Експлуатація протекторних установок

1. Під час експлуатації протекторних установок виконують періодичній технічний огляд, перевірку, ефективність роботи установок, а також контрольні вимірювання потенціалів на захищених спорудженнях в контрольно-вимірювальних пунктах.

Для кожної групової протекторної установки або певного числа одиночних протекторів, територіальне об'єднаних, як одна протекторна установка, необхідно маги журнал контролю роботи захисної установки, в який заносять результати технічного огляду і вимірювань.

2. Технічний огляд протекторних, установок виконують два рази на рік (у зимовий час технічні огляди не проводять).

При технічному огляді проводять:

- зовнішній огляд всіх вузлів і елементів протекторної установки з перевіркою щільності контактів;

- справності монтажу і відсутності механічних пошкоджень окремих елементів;

- очищення забруднених вузлів (ящиків та ніш для вентильних блоків і клемних з'єднань);

- заміну сухого елемента типу "Марс" для поляризованих протекторних установок;

- вимірювання сили струму, а для поляризованої протекторної установки - падіння напруги на вентилях;

- вимірювання потенціалів "спорудження - земля" в місці підключення протекторної установки.

3. Контрольні вимірювання потенціалів на захищених спорудженнях проводяться з тією ж періодичністю, що і огляд.

Як опорні пункти для контрольних вимірювань потенціалів слід використовувати в основному контрольно-вимірювальні пункт, обладнані мідно-сульфатними електродами довгострокової дії з датчиками електрохімічного потенціалу.

Вимірювання поляризаційних потенціалів рекомендується проводити за методикою, що рекомендується ГОСТ 9.602-89 та "Інструкцією по захисту міських підземних трубопроводів від електрохімічної корозії". У районах де нема блукаючих струмів, а також за відсутності високоомних вольтметрів допускається проводити вимірювання потенціалів вольтметрами типу М-231 та ЗВ-2234 з переносними мідно-сульфатними електродами порівняння.

4. Силу струму протекторної установки слід визначати шляхом вимірювання падіння напруги на послідовно включеному в ланцюг "споруда-протекторна група" резистора 0,5 Ом при розкиді параметрів 0,5 1 %. Сила струму визначається в такому випадку шляхом ділення падіння напруги на опір.

Пряме включення міліамперметра типу М-231 у кільце протекторного захисту не рекомендується з огляду на великі огріхи вимірювання сили струму протекторів, що викликано великим внутрішнім опором міліамперметра (близько 4 Ом на межі 50 мА; 2 Ом на межі 100 мА). Допускається визначати силу струму протекторної установки приладом М-231 тільки на межі 1 А.

5. Падіння напруги на вентильному пристрої визначається мілівольтметром при включеній протекторній установці. Якщо при вимірюваннях спостерігається відсутність випрямленого ефекту або поріг відкривання вентильного пристрою перевищує 0,5 В, вентильний пристрій знімається і направляється для перевірки в майстерню.

6. Ефективність дії протекторного захисту визначають шляхом порівняння результатів вимірювань електричних параметрів установки і контрольних вимірювань потенціалів у межах зони захисту з розрахунковими проектними параметрами і параметрами в період пусконалагоджувальних робіт.

7. Якщо потенціал протектора по відношенню до землі по мідно-сульфатному електроду порівняння понад (за абсолютним значенням) 1,2 В, то протектор вважається справним. При потенціалі менше 1,2 В протектор вважається несправним.

Зношені протектори підлягають повній заміні. Протектори з частково розчиненим сплавом можуть бути відновлені шляхом очищення і заміни активатора.

8. Під час ремонту і відновлення протекторних установок повинні виконуватись ревізії і огляд всіх прихованих контактних з'єднань.

9.9.2. Катодний захист.

Установки катодного захисту складаються з катодної станції (перетворювача), з'єднувальних кабелів і анодного заземлення.

Основними вузлами станцій катодного захисту (СКЗ) е трансформатор, випрямляч, електролічильник, амперметр і вольтметр. Монтуються вони в металевій шафі, яку встановлюють у приміщенні або назовні.

Залежно від якості ізоляції одна установка може захищати ділянку газопроводу від 1 до 20 км. Якщо якісна ізоляція, то скорочується витрата електричної енергії і збільшується протяжність захищених ділянок газопроводу. По досвіду експлуатації катодних установок на газопроводах середні витрати електричної енергії за рік на одну станцію катодного захисту складають 500 600 кВт·год.

Катодні установки найбільш доцільні для захисту газопроводів від фунтової корозії. При влаштуванні катодного захисту від блукаючих струмів рідко вдасться однією установкою захистити газопровід па значній відстані (декілька кілометрів). Частіш за все в міських умовах одна катодна станція забезпечує захист газопроводу протягом 1000 м. На більш значні відстані (2-3 км) дія цих установок ефективна при бездоганній ізоляції газопроводу. Експлуатація установок катодного захисту коштує значно дорожче, ніж влаштування дренажів через підвищеної витрати електричної енергії, адже установки катодного захисту живляться від освітлювальної мережі.

При дії катодного захисту рекомендують наступні захисні потенціали "газопровід-земля", В: максимально допустимі від грунтової корозії -1,2 до -1.5; від корозії блукаючими струмами -2,5 до -9,0; мінімальні захисні -0,85 (за відношенням до мідно-сульфатного електрода).

Катодні станції - це пристрої, що перетворюють змінний струм частотою 50 Гц у постійний з параметрами, необхідними, для катодного захисту.

За способом регулювання вихідних параметрів катодні станції (перетворювачі) діляться на автоматичні і неавтоматичні.

Для захисту від корозії підземних газопроводів на об'єктах житлово-громадського і комунального будівництва рекомендується використовувати під час проектування катодного захисту такі катодні станції:

1. Перетворювачі для катодного захисту серій ПСК та ПАСК.

2. Катодні станції типу КСС.

3. Автоматичні регулятори захисного струму типу АРТЗ.

Перетворювачі серії ПСК призначені для перетворення однофазного змінного струму частотою 50 Гц напругою 220 22 В у плавно регулюючий струм катодного захисту.

Під час встановлення перетворювачів па території житлової забудови вони повинні бути розташовані на відстані не менше 10 м від житлових будинків, місць відпочинку, ділянок дитячих дошкільних закладів, шкіл. Замовляючи перетворювач необхідно вказувати його тип і номер.

Перетворювачі серії ПАСК призначені для катодного захисту підземних споруд шляхом автоматичного підтримання захисного потенціалу на заданому рівні в зонах нестійких і знакозмінних потенціалів трубопроводів.

Як регулюючий сигнал у перетворювачах серії ПАСК використовують різницю потенціалів між захищеним газопроводом і землею. Для відмірювання цієї різниці потенціалів застосовують мідію сульфатний електрод порівняння довгострокової дії типу МЭД-АКХ. Можлива експлуатація перетворювачів ПАСК і у неавтоматичному (ручному) режимі.

Катодні сітьові станції (КСС) призначені для захисту від ґрунтової корозії підземних трубопроводів, а також підземних металевих споруд. Станції типу КСС можуть експлуатуватись при температурі від -10 до +40⁰С (з лічильником) і від -40 до +40°С (без лічильника).

Живлення станції здійснюється від мережі однофазного змінного струму частотою 50 Гц і напругою 220 В. За спеціальним замовленням завод-виробник постачає станції з напругою живильної мережі 127 В.

Регулювання випрямленої напруги в станції типу КСС ступеневе. Станції типу КСС випускаються з вихідною напругою 24 В або 48 В. Замовляючи ці станції необхідно вказувати тип станції, потужність та вихідну напругу.

Автоматичні регулятори захисного струму АРТЗ використовують для захисту магістральних газонафтотрубопроводів та інших металевих споруд від ґрунтової корозії в районах з сезонними змінами опору грунту і нестабільною напругою живлячої мережі.

АРТЗ призначені для роботи на відкритому повітрі в районах з помірним кліматом при температурі повітря від -45°С до +45°С і верхнім значенням відносної вологості повітря 100% при температурі +25°С з конденсацією вологи при більш низькій температурі, а також інтенсивній сонячній радіації, запиленості повітря, атмосферних опадах.

АРТЗ - це однофазний двонапівперіодний регулюючий випрямляч, зібраний на тиристорах за схемою з середньою точкою.

Економічна ефективність катодного захисту залежить від анодного заземлення, яке е найбільш вартісним елементом катодного захисту.

Анодні заземлювачі призначені для створення електричного контакту позитивного джерела струму СКЗ з грунтом при катодній поляризації газопроводу. Розрізняють наступні типи анодних заземлювачів:

- з матеріалу робочих електродів - сталеві, залізо-кремнієві, графітові (графітопластові та вуглеграфітові) та чавунні;

- за формою профілю електродів - трубчасті, кутникові та стержневі;

- за характером роботи - з засипкою грунтом, з коксовою, вугільною або графітовою засипкою;

- за розташуванням робочих електродів - вертикальні, горизонтальні, комбіновані;

- за глибиною встановлення - глибинні і поверхневі;

- за відстанню до газопроводу - наближені і віддалені.

Тип анодного заземлення вибирають залежно від питомого опору грунту, глибини промерзання, від розташування сусідніх підземних споруд, місцевих умов, з урахуванням техніко-економічних показників.

Анодне заземлення повинно мати розрахунковий опір розтіканню струму, довгий строк служби. Простоту конструкції і установки, мінімальні розміри ділянки, що займає заземлювач, невелику вартість. Всі ці вимоги значно ускладнюють проектування анодних заземлювачів.

Дія збільшення строку служби анодних заземлювачів, особливо сталевих, їх необхідно встановлювати в коксовий дріб'язок. Швидкість розчинення окремих заземлювачів залежить від типу заземлювача.

Заземлювач із сталі:

- без засипки 9-10

- з засипкою з коксового дріб’язку 3-7

Заземлювач з чавуну 5

Заземлювач вуглеграфітовий 0,2-0,8

Заземлювач з ферросиліду 0,1-0.25

Анодні заземлювачі з коксовим активатором, як правило, встановлюють горизонтально на глибині нижче промерзання, але не менше 1,5 м. За умовами строку служби заземлювачі не рекомендується встановлювати в постійно залитих водою (болотистих) ґрунтах. Коксовий дріб'язок повинен складатись з окремих шматочків коксу розміром не більше 10 мм, вміст пилу не повинен перевищувати 10%, а питомий опір коксового дріб'язку не більше 0,25 Ом·м. Кокс навкруги заземлювача необхідно щільно утрамбовувати.

Промисловістю освоєно серійний випуск анодних заземлювачів типу АК-1, які мають сталеву серцевину і упаковані разом з коксовим активатором в сталевий кожух.

Анодні заземлювачі з чавуна дуже металоємкі і майже в два рази повільніше розчиняються, ніж сталеві. Для чавунних анодних заземлювачів застосовують некондиційні розтрубні труби типу ЧНР класу А (Б). Частіше за все використовують труби діаметром 100 та 150 мм і довжиною 3,4 та 6 м.

Електроди з графіту вирізняються високою стійкістю. При щільностях струму (менше 100 мА/дм²), характерних для катодного захисту, втрата маси графітових заземлювачів не перевищує .

Коксова та графітова засипки підвищують довговічність графітових заземлювачів і тоді витрата графіту складає порядку .

Для анодних заземлювачів використовують труби з графітопласта АТМ-1 довжиною 3 м, діаметром 114 мм з середньою вагою 22 кг.

Широке застосування отримали вуглеграфітові електроди для анодних заземлювачів типу ЗГТ.

Висококремнієві чавуни (ферросиліди) є найбільш стійким матеріалом для анодних заземлювачів, які знайшли застосування. Марка С-15. Нині розроблено три типи стандартних електродів типу ЗЖК з ферросиліду. Однак, ферросилід вирізняється великою крихкістю, що утруднює виготовлення, транспортування і монтаж таких заземлювачів.

Залежно від глибини закладання анодних заземлювачів заземлення буває поверхневе та глибинне.

Поверхневе анодне заземлення є горизонтальне, вертикальне та комбіноване.

Горизонтальне заземлення: виконують з електродів, як закладають на глибину 1-2 м в один або два ряди, і відрізняється простотою монтажу і доступністю для огляду. Однак таке заземленні працює нестабільно, так як знаходиться в шарах грунту, на які значне впливають сезонні коливання вологості і температури, а також потребують для розташування великих ділянок.

Вертикальне заземлення виконують у вигляді декільком вертикальних електродів, розташованих у ряд або по замкнутому контуру. Відстань між ними повинна бути не менша за довжину електрода.

Комбіноване заземлення складається з вертикальних і горизонтальних електродів. Так, заземлення виконують з сталевих електродів, розташованих у коксовій засипці. При цьому з'єднання вертикальних електродів з горизонтальними виконують за допомогою зварювання.

У міських умовах найбільш оптимальним е глибинне анодне заземлення.

Рис. 9.9. Вертикальне анодне заземлений із залізо-кремнієвих електродів

1 - коксовий дріб'язок; 2 - ізоляційне з'єднання в стик; 3 - залізнокремнієвий електрод; 4 - струмовідвід з кабельним виводом; 5 - контактний пристрій; 6 - кабель АВРГ І х 10; 7 - фітинг ФТ - 20; 8 - бурова свердловина.

Рис. 9.10. Горизонтальне анодне заземлення із залізо-кремнієвих електродів

1 - залізокремнієвий електрод; 2 - коксовий дріб'язок; 3 - контактний пристрій; 4 - кабель АВРГ 1x10; 5 - фітинг ФТ- 20.

Рис. 9.11. Встановлення анодних заземлювачів

а - комбіновані з вертикальними електродами і горизонтальною шиною; б - з графітових або залізокремнієвих вертикальних електродів; в - з електродів ЗКА з вертикальним встановленням; г - з електродів ЗКА з горизонтальним встановленням; д - з ложкової сталі горизонтальні; 1 - електрод-заземлювач; 2 - коксовий активатор; 3 - горизонтально з'єднувальна шина; 4 - шина анодного провідника; 5 – ізоляція; 6 - ізольований з'єднувальний провідник; 7 - полосова сталь.

Основні переваги глибинних заземлювачів:

- можливість отримання низькоомного анодною заземлення, за рахунок розміщення електродів в шарах грунту з мінімальним значенням опору розтікання;

- зменшення шкідливого впливу катодною захисту на суміжні споруди;

- незалежність опору розтікання від сезонних коливань вологості і температури грунту;

- зменшення ділянки, необхідної для розміщення анодного заземлення;

- збільшення зони захисту.

Найбільш ефективним є глибинне заземлення при високоомних поверхневих шарах грунту.

Конструкції глибинних анодних заземлювачів різні. В основному в бурову свердловину 20-100 м опускають окремі електроди з малорозчинного матеріалу з окремими струмовідводами.