Пример расчета гальванической защиты

Для устройства ГЗ доступны типовые комплектные M_g - аноды ПМ-10У длиной l_з = 0,7 м, диаметрами засыпки (активатора) d_з = 0,2 м и стержня d_а = 0,13 м, массой G = 30 кг. Удельное сопротивление засыпки _з = 2 Ом·м, необходимый срок эксплуатации Т не менее 10 лет. Глубина установки анода h = 1,85 м.

Для иллюстрации сравним значения R в формуле (У.1), вычисляемые по формулам (У.13) и (У.2).

По формуле (У.13) для ПМ-10У

Для расчетов по формуле (У.2) необходимо вычислить все 3 слагаемых ее правой части.

Сопротивление растеканию тока вертикального анода вычисляем по формуле (У.10):

R_аз=[10/(6,28·0,7)]{ln[(2·0,7)/0,2]+0,5ln[(4·1,85+0,7)/(4·1,85–0,7)]+(2/10)·ln(0,13/0,2)}= 4,45 Ом.

Сопротивление соединительного медного провода длиной l_сп = 10 м (ГА размещен в середине между отводами) и сечением S = 5 мм² вычисляем по формуле (У.7):

Для вычисления переходного сопротивления трубопровода R_пер, входящего в уравнение (У.5), необходимо рассчитать продольное сопротивление трубы R_пред. Приняв по справочным данным удельное сопротивление трубной стали _м = 0,25 Ом·мм²/м, по формуле (У.4) получаем:

Пусть начальное сопротивление изоляции , определенное из данных опытного включения катодной станции, равно 200 Ом·м². Тогда сопротивление изоляции на единицу длины трубы по формуле (У.6) равно

Rиз = 200 / (3,14 · 0,057) = 1120 Ом·м.

Используя формулу (У.5) для начального переходного сопротивления труба/земля R_пер, получаем уравнение:

Решая это уравнение с помощью подходящей компьютерной программы (например, Eureca) или "ручным" методом последовательных приближений, получим R_пер = 1147 Ом·м По формуле (У.3) вычисляем начальное входное сопротивление каждого трубопровода:

Таким образом, вычисляемое по уравнению (У.2) сопротивление цепи ГА-труба равно (с учетом того, что соединительных проводов и трубопроводов по 2):

Как видно, эта величина почти не отличается от вычисленной по простейшей формуле (У.13) для ПМ-10У (4,88 Ом). Видно также, что основной вклад в R вносит сопротивление растеканию тока ГА (96%).

Оценим необходимый защитный ток к концу планируемого периода эксплуатации ГЗ (T не менее 10 лет), исходя из падения во времени входного сопротивления трубопровода R_т по формуле:

, (У.18)

где R_тк и R_тн - конечное и начальное входное сопротивление трубопровода;

 - коэффициент старения изоляции.

Приняв  = 0,08, из (У.18) получим при Т = 10 лет:

Поэтому можно принять, что необходимый защитный ток для обоих отводов через 10 лет эксплуатации ГЗ составит 1/0,67 = 1,5 начального, т.е.

На сопротивлении же цепи ГА-труба указанное снижение R_т практически не скажется.

Ток, генерируемый одним анодом (формула (У. 1)), равен

J₁ = 0,6 / 4,88 = 0,123 А

меньше требуемого для защиты обоих отводов (J_н = 0,20, J_к = 0,3 A), поэтому необходимо устройство группы ГА. Используя формулу (У.16) при _ср = 0,85, получим предварительное число анодов в группе:

Принимаем n_гр = 3. При расстоянии между анодами а = 2 м отношение а/l_аз = 2/0,7 = 2,86  3. По графику рис.У1 при данном а/l_аз и n_гр = 3 находим коэффициент использования анодов   0,82, мало отличающийся от предварительно принятого. Поэтому окончательно принимаем число ГА в грунте n_гр = 3, и максимальная сила тока ГЗ должна быть равна (формула (У.17)):

т.е. практически совпадает с необходимой конечной (через 10 лет) силой тока ГЗ J_к = 0,3 А. Для уменьшения этого тока до необходимой начальной величины 0,2 А в цепь ГА-трубопроводы необходимо включить регулируемый резистор; после его полного вывода через 10 лет сила тока и станет равной 0,3 А.

Теперь можно оценить, будет ли приемлемой потеря массы ГА за 10 лет. Так как начальный и конечный токи защиты на 1 анод равны соответственно 0,2/3=0,067 А и 0,3/3=0,1 А, то средний ток за 10 лет равен J_1ср = 0,067 + [(0,1 – 0,067) / 10] · 5 = 0,084 А.

Потеря массы анода G за 10 лет эксплуатации по формуле (У.14) равна:

10 = (G · 2330 · 0,6 · 0,9) / (8760 · 0,084), отсюда G = 5,85 кг. Таким образом масса анода уменьшится всего на 20%. Однако ввиду необходимости дальнейшего (после 10 лет) увеличения защитного тока в результате старения изоляции защита трубопроводов данной группой ГА уже не будет обеспечиваться, так как сила тока от нее не может превысить указанного максимального значения: J_max = V / R_гр = 0,6 / [(4,88 / 3) · (1 / 0,82)]  0,3 A.

Приложение Ф

(Информационное)
Расчет дренажной защиты
Ф.1 Расчет усиленной дренажной защиты в городских условиях сводится к вычислению тока дренажа, радиуса действия одного усиленного дренажа и сечения дренажного кабеля.

Ф.2 Средний ток дренажа J_др может быть вычислен так же, как защитный ток при катодной защите - из расчетной защитной плотности тока j (формулы (П.11, П.12) Приложения П):

Ф.3 Радиус действия дренажа R (м) вычисляется так же, как радиус действия катодной станции (формула (П.13) Приложения П):

где K (м²/га) - удельная плотность поверхности защищаемых трубопроводов на единицу площади территории их размещения.

Ф.4 Сопротивление дренажного кабеля R_каб (Ом) вычисляется по формуле:

R_каб = (U_др / J_др) – 0,02, (Ф.3)

где U_др - номинальное напряжение на выходе дренажа (для выпускаемых усиленных дренажей U_др = 6 или 12В).

Ф.5 Сечение дренажного кабеля равно:

S_каб (мм²) = _каб · l_каб / R_каб, (Ф.4)

где _каб - удельное сопротивление металла кабеля (для меди _каб = 0,0175 Ом·мм²/м), l_каб (м) - полная длина кабеля.

Приложение Х

(Рекомендуемое)

Работы выполнены по проекту _____________________________________________________

(наименование организации и № проекта)

Мы, нижеподписавшиеся:

От заказчика ____________________________________________________________________

(должность, фамилия)

От строительной организации ______________________________________________________

(должность, фамилия)

От технического надзора __________________________________________________________

(должность, фамилия)

От проектной организации ________________________________________________________

(должность, фамилия)

составили настоящий акт в том, что _________________________________________________

______________________________________________ выполнены в соответствии с проектом.

Комиссии были предъявлены следующие узлы строительно-монтажных работ:

Кабельные прокладки

а) кабель от преобразователя до AЗ марки ___________________________________________

уложен в траншее на глубине ___________________ м, длиной ______________________ м и

защищен ________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

(покрыт кирпичом, в трубах и т.д.)

По стене здания _________________________________________________________________

(способ прокладки, марка кабеля и длина)

В подвале здания ________________________________________________________________

(способ прокладки, марка кабеля и длина)

б) кабель от преобразователя до КУ марки ___________________________________________

уложен в траншее на глубине ______________________ м, длиной __________________ м и

защищен ________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

(покрыт кирпичом, в трубах и т.д.)

По стене здания _________________________________________________________________

(способ прокладки, марка кабеля и длина)

В подвале здания ________________________________________________________________

(способ прокладки, марка кабеля и длина)

Анодное заземление выполнено по чертежу __________________________________________

а) электроды заземления выполнены из ______________________________________________

(материал, профиль, сечение)

длиной _____________________ м, в количестве _________________ шт. _________________

(с обсыпкой или без обсыпки)

б) внутренний электрод выполнен из ________________________________________________

(материал, профиль, сечение)

________________________________________________________________________________

(наличие активатора или обсыпки)

в) общее сопротивление растеканию тока ____________________________________________

Контактные устройства

а) КУ на ______________________________ выполнено из _____________________________

(вид сооружения)

________________________________________________________________________________

(материал, сечение, профиль)

По чертежу № ________________. Контакт с защищаемым сооружением осуществлен путем

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Противокоррозионное покрытие на защищаемом сооружении

________________________________________________________________________________

б) КУ на _______________________________ выполнено из ____________________________

(вид сооружения)

________________________________________________________________________________

(материал, сечение, профиль)

По чертежу № _______________. Контакт с защищаемым сооружением осуществлен путем

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Противокоррозионное покрытие на защищаемом сооружении

________________________________________________________________________________

Электромонтажные работы:

1. Установка __________________________ питается от сети переменного тока напряжением

_______________________________ В, размещена ____________________________________

________________________________________________________________________________

(место, метод крепления)

2. Электропроводка переменного тока выполнена _____________________________________

________________________________________________________________________________

(марка, сечение, длина кабеля, провод)

Монтаж проводки осуществлен ____________________________________________________

(по фасаду, подвале, в земле и т.д.)

Место подключения ______________________________________________________________

Устройство учета эл. энергии ______________________________________________________

3. Отключающее устройство выполнено _____________________________________________

4. Защитное заземление выполнено по чертежу № _____________________________________

5. Сопротивление растекания защ. заземления ________________________________________

6. Электромонтажные работы выполнены в соответствии с актом приемки и сдачи электромонтажных работ ____________________________________________________________

7. Прочие устройства

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

8. Замечания по строительно-монтажным работам

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Подписи:

От строительной организации_______________________________________________

От технического надзора __________________________________________________

От проектной организации__________________________________________________

Заказчик ________________________________________________________________________

Объект _________________________________________________________________________

Комиссия в составе:

От заказчика ____________________________________________________________________

(должность, фамилия)

От электромонтажной организации _________________________________________________

(должность, фамилия)

От эксплуатационной организации _________________________________________________

(должность, фамилия)

Произведена проверка и осмотр выполненных работ по ________________________________

________________________________________________________________________________

1. К сдаче предъявлено ___________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

2. Электромонтажные работы выполнены по проекту, разработанному и согласованному с Территориальным Управлением "Госэнергонадзора" и "Энергосбыта" ______________________

________________________________________________________________________________

3. Отступление от проекта _________________________________________________________

________________________________________________________________________________

4. Электромонтажные работы выполнены (оценка) ____________________________________

5. Оставшиеся недоделки __________________________________________________________

________________________________________________________________________________

не препятствуют нормальной эксплуатации и подлежат устранению электромонтажной организацией до ____________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

2. Протокол измерения полного сопротивления петли "Фаза-О".

3. Протокол проверки наличия цепи между заземлителями и заземляемыми элементами электрооборудования.

4. Протокол измерения сопротивления растеканию тока заземляющих устройств.

СДАЛ:___________________________________________

ПРИНЯЛ:_________________________________________

Комиссия в составе представителей:

От строительной организации ______________________________________________________

(должность, фамилия)

От технического надзора __________________________________________________________

(должность, фамилия)

От эксплуатационной организации _________________________________________________

(должность, фамилия)

произвела осмотр и проверку выполненных работ _____________________________________

________________________________________________________________________________

по адресу _______________________________________________________________________

на трубопроводе _________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Работы выполнены по проекту _____________________________________________________

В соответствии с типовым чертежом ________________________________________________

Глубина залегания трубопровода ___________________________________________________

________________________________________________________________________________

КУ, ПТ, КИП оборудован _________________________________________________________

(электродом сравнения)

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Привязки указаны на исполнительном чертеже _______________________________________

________________________________________________________________________________

Подписи:

От технического надзора __________________________________________________

Заключение об исправности сдаваемого сооружения:

эксплуатационная организация, проводящая проверку

________________________________________________________________________________

Проверка производилась методом __________________________________________________

с помощью прибора ______________________________________________________________

Результат проверки ______________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

Должность

Ф.И.О.

"__"________ 200__г. проведено пневматическое испытание изолирующего фланцевого соединения (№ ______) на прочность давлением ___________ МПа с выдержкой 10 мин. с последующим осмотром.

При осмотре дефектов и утечек не обнаружено.

Изолирующее фланцевое соединение испытание на прочность выдержало.

Производитель работ _____________________________________________________________

(должность, Ф.И.О., подпись)

Представитель ОТК ______________________________________________________________

(должность, Ф.И.О., подпись)

Испытания изолирующего фланцевого соединения на плотность

"__"________200__г. проведено пневматическое испытание изолирующего фланцевого соединения (№ __________) на плотность давлением _________ МПа с выдержкой 5 мин. с последующим осмотром и измерением падения давления по манометру.

Утечек и видимого падения давления по манометру не обнаружено.

Изолирующее фланцевое соединение испытание на плотность выдержало.

Производитель работ _____________________________________________________________

(должность, Ф.И.О., подпись)

Представитель ОТК ______________________________________________________________

(должность, Ф.И.О., подпись)

"__"________200__г. проведены электрические испытания изолирующего фланцевого соединения (№ ____).

При испытании в сухом помещении мегометром типа М-1101 при напряжении 1 кВ короткое замыкание не зафиксировано.

Измеренное сопротивление изолирующего фланцевого соединения ______________________

Изолирующее фланцевое соединение электрические испытания выдержало.

После установки фланца на газопровод вызвать представителя эксплуатационной организации для приемки.

Производитель работ _____________________________________________________

(должность, Ф.И.О., подпись)

Представитель ОТК _______________________________________________________

(должность, Ф.И.О., подпись)

по_____________________________________________________________________________

(адрес)

Произведена проверка исправности электроизолирующего соединения по вызову от _______

(наименование организации)

Предприятие изготовитель ________________________________________________________

Установка изолирующего соединения выполнена по проекту №

________________________________________________________________________________

(наименование проектной организации)

Проверка производилась методом __________________________________________________

с помощью прибора ______________________________________________________________

При приемке представлены следующие документы:

а) акты пневматических и электрических испытаний;

б) эскиз трубопровода.

Результаты проверки _____________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Заключение:

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Представитель эксплуатационной организации:

Должность __________________________ Подпись ____________________________

(Ф.И.О.)

"__" _____ 200___ г.