Определить мощность и число СКЗ магистрального трубопровода диаметром D мм, с толщиной стенки δ мм, протяженностью L км. Трубопровод проложен на местности с удельным электросопротивлением ρгр Ом·м. Анодное заземление проектируется выполнить из вертикальных упакованных электродов марки: ЭГТ, дренажную линию - воздушной с подвеской из алюминиевого провода или уложенного в траншею.
Начальное переходное сопротивление «трубопровод-грунт» Rпн, , Ом·м2. Средняя стоимость электроэнергии Сэ, руб/кВт·час.
Исходные данные
Вар. D, мм
δ, мм
Lобщ, км
ρгр, Ом∙м
Марка электрода Тип дренажной линии Rпн, Ом∙м2
Сэ, руб/кВт∙ч
Марка трубной стали Марка провода
16 720 7 1100 9 ЭГТ воздушн
7000 2,8 17ГС Медь
Ответ
Общее число СКЗ: N=62 шт.
Мощность СКЗ: P=48,4 Вт
Протекторная защита магистральных трубопроводов
Решение
Продольное сопротивление трубопровода вычисляют по формуле:
RТ=ρТπδ(D-δ)=2,45·10-7 3,14∙0,007∙(0,72-0,007)=1,56·10-5 Ом/м
где ρТ= 2,45·10-7 Ом·м для 17ГС – удельное электросопротивление трубной стали; D, δ - наружный диаметр трубопровода и толщина стенки;
Сопротивление единицы длины изоляции к концу нормативного срока службы СКЗ.
Rизτнс=RпπDe-βτнс=70003,14∙0,72e-0,125∙9,5=944,3 Ом/м
где Rп – переходное сопротиление «Трубопровод-грунт» в начале эксплуатации, Ом м2; β =0,125–показатель скорости старения изоляционного покрытия, 1/год; τнс=9,5 лет – нормативный срок службы СКЗ.
Среднее сопротивление единицы длины изоляции за нормативный срок службы составляет
Rиз.ср.=RпπDβτнс1-e-βτнс=70003,14∙0,72∙0,125∙9,51-e-0,125∙9,5=1812,17 Ом/м
Входное сопротивление среднее за период эксплуатации трубопровода:
Zср=12RТ∙Rиз.ср.=121,56·10-5∙1812,17=0,0842 Ом
Входное сопротивление изолированного трубопровода на конец нормативного срока службы СКЗ
Zк=12RТ∙Rизτнс=121,56·10-5∙944,3=0,0608 Ом
Постоянная распространения тока вдоль трубопровода:
α=RТRиз(τнс)=1,56·10-5944,3=1,29∙10-4 1/м
Коэффициент работы анодного заземления определяется по формуле:
Θ=ρг2πzy=92∙3,14∙0,0201∙350=0,0674
где ρг – удельное электросопротивление грунта, z - входное сопротивление изолированного трубопровода на конец нормативного срока службы; y – удаление анодного заземления от трубопровода (примем 350 м)
Коэффициент, учитывающий влияние смежной СКЗ
kв=11+1-EminEmax2(1+Θ)=11+1--0,3-0,552(1+0,0674)=0,548
Emax = -1,1 - (- 0,55) = -0,55 В
Emin = - 0,85 - (- 0,55) = - 0,30 В
Расчетную длину защищаемого участка трубопровода можно определить по формуле
L=2αlnEmaxkв∙Emin(1+Θ)=21,29∙10-4ln-0,550,548∙-0,3(1+0,0674)=17768 м
Общее число СКЗ
N=110017,768=61,9~62 шт.
где Lобщ – общая длина трубопровода, км; L – расчетная длина защищаемого участка трубопровода, км
.
Силу тока в точке дренажа определяют по формуле:
Iдр=EmaxналZср1+2exp-α∙L+Θ=0,550,0842 1+2exp-1,29∙10-4∙17768+0,0674=5,14 A
Сопротивление растеканию тока одиночного вертикального электрода в коксовой засыпке:
R1=ρгр2π lаln2lаdа+12ln4h+lа4h-lа+ρaρгрlndаd=
=92∙3,14∙1,45ln2∙1,450,114+12ln4∙2+1,454∙2-1,45+0,29ln0,1140,09=3,38 Ом
где ρгр – удельное сопротивление грунта, окружающего протектор Ом·м; ρa – удельное сопротивление активатора, ρa=0,2 Ом·м; dа=0,114 м, lа=1,45 м для ЭГТ-1450– соответственно диаметр и высота столба активатора, окружающего протектор; d=0,09 м для ЭГТ-1450 – диаметр протектора; h=2 м – глубина установки протектора от поверхности земли до середины протектора.
Оптимальное число электродов анодного заземления:
nопт=Iдр8,76∙R1∙Сэ Сa ∙η∙ηu∙ηэ(ε+ξ)=5,148,76∙3,38∙2,82000∙0,7∙0,95∙0,82(0,12+0,148)=1,8~2 шт.
где Сэ – стоимость электроэнергии, руб/кВт; ηu – коэффициент использования электрода; ηu = 0,95; Сa – стоимость установки одного электрода, руб
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
