Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 [ 88 ] 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106

a/L,	При количестве вертикальных труб
	0,81	0,77	0,72	0,67	0,62	0,42	0,31	0,20
	0,91	0,89	0,86	0,79	0,75	0,56	0,46	0,34
	0,94	0,92	0,90	0,85	0,82	0,68	0,58	0,47

С учётом расчётных значений потребной мощности Рз силы тока нагрузки I„p и напряжения на выходных контактах СКЗ ДЕ по табл. 13.7 выбирается тип СКЗ.

В практике катодной защиты применяют медные и алюминиевые провода. Сведения о них приведены в табл. 13.8.

Таблица 13.7

Технико-экономические характеристики катодных станций

Срок службы анодного заземления х, установленного в грунт определяется по формуле

(13.26)

где G - вес одного электрода, кг; ц„ - коэффициент использования электродов, ц„ - 0,77; п - число электродов анодного заземления; 1„„- среднее значение силы тока в цепи СКЗ, А; q - электрохими-

ческий эквивалент материала электродов, кг/(Атод).

10 15 20 25 30

Рис. 13.1. Зависимость коэффициента экранирования вертикальных электродов от их числа при различных отношениях а/1:

а - без засыпки; б - в коксовой засыпке

Коэффициенты экранирования для горизонтальной рабочей шины анодного заземления, состоящего из расположенных в ряд вертикальных трубчатых электродов, объединенных шиной в земле

о 10 20 30 40 50 60

Рис. 13.2. Зависимость коэффициента экранирования стальных электродов от их числа при различных отношениях а/1:

а - горизонтальные электроды без засыпки; б - вертикальные элеюроды из уголка в коксовой засыпке

Величины электрохимического эквивалента электродов из различных материалов следующие: стальные аноды без активатора -10 кг/(Атод); стальные аноды с активатором - 3,4 кг/(Атод); желе-зокремнистые аноды без активатора - 0,2 кг/(Атод); железокрем-нистые аноды с активатором - 0,1 кг/(Атод).

Практика эксплуатации установок катодной защиты, а также специальные исследования показали, что срок службы анодных заземлений, установленных непосредственно в грунт, мало зависит от плотности тока, растекающегося с заземления. Однако при плотности тока выще ЮА/м на поверхности электродов возможно образование слоя продуктов коррозии, обладающих высоким сопротивлением, что потребует увеличения напряжения, а следовательно, и потребляемой мощности СКЗ.

У электродов, устанавливаемых в коксовую мелочь, заметное изменение напряжения СКЗ наблюдается при плотности тока более 14 А/м. Срок их службы

X = Кр • X,

(13.27)

где Кр - коэффициент снижения скорости разрушения анодов, зависящий (рис. 13.3) от плотности тока j, которая равна

J = -

(13.28)

Sj - суммарная поверхность рабочих электродов анодного заземления.

Если по условию задана величина электрохимического эквивалента материала электрода в коксовой засыпке, расчёт срока службы заземления следует вести по формуле (13.26).

Срок службы анодного заземления для строящихся и реконструируемых трубопроводов должен составлять не менее 15 лет, а для эксплуатируемых - не менее 10 лет. В случае, когда расчётный срок службы анодного заземления меньше, необходимо увеличить число электродов в нем.

Количество электродов анодного заземления п является технико-экономической величиной. С увеличением п, с одной стороны, возрастают капитальные затраты на электроды и амортизационные отчисления по ним, а с другой - уменьшается сопротивление растеканию тока с анодного заземления. Минимальной величине приведённых затрат на сооружение и эксплуатацию анодного заземления соответствует оптимальное число электродов, вычисляемое по формуле.

8,76-К„-аз

(13.29)

где Rij, - сопротивление растеканию одиночного электрода, Ом; Оз - средняя стоимость электроэнергии, руб/кВт-ч; а, - стоимость одного электрода, руб.; п - КПД катодной установки, т1 = 0,7; е -нормативный коэффициент окупаемости капитальных вложений, е = 0,12 1/год; - норматив амортизационных отчислений для установок электрохимической защиты, = 0,148 1/год.

Поскольку величина коэффициента экранирования зависит от числа электродов заземления, то уравнение (13.29) относительно п„„ может быть решено только методом последовательных приближений. Удобнее всего сделать это графически.

Полезная энергия, идущая на защиту трубопровода, расходуется на входном сопротивлении трубопровода. Она составляет в среднем 1...5% от общего энергопотребления на катодную защиту. Другие виды потерь энергии не имеют прямого отношения к защите, однако без них невозможно её обеспечить. Так, потеря электроэнергии в дренажной линии составляют практически от 10 до 50% от общего расхода энергии на защиту трубопровода.

При уменьшении сопротивления дренажной линии за счёт увеличения сечения проводов S„p может значительно сократиться расход бесполезно теряемой электроэнергии. Однако при увеличении S„p возрастает стоимость дренажной линии. Решение

20 40

80 100 120

Рис. 13.3. Зависимость коэффициента Кр от анодной плотности тока j

технико-экономической задачи даёт следующее выражение для оптимального сечения дренажного провода:

<; = 7 QS .1

СТз-р

с,-л(е + )

(13.30)

где Ci - коэффициент зависимость стоимости устройства 1 п.м дренажной линии ст„р от сечения проводов

% = C,-S„p + Q

Дренажный кабель может быть проложен либо по столбам воздушной линии, либо в траншее. Прокладка кабеля в траншее, как правило, обходится дороже. Так, для алюминиевого кабеля типа АСБ-1 в траншее С, = 0,01 руб/м-мм С, = 1,3 руб/м, а для его подвески по столбам воздушной линии С, = 0,0035 руб/м-мм; Cj = 0,025 руб/ м (цены 1980 г.).Однако, при прокладке кабеля в траншее возможен его порыв сельскохозяйственной техникой. Поэтому в дальнейшем будем рассматривать только вариант прокладки дренажного кабеля по столбам воздушной линии. Характеристика проводов линий электропередачи приведена в табл. 13.8.

С увеличением расстояния между анодным заземлением и трубопроводом У увеличивается длина плеча защиты одной катодной станции, а следовательно, уменьшается их число и стоимость катодной защиты. Однако при увеличении У возрастает стоимость сооружения линии постоянного тока, питающей СКЗ.

Кроме того, с удалением анодного заземления от трубопровода при той же разности потенциалов «трубопровод-грунт» в точке дренажа увеличивается сила тока катодной установки, потребляемая ею мощность, сечение проводов линии постоянного тока, число зазем-лителей и стоимость анодного заземления.

Выбор оптимального удаления анодного заземления от трубопровода производится из условия минимума отношения величины приведенных расходов на сооружение и эксплуатацию одной катодной установки к длине защищаемого ею участка, то есть по минимуму функции

П Кз(8 + ) + Эз

(13.31)

Капитальные затраты К3 на осуществление катодной защиты складывается из следующих величин: - стоимости анодного заземления

К =сУз-п;

(13.32) 549