Расчет параметров катодной защиты трубопроводов

7.1 На основании рассчитанных электрических параметров трубопровода определяют количество установок и электрические параметры преобразователей катодной защиты, количество и тип анодных заземлителей, их удаление от защищаемых объектов, а также выбирают месторасположение УКЗ.

7.2 Основными параметрами УКЗ являются сила тока и длина защитной зоны, создаваемой этой установкой. При расчете необходимо учитывать изменение сопротивления изоляции во времени. Расчет выполняют на начальный и конечный (как правило, 30 лет) срок службы УКЗ.

7.3 Расчет параметров УКЗ сводится к определению количества и мощности катодных станций на трубопроводе. Количество УКЗ определяется длиной защитной зоны этих станций. Мощность катодных станций зависит в основном от силы защитного тока и сопротивления анодного заземления.

7.4 Количество установок катодной защиты N, шт., необходимое для защиты трубопровода длиной L, м, вычисляют по формуле

(7.1)

где L _з - длина защитной зоны одной УКЗ, м.

7.5 Длину защитной зоны L _з м, вычисляют по формуле

(7.2)

где k - коэффициент учитывающий взаимовлияние соседних УКЗ (для одиночной УКЗ k = 1, для УКЗ, работающей рядом с соседними, k = 2);

U_тзо - смещение разности потенциалов труба-земля в точке дренажа, В

U_тзм = |U_м| - | U_е |; (7.3)

U_тзм - максимальное смещение разности потенциалов труба - земля, В

U_тзо = |U_о| - | U_е |; (7.4)

U_м - минимальный защитный потенциал, В (определяют из таблицы 7.1);

U_e - естественная разность потенциалов труба-земля, В (если значение U _е неизвестно, его принимают равным (-0,55 В);

U_o - максимальный защитный потенциал, В (определяют из таблицы 7.2).

7.6 Силу тока i, А, катодной установки вычисляют на начальный и конечный период эксплуатации по формуле

(7.5)

7.7 Напряжение на выходе преобразователя V, В, вычисляют по формуле

V = i ·[ Z_вх (t) + R_л + R_з ], (7.6)

где R_л - сопротивление дренажной линии, соединяющей катодную станцию с трубопроводом и анодным заземлением, Ом;

R_з - переходное сопротивление анодного заземления, Ом (см. 8.8-8.13).

Сила тока i в формулах 7.5 и 7.6 должна быть вычислена на конечный период эксплуатации катодной установки.

Таблица 7.1 - Минимальные защитные потенциалы

7.8 Сопротивление дренажной линии R_л Ом, вычисляют по формуле

(7.7)

где у; у _с - длина анодного провода и спусков провода с опор преобразователя катодной защиты к анодному заземлению и трубопроводу, м;

S_пр - сечение провода дренажной линии, м²;

r_м - удельное электрическое сопротивление провода, Ом·м (для меди r _м =1,8·10^-8 Ом·м, для алюминия r_м = 2,8·10^-8 Ом·м).

7.9 Мощность преобразователя W, Вт, вычисляют по формуле

W = i · V, (7.8)

Таблица 7.2 - Максимальные защитные потенциалы

7.10. Выбор типа преобразователя катодной защиты выполняют в соответствии с результатами расчета силы тока, напряжения на выходе УКЗ и мощности. При выборе типа преобразователя необходимо увеличить в 1,5 раза требуемую максимальную силу тока при прокладке трубопровода в грунтах высокой коррозионной агрессивности.