книги / Типовые расчёты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов

8. К оэф ф ициент экранирования электродов анодного заземления по формуле (13.22)

336 + 34,9

17.Оптимальное число электродов анодного заземления по формуле (13.29)

формуле (13.16)

32 2

R = - ^ = - = 7,08 Ом.

а5-0,91

19.Оптимальное сечение дренажного провода по формуле (13.30)

По табл. 13.8 выбираем ближайшее большее сечение серийно выпускаемых проводов, которое равно Snp = 16 мм2 (провод А -16).

20. Сопротивление дренажной линии по формуле (13.14)

21. Среднее значение напряжения на выходных контактах СКЗ по формуле (13.13)

AEq, = (0,5 5 - 0,3) + 3,8(1,06 + 7,08) = 31,2 В .

22. Средняя величина мощности, потребляемой СКЗ, по фор­ муле (13.12)

РС|а =3,8-31,2 = 118,6 Вт.

23. В соответствии с найденными значениями 1дрср, ДЕср и РС1СЗпо табл. 13.7 выбираем тип катодной станции - КСТ (КСК)-500 с па­ раметрами: мощность - 0,5 кВт; напряжение на контактах - 10,50 В; ток - 10А; стоимость - 122 руб.

24. Выполняем расчет экономических показателей катодной за­ щиты при принятом удалении анодного заземления от трубопровода: - стоимость одного заземления по формуле (13.22)

Ка = 20 -5 = 1 ООруб ;

571

— стоимость опор воздушной линии по формуле (13.33)

- стоимость провода воздушной линии по формуле (13.34)

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

- капитальные затраты на одну СКЗ по формуле (13.35)

К3 =100 + 320 + 488,6 + 122 = 1030,6 руб;

- стоимость электроэнергии, потребляемой одной СКЗ

Эл = 0 ,0 2 -^ -^ -8 7 6 0 = 2 0 ,8 - ^ ; л 1000 год

- удельные приведенные затраты на катодную защиту

25. Задавая другие значения удаления анодного заземления от тру­ бопровода, 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.

26.По результатам расчета строим график в координатах «П/ £С1СЗ-

У», откуда видно, что оптимальным удалением анодного заземления является У = 350 м.

27.Для варианта, когда удельные приведенные затраты на ка­ тодную защиту минимальны, т.е. У = 350 м, определяем необходи­ мое число СКЗ для защиты всего трубопровода

572

1200- 103

= 80.

14957

28. Срок службы анодного заземления, установленного в грунт, по формуле (13.26)

10-0,95-5

= 62,5 лет.

Т_ 3,80-0,2

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

Пример 13.2. Рассчитать входное сопротивление и постоянную рас­ пределения токов и потенциалов вдоль системы параллельно уложенных трубопроводов, имеющих одинаковое состояние изоляционного покры­ тия (Rn = 1000 Ом.м2 ) и следующие диаметр D и толщину стенки 8:

1- й трубопровод: D t = 1020 мм; 8, = 10 мм; 2-й трубопровод: D 2 = 720 мм; 82 = 9 мм;

3-й трубопровод: D3 = 529 мм; 83 = 8 мм.

Трубопроводы уложены в грунт со средним удельным электросоп­ ротивлением ггср = 20 Ом м на расстоянии В = 10 м друг от друга.

Решение 1. По формуле (13.5) находим продольное сопротивление еди­

ницы длины трубопроводов

573

4. Сопротивление единицы длины изоляции для каждого трубо­ провода

7. Эквивалентное сопротивление изоляционного покрытия на единице длины 1-го и 2-го трубопроводов по формуле (13.38)

8. Постоянная распределения токов и потенциалов трубопрово­ да, эквивалентного 1-му и 2-му трубопровода, по формуле (13.39)

11. Постоянная распределения токов и потенциалов (общая для системы трубопроводов) по формуле (13.4)

574

12. Входное сопротивление системы нефтепроводов по формуле (13.9)

Пример 13.3. Определить параметры СКЗ для защиты сети под­ земных трубопроводов нефтебазы в радиусе R3 = 300 м. Число при­ соединенных к ним контуров заземления 2, переходное сопротивле­ ние изоляции трубопроводов Rn = 7000 Ом-м2. Другие необходимые данные: Rq = 10 Ом; Rnp = 0,5 Ом; ггср = 30 Ом-м.

Ом-м; RH3cp = 500 Ом-м; ра = 0,2 Ом-м.

Решение

1. Для протекторов марки ПМ5У по табл. 9.10 находим Ln = 0,5 м; dn = 0,095 м; La = 0,58 м; da = 0,165 м; G n = 5 кг.

575

2. Вычисляем сопротивление растеканию одиночного протекто­ ра по формуле (13.18)

3.По графику на рис. 13.5 для заданного количества протекторов

иотношения a/L n = 10 находим величину коэффициента экраниро­ вания т|эп = 0,82.

4.Находим сопротивление растеканию тока с протекторной ус­ тановки по формуле (13.44)

5. Определяем протяженность защитной зоны протекторной ус­ тановки по формуле (13.43)

500 1,6 -1 \ = 175 м.

2,52 1,0,85 )

6. Сила тока протекторной установки по формуле (13.46)

7. Анодная плотность тока по формуле (13.48)

8.По графику на рис. 13.6 находим КПД протекторной установ­ ки т|п = 0,32.

9.Срок службы протекторной установки по формуле (13.47)

5-5-0,95-0,32

= 34,4 года.

0,056-3,95

Пример 13.5. Определить, какое количество магниевых протекторов марки ПМ10У потребуется для обеспечения защиты участка трубопро­ вода длиной 10000м, если известно, что RH3xp= 1000 Ом • м, ггср= 10 Ом • м.

Решение 1. Сопротивление растеканию с одиночного протектора по

формуле (13.45)

R nl =0,18 + 0,47-10 = 4,88 Ом.

576

2. Токоотдача одного магниевого протектора по формуле (13.51)

0,6

0,123 А.

4,88

3. Необходимая величина защитного тока по формуле (13.50)

1 = 1,25 • 10000 • - 5 ^ - = 3,75 А.

1000

4. Требуемое количество протекторов по формуле (13.49)

N = 1 ,7 5 - - ^ - = 53,4 шт. 0,123

5. Округляем полученное число протекторов до ближайшего боль­ шего целого числа. Получаем N n = 54 шт.

Пример 13.6. Определить необходимое количество и срок служ­ бы одиночных протекторов типа ПМ-10У, которое необходимо для обеспечения защиты резервуара РВС2000 (Dp = 15 м), установлен­ ного на площадке с увлажненным песком (ггср = 20 Ом-м). Расстоя­ ние от резервуара до протектора - пять метров.

Решение

1. Площадь днища резервуара

Рр=м ± 1И =176>6 м>.

р4

2.Сопротивление «резервуар-грунт» по формуле (13.53)

3. Переходное сопротивление изоляции днища резервуара по формуле (13.52)

R 0 =0,2-176,6 = 35,3 О м -м2.

4. По табл. 13.11 принимаем величину защитной плотности тока, соответствующую ггср = 20 Ом-м и R0 = 35,3 Ом-м

jn = 0,0035 А/м2.

5. Сила тока, необходимая для защиты днища резервуара от кор­ розии, по формуле (13.54)

13=0,0035-176,6 = 0,62 А.

6.Выполним проверку условия (13.55)

l3R pr= 0,62-0,2 = 0,124 В.

Так как (Еп - Е ^ ) = |-1,6-(-0,55)| = 1,05 В > 0,124 В, то резервуар от коррозии защищен.

7. Сопротивление растеканию тока с протектора по формуле (13.45)

R nl =0,18 + 0,47-20 = 9,85 Ом.

8. Ориентировочное число протекторов по формуле (13.56)

Округляем данное количество до N no = 7.

9. Для ориентировочного количества протекторов по табл. 13.12 находим коэффициент экранирования т|эп = 0,82.

10. Окончательное число протекторов по формуле (13.57)

N = - — = 8,54*9. " 0,82

11. Анодная плотность тока по формуле (13.48)

12.По графику рис. 13.6 находим КПД протектора т|п = 0,47.

13.Сила тока протектора по формуле (13.58)

1 = 1' 6 ~ °'- - = 0 ,п а . 0,2+9,58

14. Срок службы протекторов по формуле (13.47)

Пример 13.7. Определить параметры протекторной защиты ре­ зервуара РВС-2000 с помощью групповых установок. Исходные дан­ ные и промежуточные результаты взять из примера 13.6

Решение 1. Ориентировочное общее количество протекторов, необходи­

мое для защиты, по формуле (13.59)

Nno= l , 4 ^ = 7,9*8.

0,11

2.Принимаем N, = 4. Отсюда число групповых протекторных установок п = 2.

3.Сопротивление растеканию тока с групповой установки по

578

формуле (13.44)

R = 9,58 =2,9 Ом.

4-0,82

4.Сила тока групповой протекторной установки по формуле

(13.61)

116 -0 155= 0 з4 а

пг 2,9+ 0,2

5. Уточненное количество протекторов в группе по формуле

(13.62)

к2 0,34

6.Отклонение уточненного количества протекторов от первона­ чально принятого

Следовательно, выбор числа протекторов сделан правильно.

7. Безопасное удаление протекторов от резервуара по формуле

Так как минимальное безопасное удаление протекторов от ре­ зервуаров составляет 3 м, групповые протекторные установки могут быть расположены на расстоянии трех метров от резервуара.

8. Срок службы протекторов по формуле (13.47)

Пример 13.8. Рассчитать протекторную защиту внутренней по­ верхности резервуара РВС5000 от коррозии подтоварной водой с концентрацией солей 10%. Уровень подтоварной воды 1 м.

Решение 1. Удельное электросопротивление подтоварной воды по

формуле (13.64)

г = — -— = 0,087 Ом -м.

в1,5 + 10

579

2. Выбираем протектор типа ПМР-20 с параметрами (табл. 13.10)

Данной плотности тока соответствует КПД протектора т|п = 0,54. 9. Необходимое число протекторов по формуле (13.70)

Округляем найденное количество в большую сторону N 0K= 15 шт.

11.Срок службы протектора по формуле (13.47)

т= 15-0,95-0,49 = 0,61 года. 2,89-3,95

580