Выды протекторных установок стр 113-119

Защита подземных газопроводов может осуществляться с помощью одиночных или групповых протекторных установок. Если состояние изоляционного покрытия газопровода хоро­шее, применяют одиночные протекторы, которые располагают на расстоя­нии 3 – 7 м от газопровода. Глубина установки от поверхности земли до верха протектора должна быть не менее 2 м и ниже промерзания грунта на 0,2 м. Групповые протекторные установки применяют при защите участков газопроводов с плохой изоляцией или неизолированных патро­нов на переходах газопроводов через шоссейные и железные дороги для увеличения срока службы. Число протекторов в группе зависит от состоя­ния изоляционного покрытия газопровода, удельного сопротивления грунта, диаметра газопровода. Групповые протекторные установки разме­щают на расстоянии 10 – 12 м от оси газопровода. Расстояние между про­текторами в группе 5 м. Рекомендуется групповые протекторные установ­ки располагать через 500 – 1000 м.

     Одиночные протекторные установки, как правило, устанавливают без измерительной колонки (Рис. 54). Для отыскания протектора на трас­се ставят опознавательный знак. Групповые протекторные установки обычно имеют контрольно-измерительные колонки, которые необходимы для отыскания протекторных установок на трассе и проведения контроляэффективности их работы (Рис. 55, а). В контрольно-измерительную колонку (Рис. 55, в) выводят изолированные провода от установки и дренажный провод от газопровода. Эти проводники контактными болта­ми крепят к панели, изготовленной из изоляционного материала. Наличие в колонке металлических перемычек позволяет соединять протекторы установки между собой и с газопроводом, а при необходимости контроля эффективности их работы – подключать контрольно-измерительные приборы.

 

Рис. 55. Групповая протекторная установка: а – устройство установки; б – подключение протектора к соединительному кабелю; в – контрольно-измерительнаяколонка; 1 – газопровод; 2 – протектор упакован­ный;          3 – провод протектора; 4 – соединительный кабельпротекторов; 5 – конт­рольно-измерительная колонка;          6 – кабель подключения газопровода; 7 – контакт сгазопроводом; 8 – подключение протектора к соединительному кабелю; 9 – за­сыпка естественным грунтом; 10 – припой; 11 – изоляционная лента; 12 – изоля­ционнаямастика; 13 – корпус колонки; 14 – крышка;                        15 – измерительная панель; 16 – стопорный винт;                17 – электрическая перемычка.

     Протекторы располагают по одну сторону от защищаемого газопрово­да и с разных сторон от защищаемых патронов. Если защищают две парал­лельно проложенные трубы, протекторы устанавливают с внешней сторо­ны каждой трубы. Протекторы могут устанавливаться вертикально в про­буренные для этого скважины или горизонтально в общей траншее. Для монтажа протекторов применяют изолированные провода с площадью сечения 2 – 5 мм². Групповые протекторные установки объединяют соединительные кабелем АВРГ 1 × 16. Провода протектора подключают к газо­проводу при помощи стального стержня термитной сваркой. Соединитель­ный провод протектора укладывают в траншеи с запасом для того, чтобы при осадке грунта избежать повреждений контактов и обрывов проводов. После изоляции места приварки стержня к газопроводу шурф, траншею и скважину засыпают. Контрольные колонки устанавливают над газопро­водом. Данные о смонтированных установках протекторной защиты (с привязкой на местности) заносят в журнал.

Автоматические протекторные установки. При определенных условиях устройство протекторной защиты не дает положительных результатов. Например, при монтаже протекторов вблизи действующей СКЗ ток защи­ты, стекающий с анодного заземления, через протектор попадает на газо­провод. Уменьшается защитная зона СКЗ, т.е. падает эффективность ее работы. Не рекомендуется применять протекторную защиту магистраль­ных газопроводов в зонах действия блуждающих токов, так как наличие протекторов в катодной и знакопеременной зонах увеличивает плотность катодного тока, входящего в трубопровод, а, следовательно, и стекающего анодного тока. Применение автоматических протекторных установок позволяет устранить эти отрицательные явления и дает возможность регулировать в определенных пределах потенциалы на поверхности защи­щаемого газопровода.

     Конструктивно автоматическая протекторная установка представляет собой обычную систему металлических протекторов, присоединенных к защищаемому газопроводу через полупроводниковые элементы. Применяя односторонние поляризованные протекторы на диодах, в схему обычной протекторной установки (Рис. 56, а) включают полупроводнико­вый диод в прямом направлении от газопровода к протектору. При отсут­ствии блуждающего тока в цепи «газопровод–протектор» протекает за­щитный ток i _защ, определяемый по формуле

 

,                                                                                (57)

 

где , – потенциалы сооружения (газопровода) и протектора в разомкнутом состоянии; р _с, р _пр – поляризационные сопротивления сооружения и протектора; R _из, R _г, R _д – омические сопротивления соответственно изоляции сооружения, грунта и диода.

     Из формулы (58) следует, что с уменьшением внутреннего сопротивле­ния диодов в прямом направлении защитный ток увеличивается, поэтому в данной системе целесообразно использовать диоды с малым внутренним сопротивлением. При появлении блуждающего тока катодного направле­ния общий защитный ток остается постоянным до тех пор, пока потенци­ал, созданный этим током на сооружении в точке дренажа протектора, не станет по абсолютной величине больше потенциала протектора. В этом случае потенциал сооружения сдвигается в отрицательную область и при достижении потенциала отсечки U _отс протектор выключается. Потенциал отсечки определяют по формуле

 

,(58)

 

где Δ U _д – падение напряжения на диоде.

     Таким образом, при катодном направлении блуждающих токов защит­ный ток протектора i _защвсегда уменьшается и при потенциале U ста­новится равным нулю.

 

 

Рис.56. Принципиальные схемы автоматических протекторных систем:

а – односторонне поляризованных протекторов на диодах; б – односторонне поля­ризованных протекторов на транзисторах с автоматическим регулированием защи­тноготока; в – сдвоенных поляризованных протекторов на диодах и транзисторах; 1 – защищаемое сооружение (газопровод, кабель); 2 – полупроводниковый диод; 3 – протектор (эффективный анод); 4 – заполнитель протектора (эффективного анода); 5 – управляющий электрод; 6– заполнитель управляющего электрода; 7 – транзистор p-n-p; 8 – транзистор n-p-n; 9 – эффективный катод; 10 – запол­нитель эффективного катода; Э – эмиттер; Б – база; К – коллектор.

 

При анодном направлении блуждающих токов потенциал сооружения сдвигается в положительную сторону, причем защитный ток протектора i _защнепрерывно возрастает. Если потенциалы протектора и сооружения равны и имеют противоположные знаки в точке дренажа, то сооружение оказывается незаполяризованным(i _защ = 0) иприобретает свой есте­ственный потенциал.

 

Протектор в этот момент нагружается током

 

,(59)

 

где R _с –омическое сопротивление сооружения.

Дальнейшее увеличение анодных блуждающих токов может сдвинуть потенциал сооружения в положительную область, однако ток протектора будет возрастать, что приведет к значительному торможению анодной поляризации сооружения. Анодный ток, который при отсутствии протек­торов стекал с газопровода, разрушая его, в данном случае стекает в основном с протекторов.

     Из анализа приведенных данных видно, что эффективность защиты поляризованными протекторами в знакопеременных зонах постоянных блуждающих токов тем выше, чем больше разность , меньшесопротивление диода R и поляризационное сопротивление протектора р выше сопротивления изоляции R. Протектор с диодом обеспечивает автоматическое действие системы и регулирует направление, но не величи­ну защитного тока.

     При необходимости поддержания более положительного защитного потенциала, чем это может обеспечить потенциал протектора (например, при защите кабелей с алюминиевой оболочкой), можно стабилизировать защитный потенциал в заданном интервале, соединив протектор с соору­жением через транзистор (Рис. 56, б). Коллектор транзистора соединяют с протектором, а эмиттер – с защищаемым сооружением. Через цепь протекает защитный ток только в том случае, когда потенциал базы, задаваемый управляющим электродом, будет более отрицательным, чем потенциал сооружения. По мере сближения потенциалов управляющего электрода и сооружения ток в цепи базы уменьшается до тех пор, пока не установится минимальный разбаланс потенциалов вспомогательного электрода и сооружения. Такая схема соединения образует обратную связь между защитным потенциалом и током, что обеспечивает автомати­ческое регулирование. При этом уровень защитного потенциала устанав­ливается посредством выбора соответствующего управляющего электрода (цинк, алюминий, кадмий и др.) и заполнителя   (см. Табл. 14).

При защите сооружений в полях знакопеременных постоянных и переменных блуждающих токов промышленной частоты, если необходимо ограничение не только анодного, но и катодного потенциала сооружения (например, при электрохимической защите алюминиевых оболочек кабе­лей или предохранении изоляции стальных трубопроводов от разрушенияпри высоких катодных потенциалах), используют сдвоенные поляризо­ванные протекторные установки на диодах и транзисторах (Рис. 56, в). Такая установка состоит из двух односторонне поляризованных протекто­ров: эффективного анода и катода. Автоматическая работа устройства, заключающаяся в поддержании защитного интервала потенциалов, осу­ществляется за счет электрохимического источника опорного потенциа­ла – управляющего электрода, имеющего в грунте (с соответствующим заполнителем) заданный и стабильный во времени потенциал.

Протекторная защита патронов и подземных емкостей. В соответствии с действующими правилами переходы магистральных газопроводов через железные и шоссейные дороги I – IVкатегорий осуществляются в патро­нах (стальных трубах), диаметр которых на           100 – 200 мм больше диамет­ра газопровода. Патроны рассчитывают на рабочее давление газа в газо­проводе и оборудуют предохранительными свечами. На концах патрона делают уплотнение, герметизирующее пространство между газопроводом и патроном. Переходы сооружают бестраншейным методом продавливания патрона под дорогой. Патроны не имеют изолирующего покрытия и по всей поверхности соприкасаются с коррозионной почвенной средой.

     Патрон, поврежденный коррозией, не защищает от динамических нагрузок, создаваемых проходящим над газопроводом железнодорожным и автомобильным транспортом, а также не обеспечивает безопасности в случае разрыва стыка газопровода внутри него.

     В связи с этим он должен быть надежно электрически изолирован от газопровода, в противном случае снижается эффективность катодной защиты. Замыкание патрона с газопроводом в зоне действия блуждающих токов приводит к следующему:возрастает коррозионная опасность на газопроводе за счет блуждающих токов, входящих через патрон (при расположении патрона на катодном участке); увеличивается опасность разрушения патрона блуждающими токами, стекающими с газопровода через патрон (при расположении его на анодном участке); увеличивается коррозионная опасность, как на газо­проводе, так и на патроне (при расположении последнего на участке знакопеременных потенциалов). В связи с этим при строительстве перехо­дов тщательно выполняют, а при эксплуатации систематически проверяют изоляцию патронов от газопровода, измеряя потенциал газопровода и патрона.

     Патрон, изолированный от газопровода, вследствие небольшой протяженности не подвержен воздействию блуждающих токов и разрушается в основном под действием почвенной коррозии. Патрон защищают от кор­розии катодной поляризацией его поверхности током гальванической пары «протектор–патрон». Для этого к нему подключают групповые установки протекторов с обеих сторон дороги (Рис. 57, а). Необходимое число протекторов рассчитывают, исходя из потенциала или плотности тока с учетом поверхности патрона (диаметра и его длины) и удельного сопротивления грунта. При контакте действующего газопровода с патро­ном, если замыкание не может быть устранено, на анодных и знакопеременных участках протекторы будут работать одновременно и как токоотводы в связи с тем, что переходное сопротивление «протектор–заполни­тель–земля» ниже переходного сопротив-ления «патрон–земля». Величи­ны токов, стекающих с токоотводов-протекторов и патрона, обратно про­порциональны этим сопротивлениям. На знакопере-менных участках в цепь протектора включают вентиль, рассчитанный на ток дренирования.

 

Рис. 57. Схемы протекторной защиты подземных сооружений:

а – патрона газопровода; б – металлической емкости; 1 – газопровод; 2 – протек­торная установка; 3 – контрольно-измерительная колонка; 4 – патрон; 5 – ем­кость; 6 – горловина.

 

     Подземные металлические емкости (склады горюче-смазочных материалов, метанольные склады, емкости сбора конденсата) должны защищаться от действия почвенной коррозии. Блуждающие токи на подзем­ные емкости практически не оказывают вредного влияния из-за их не­большой длины. Перед укладкой поверхность емкости изолируют, но одной этой меры оказывается недостаточно, поэтому по периметру на рас­стоянии 2 – 4 м от емкости устанавливают протекторы (Рис. 57, б). Число их зависит от размеров поверхности защищаемой емкости и удельного сопротивления грунта. Обычно на каждом углу емкости подключают одиночный протектор, затем измеряют разность потенциалов «емкость–земля» и при необходимости устанавливают дополнительные протекторы до достижения полной электрохимической защиты емкости.

Прутковые (ленточные) магниевые протекторы применяют для защиты магистральных газопроводов от почвенной коррозии в грунтах с удельным электрическим сопротивлением до 300 Ом ∙ м. Их изготавливают из магния Мг 95, содержащего 99,95 % этого металла. Поперечное сечение магниевых прутков прямоугольной и круглой формы (Табл. 15). В сере­дине прутка запрессован стержень из стальной оцинкованной проволоки, являющийся армирующим и используемый при устройстве контакта.

     При изготовлении магниевые прутки наматывают на кабельные барабаны. Строительная длина прутка – 1 км. Протекторы укладывают в об­щую траншею с газопроводом или в отдельную траншею на расстоянии от газопровода, равном (3 ÷ 5) D трубы, ниже глубины промерзанияи просыхания грунта в данной местности, затем их соединяют между со­бой и подключают к газопроводу через контрольно-измерительные колон­ки. Их можно также монтировать с диодами и транзисторами, создавая автоматические системы защиты.