Корр Практическая работа 2. Расчет параметров протекторной защиты трубопроводов

• Название: Расчет параметров протекторной защиты трубопроводов
• Дата: 09.02.2022
• Размер: 142.89 Kb.
• Имя файла: Корр Практическая работа 2.docx
• Тип: Практическая работа; #356116

Практическая работа 2

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПРОТЕКТОРНОЙ ЗАЩИТЫ ТРУБОПРОВОДОВ

Расчет параметров протекторной защиты трубопроводов

Расчет протекторных установок заключается в определении:

- длины участка трубопровода, защищаемого протектором, м;

- силы тока в цепи протектор-труба, А;

- количества протекторов для защиты участка трубопровода требуемой

длины, шт;

- срока службы протекторов, год.

Длина защитной зоны одного протектора определяется по формуле:

(2.48)

где U_п – стационарный потенциал протектора, В (определяется по табл. 2.6);

U_защ.min – минимальная защитная разность потенциалов труба-земля, В;

U_е – естественный потенциал трубопровода, В

R_пт – сопротивление протектора, Ом;

D_т– диаметр трубопровода, м.

R_из (τ_нс ) – сопротивление изоляции на конечный срок службы (по формуле 2.4).

Таблица 2.6

Электрохимические характеристики протекторов из сплава на основе магния



Сила тока в цепи протектор-трубопровод I_п, А, определяется по формуле:

(2.49)

Сопротивление протектора при том условии, что l_а>> d_а/2 и 4·h > l_а, определяется по формуле:

(2.50)

где ρ_г.ср, ρ_а – соответственно удельное электрическое сопротивление грунта и активатора, Ом⋅м;

l_а- длина комплектного протектора, м;

d_а - диаметр комплектного протектора, м;

d_э- диаметр магниевого электрода, м;

h - глубина установки протектора (расстояние от поверхности земли до середины протектора), м.

Для расчета упакованных протекторов типа ПМ-5У, ПМ-10У, ПМ-20У можно пользоваться упрощенной формулой:

(2.51)

где А и Б – коэффициенты, зависящие от размеров протекторов.

В табл. 2.7 приведены значения коэффициентов А и Б при установке протекторов на глубину до 2,5 м.

Таблица 2.7

Значения коэффициентов А и Б



Количество протекторов, необходимое для защиты участка трубопровода, определяют по формулам, указанным ниже:

– для протекторов, распределенных по защищаемому участку трубопровода

(2.52)

где L – длина участка трубопровода, защищаемая протекторами;

– при групповой установке протекторов

(2.53)

где η_э – коэффициент экранирования, определяемый по формуле (для протекторов ПМ-5У, ПМ-10У, ПМ-20У)

Коэффициент экранирования для протекторов ПМ-5У, ПМ-10У, ПМ-20У определяется по формуле:

(2.54)

где а – расстояние между протекторами, м;

l_а – длина протектора, м;

Срок службы протекторов Т_п, год, вычисляют по формуле:

(2.55)

где M_п – масса протектора, кг;

q – теоретическая токоотдача материала протектора, А⋅ч/кг;

I_п – сила тока в цепи протектор-трубопровод Iп, А;

η_и– коэффициент использования протектора ( η_и = 0,9);

η_п – КПД протектора ( η_п =0,6).

Расчет протекторной защиты кожухов на переходах через

железные и автомобильные дороги

Защитный ток кожуха I_к, А, определяется по формуле:

(2.56)

где U_защ.min – минимальная защитная разность потенциалов кожух-земля, В;

U_ке – естественный потенциал кожуха, В;

R_к (τ_нс ) – сопротивление кожуха на конечный срок службы.

Сопротивление кожуха, Ом, определяется по формуле:

(2.57)

где R_изк – сопротивление изоляции кожуха, Ом·м²;

γ – показатель скорости старения изоляции во времени, 1/год;

ρ_г – удельное электрическое сопротивление грунта, Ом·м;

D_к– диаметр кожуха, м;

L_к – длина кожуха, м;

τ_нс – срок службы проектируемой протекторной защиты кожуха.

Количество протекторов, необходимых для защиты кожуха, определяется по формуле:

(2.58)

где I_п – ток единичного протектора, А.

Расчет единичного протектора производят по формулам, приведенным выше (предыдущий пункт).

Задание

Определить параметры протекторной защиты магистрального трубопровода диаметром D_т, мм (табл. 3.4), уложенному в грунт с удельным сопротивлением ρ_г.ср, Ом*м (табл. 3.4). Длина участка трубопровода, которую необходимо защитить L_з (табл. 3.5). Начальное сопротивление изоляции трубопровода R_из, Ом*м² (табл. 3.5). Стационарный потенциал протектора U_п = –1,60 В, естественный потенциал трубопровода U_е = –0,55 В, минимальный защитный потенциал U_защ.min = – 0,85 В. Срок службы проектируемой катодной защиты τ_нс =15 лет.



ПРИМЕР РАСЧЕТА:

Исходные данные

- диаметр трубопровода D_т = 1,02 м.

- сопротивление изоляции R_из= 5·104 Ом·м²;

- коэффициент старения изоляции γ = 0,11 1/год;

- срок эксплуатации установок протекторной защиты τ_нс = 15 лет;

- стационарный потенциал протектора U_п= - 1,60 В;

- естественный потенциал трубопровода U_е = - 0,55 В;

- минимальный защитный потенциал U_защ.min = - 0,85 В;

- среднее удельное электрическое сопротивление грунта ρ_г.ср = 20 Ом·м;

- теоретическая токоотдача материала протектора, q = 2330 А⋅ч/кг;

- коэффициент полезного действия η_п= 0,6;

- длина участка трубопровода, которую необходимо защитить Lз = 10000 м.

Расчет параметров протекторной защиты трубопроводов

Сопротивление изоляции на конечный срок службы определим по формуле 2.4:



Рассчитаем сопротивление одного протектора ПМ-5У по формуле 2.51:



Длину защитной зоны одного протектора определим по формуле 2.48:



Силу тока в цепи протектор-трубопровод определим по формуле 2.49:



Срок службы протекторов вычислим по формуле 2.55:



Срок службы протектора меньше срока эксплуатации установки протек-

торной защиты. Выберем протектор ПМ-10У, то для него:



Выбираем в качестве протекторов ПМ-10У.

Количество протекторов, равномерно распределенных по защищаемому участку трубопровода длиной 10 км (коэффициент экранирования ≈ 1) определяем по формуле 2.52: