Пример расчета электрохимической защиты подземных сооружений (на стадии проектирования).

Определить параметры катодной защиты подземных сооружений на территории квартала новой застройки площадью 10 га.

Исходные данные для расчета: совмещенный геодезический план территории района в М 1: 500 с нанесенными подземными сооружениями; сведения о коррозионной активности грунта.

На территории района, требующего защиты, расположены газопроводы низкого и среднего давления, тепловоды и водоводы следующих диаметров D и длин l:

Газопроводы		Водопроводы		Теплопроводы
D, мм	L, мм	D, мм	L, мм	D, мм	L, мм
200	732	2*100	100	2*125	155
150	624	100	480	2*70	134
100	323	2*150	80	2*200	284
89	70	200	253	2*100	266
		150	140	2*250	158

Коррозионная агрессивность грунта на территории защищаемого районо от 15 до 50 Ом м. Принимаем среднее значение р = 30 Ом м.

Расчет 1. Определяем поверхность трубопроводов. Расположенных на территории района.

Площади поверхности газопроводов:

S_r = (πΣdi) 10^-3 = 3,14 * (200*732+150*642+100*323+89*70)*10^-3 = 874,6 м²

Аналогично определяется площадь поверхности всех водопроводов:

S_b = 513.9 м², теплопроводов; S_теп = 1014,5 м²

Суммарная поверхность всех трубопроводов ΣS = S_r + S_b + S_теп = 2403 м²

Расчет 2. Средняя защитная плотность тока определяется по формуле 1.9

Определяем коэффициенты b,c,d,e,f

b = (S_B/cS)*10²= (513,9/2403)*10² = 21,4%

c = (S_теп/ΣS)*10²= (1014,5/2403)*100 = 42,2%

d = (S_r/S_тер) = (874,6/10) = 87,5 м²/га

е = S_b/Sтер = 513,9/10 =51,4 м²/га

f = S_теп/S_тер= 1014,5/10 = 101,54 м²/га

Подставив найденные значения коэффициентов в значения р в формулу 1.9 получаем:

i = 30-(100*21,4+128*42,2+34*87,5+3*51,4+0,6*101,5+5*30)*10^-3=30-10,88=19,12 мА/м³

Расчет 3. Суммарный защитный ток, необходимый для обеспечения катодной поляризации подземных трубопроводов, расположенных в районе.

J = 1,3 i ΣS = 1,3*0,0191*2403=59,7 А

Принимая суммарный ток катодной защиты 60А, устанавливаем две катодные станции с током 60 А.

Расчет 4. По плану района находим места расположения катодных станций и анодных заземлений. Зона действия катодной станции определяется по формуле 1.13

Определяем удельную плотность сооружения:

К = ΣS/S_тер = 2403/10 = 240,3

Подставим значение J_к.с. (тока катодной станции); i и К в формулу 1.13, получаем:

R= 60 30 / (0,0191*240,3)=153,6м

Полученные радиусы действия каждой анодной станции охватывают всю территорию района защиты.

По таблицам для точки J_к.с. = 30А и р=30 Ом*м выбираем анодное заземление из чугунных труб d=150мм l=15м c сопротивлением растеканию R_а.з. = 0,530м.

1.4. Графическая часть

1.4.1. Построение профиля подземного газопровода

Профиль подземного газопровода строим от места врезки в уличную сеть ПК0 до ввода в жилой дом. Согласно СНиП 41-01-2002 внутриквартальный газопровод должен быть проложен с уклоном не менее: 1) 2‰ в сторону уличной магистрали, для сухого газа; 2) 3 ‰ для влажного газа.

Если в соответствии с профилем местности невозможно проложить весь газопровод с уклоном в сторону уличной магистрали, то в точке (ПК… +) выполнен излом газопровода в сторону уличной сети с уклоном 2 ‰. Вся остальная сеть проложена параллельно рельефу местности с расчетным уклоном (с установкой в низких точках конденсатосборников).

Пример построения профиля подземного газопровода ПК…÷ПК Глубина заложения газопровода определяется в зависимости от вида газа, d газопровода, глубины промерзания грунта, геологической структуры грунта и типа дорожного покрытия.

1. Согласно СНиП 42-01-2002 п. 5.2.1. прокладку газопроводов следует осуществлять на глубину не менее 0,8 м до верха газопровода.

2. п. 5.6.4 Глубина прокладки газопроводов в грунтах неодинаковой степени пучинистости, а также в насыпных должна быть приниматься до верха трубы – не менее 0,9 нормативной глубины промерзания но не менее 1 м.

При равномерной пучинистости грунтов глубина прокладки газопровода до верха трубы должна быть:

а) не менее 0,7 нормативной глубины промерзания (0,7Нир), но не менее 0,9м для среднепучинистых грунтов.

б) не менее 0,8 нормативной глубины промерзания (0,8Нир), но не менее 1,0 м для сильно и чрезмерно пучинистых грунтов.

Так как газопровод транспортируем осушенный газ и размещен:

1. в непучинистых грунтах, то оптимальная глубина заложения составит:

   Н0=0,8+dс.ч.з.

   (1.16)

2. в среднепучинистых грунтах.

   Н0=0,7Нир +dс.ч.з., но не менее 0,9м до верха трубы.

   (1.17)

3. в сильно пучинистых грунтах.

Н₀=0,8Нир + d_с.ч.з., но не менее 1,0 м до верха трубы.

Где Нир – глубина промерзания грунта для данного района проектирования, м.

d_с.ч.з. – максимальный диаметр сети с учетом толщины изоляции, м.

При проектировании профиля трассы газопровода следует стремиться к тому, чтобы глубина заложения газопровода была близка к оптимальной.

В соответствии с профилем местности разбиваем всю трассу на участки, имеющие свои уклоны дна траншей. В ключевых точках этих участков задаемся оптимальной глубиной заложения газопровода.

Определяем отметку дна траншеи в этих точках.

Zдн.тр.н= Zз.н. – H0 Zдн.тр.к= Zз.к. – H0

(1.18)

Где: Zдн.тр.н, Zдн.тр.к, - отметки дна траншеи в начале и конце участка, м.

Zз.н, Zзн, - отметки поверхности земли в начале и конце участка, м.

Определяем уклоны дна траншеи по участкам:

i = (Zдн.тр.н - Zдн.тр.к )/lуч * 1000

(1.19)

где l_уч – длина расчетного участка, м.

глубина заложения газопровода в промежуточных точках определяется следующим образом:

а) Определяем отметки дна траншеи в промежуточных точках:

Zдн.тр.(н+1)= Zдн.тр.к± ((i*l1) / 1000) Zдн.тр.(н+2)= Zдн.тр.к± ((i*l2) / 1000)

(1.20)

Где l1,l2 – расстояние от начала участка до расчетной точки, м

б) Определяем глубину заложения:

Н(н+1) = Zз.(н+1) - Zдн.тр.(н+1)

(1.21)

Аналогично рассчитываются все промежуточные точки на каждом участке. При этом глубина заложения во всех промежуточных точках не должна быть менее Н0.