Розрахунок і вибір катодної установки.
При проектуванні катодного захисту трубопроводу одним з найважливіших етапів розрахунку є визначення електричних параметрів трубопроводу. До них відносяться:
RТ | ¾ поздовжній опір трубопроводу, Ом · м; |
Rn | ¾ перехідний опір «труба – земля», Ом · м; |
¾ стала поширення струму вздовж трубопроводу, 1/м; | |
Z B | ¾ вхідний опір трубопроводу, Ом; |
y | ¾ відстань між трубопроводом і анодним заземленням, м; |
l3 | ¾ відстань між катодними установками, м; |
I | ¾ сила струму катодної установки, А; |
U | ¾ напруга на виході катодної станції, В; |
W | ¾ потужність на виході катодної станції, Вт. |
Поздовжній опір трубопроводу, що має стандартні розміри може бути розрахований за формулою, Ом/м:
, (1)
де
¾ питомий електричний опір металу, | |
D | ¾ діаметр трубопроводу, мм; |
¾ товщина стінки трубопроводу, мм |
Величина перехідного опору «труба-земля» вираховують за формулою, Ом. м:·
(2)
де
¾ перехідний опір ізоляції трубопроводу залежно від питомого опору ґрунту, Ом · м2 (таб.4) | |
D | ¾ діаметр трубопроводу, м. |
Таблиця 4 - Перехідний опір ізоляції трубопроводу R п.із
ґрунту Ом · м | |||||||
Початковий період, Ом · м2 | |||||||
Те саме через 5 років, Ом · м2 | |||||||
Те саме через 10 років, Ом · м2 |
Сталу поширення струму вздовж трубопроводу, 1/м, визначають за формулою:
(3)
Вихідний опір трубопроводу при однакових електричних параметрах лівого і правого пліч, Ом, визначають за формулою:
(4)
Відстань між трубопроводом і анодним заземленням розраховують, знайшовши на номограмі (рис. 2) допоміжні величини
Для установок з екранним заземленням одержану величину помножують на коефіцієнт 1,4.
На осі абсцис номограми відкладено величину Знаючи величину і визначивши за її допомогою , знаходять відстань між трубопроводом і анодним заземленням, м
(5)
Рис.2 - Номограма для визначення значень по питомому опору землі . а) U т.з.о. = –0,95В; б) U т.з.о. = –0,55В
Відстань між катодними установками (плече захисту) знаходять на номограмі. На осі ординат номограми відкладено величину За відомим значенням знаходимо значення , а потім плече захисту ,м:
(6)
Силу струму УКЗ, А, визначають із залежності:
(7)
де
¾ накладена різниця потенціалів «труба-земля» в точці дренажу, В; | |
¾ питомий опір грунту, Ом м |
Для вологих грунтів приймають такою,що дорівнює = –0,55 В, для сухих грунтів = –0,95 В.
Напругу на виході катодної станції, В, визначають за формулою:
, (8)
де
¾ опір дренажних проводів, які з’єднують катодну станцію з трубопроводом і анодним заземленням, Ом; | |
¾ опір розтіканню анодного заземлення, Ом, з таблиць |
Опір дренажних проводів , Ом, визначають з виразу:
, (9)
де
¾ питомий опір матеріалу проводів, (для алюмінію ); | |
yc | ¾ довжина спусків проводів з опор до катодної станції, анодного заземлення й трубопроводу, м; |
S | ¾ переріз проводу, мм2 |
Переріз проводу визначають:
, (10)
де
¾ опір схеми СКЗ, що дорівнює 1,5 Ом. |
Потужність на виході катодної станції, Вт, визначають за формулою:
(11)
Відповідно до величини розрахованої потужності за нормальним рядом обирають тип катодної станції.
З часом експлуатації трубопроводу електричні параметри його змінюються і виникає необхідність установлення додаткових УКЗ на дільницях, де крива різниці потенціалів «труба-земля» близька до мінімально допустимих значень.