-му трубопровода, по формуле (3.245)

334

αэ	=	4,73 10	−6	=1,51 10	−4	1	.
αэ	=	207,8		=1,51 10		м	.
1−2		207,8				м
1−2

9. Взаимное сопротивление между эквивалентным трубопроводом (заменяющим 1-й и 2-й) и третьим трубопроводом

R		=	20 ln		1	= 39,8 Ом м .
в1−2	−3		π	10 1,51 10	−4	2,45 10−4

10. Эквивалентное сопротивление изоляционных покрытий на единице длины всех трех трубопроводов

R	=	207,8 602 −39,82		=169,2 Ом м .

из		207,8 + 602	− 2 39,8
1−2−3

11. Постоянная распределения токов и потенциалов (общая для системы трубопроводов) по формуле (3.208)

αэ	3,78 10	−6	=1,50 10	−4	1	.
αэ	169,2		=1,50 10		м	.
1−2−3	169,2				м
1−2−3

12. Входное сопротивление системы нефтепроводов по формуле (3.213)

Zэ1−2−3 = 0,5 3,78 10−6 169,2 =1,27 10−2 Ом .

Пример 3.25. Определить протяженность защитной зоны и срок службы одной протекторной установки, состоящей из пяти вертикальных установленных протекторов марки ПМ5У .Глубина установки протекторов h=2 м, расстояние между ними в группе а=5 м. Другие данные, необходимые для расчета, следующие: rГ.ср=20 Ом·м; Rиз.ср=500 Ом·м; ρа = 0,2 Ом·м.

Решение

Для протекторов марки ПМ5Упо табл. 3.54 находим ln =0,5 м; dn=

0,095 м;

la= 0,58

м; da= 0,165 м; Gn = 5 кг.

Вычисляем сопротивление растеканию одиночного протектора по

формуле (3.222)

2 0,58

4 2 −0?58

0,2

0,165

Rn1 =

0,165

4 2 + 0,58

=10,34 Ом.

π 0,58

0,095

335

3. По графику на рис.3.44 для заданного количества протекторов и

отношения а/ln=10 находим величину коэффициента экранирования ηэп=0,82. 4. Находим сопротивление растеканию тока с протекторной установки по

формуле (3.248)

R =	10,34		= 2,52 Ом .

n	5	0,82

5. Определяем протяженность защитной зоны протекторной установки по формуле (3.247)

Ln = 2500,52 01,,856 −1 =175 м .

6. Сила тока протекторной установки по формуле (3.250)

In = 20,52,3 1 − 01,85,6 = 0,056 А .

7.	Анодная плотность тока по формуле (3.252)
	ja =		10 0,056		= 0,686	мА .
	ja =	5 0,095	(π 0,5 +1,57 0,095)		= 0,686	мА .
		5 0,095	(π 0,5 +1,57 0,095)			дм2
8.	По графику на рис.3.45 находим КПД протекторной установки ηn=0,32.
9.	Срок службы протекторной установки по формуле (3.351)
		τпу =	5 5 0,95 0,32	= 34,4 года .
		τпу =	0,056 3,95	= 34,4 года .
			0,056 3,95

Пример 3.26. Определить какое количество магниевых протекторов марки ПМ10У потребуется для обеспечения защиты участка трубопровода длиной 1000м, если известно, что Rиз.ср =1000 Ом· м, ρГ.ср = 10 Ом ·м.

Решение

1. Сопротивление растеканию с одиночного протектора по формуле

(3.249)

Rn1 = 0,18 + 0,47 10 = 4,88 Ом .

2. Токоотдача одного магниевого протектора по формуле (3.255)

336

In1 = 40,88,6 = 0,123 А .

3. Необходимая величина защитного тока по формуле (3.254)

I=1,25 10000 10000,3 = 3,75 А .

4.Требуемое количество протекторов по формуле (3.253)

Nn =1,75	3,75	= 53,4 шт .
	0,123

5. Округляем полученное число протекторов до ближайшего большего целого числа, получаем Nn=54 шт.

Пример 3.27. Подобрать кабель для электродренажной установки нефтепровода диаметром 820 мм, уложенного в грунт на расстояние 500 м от железнодорожного полотна. Срок службы дренажной установки 8 лет, максимальные токи тяговой подстанции 600 А. Расстояние до нее -2 км.

Решение

1. Для сооружения электродренажной линии выбираем алюминиевый кабель с удельным электросопротивлением

ρ = Ом мм2

пр 0,029 м .

2. При подключении дренажа к минусовой шине тяговой подстанции допустимое падение напряжения по формуле (3.260)

∆Uд = 9,7 + 2,47 0,5 − 0,353 0,52 =10,9 В .

3. Вычисляем величины коэффициентов К1 и К2 по формулам (3.258), (3.259)

К1= 1,065-0,628·0,5+0,108=0,778.

К2=1,085-0,85 ·2+0,249· 22-0,0225 ·23=0,2.

4.Согласно условию задачи из табл. 3.56 - 3.58 выбираем значения коэффициентов: К3=0,9; К4=1; К5=1.

5.Определяем максимальную силу тока в дренажной цепи по формуле

(3.257)

Iд=0,2 ·600· 0,778· 0,2 ·0,9 ·1 ·1 =16,8 А .

337

6. Определяем необходимое сечение дренажного провода по формуле

(3.256)

Sк = 1016,,89 0,029 500 = 22.2 мм2 .

7.В табл. 3.51 выбираем кабель марки А-25, имеющий фактическое сечение 24,25 мм2.

8.Проверяем правильность подбора кабеля по формуле (3.262)

j = 2416,75,8 = 0,41ммA2 < 0,8 ммА2 .

Так как найденная величина плотности тока меньше допустимой, то выбор кабеля произведен верно.

338

<<< < Предыдущая 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 3334 / 8334 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете Основы проектирования и строительства трубопроводных систем

#
01.06.202118.76 Mб320Tipovye_raschyoty_pri_sooruzhenii_i_remonte.pdf
#
01.06.202138.43 Mб20ВСТО трубопроводная система.ppt
#
01.06.20216.05 Mб56Описание технологических объектов транспорта газа.pdf
#
01.06.20215.41 Mб38Проектная документация Лукойл-Западная Сибирь.pdf
#
01.06.202114.36 Mб40Проектная документация Северный поток 2.pdf
#
01.06.202114.36 Mб30Северный поток-2.pdf