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: АК-1, дренажную линию - воздушной с подвеской из алюминиевого провод.
Начальное переходное сопротивление «трубопровод-грунт» Rпн, , Ом·м2. Средняя стоимость электроэнергии Сэ, руб/кВт·час.
Исходные данные
Вар. D, мм , мм Lобщ, км гр, Омм Марка электрода Тип
дренажной
линии Rпн,
Омм2 Сэ, руб/кВтчас
1 2 3 4 5 6 7 8 9
23 820 13 1000 30 АК-1 воздушн. 8000 0,02
Ответ
Общее число СКЗ: N=24 шт.
Мощность СКЗ: P=101,3 Вт
Решение
Продольное сопротивление трубопровода вычисляем по формуле:
RТ=ρТπδ(D-δ)=0,245 3,14∙13∙(820-13)=7,44·10-6 Ом/м
где ρТ= 0,245 Ом·мм2/м – удельное электросопротивление трубной стали; D, δ - наружный диаметр трубопровода и толщина стенки;
Сопротивление изоляционного покрытия:
Rиз=RпπD=80003,14∙0,82=3107 Ом·м
где Rп – переходное сопротивление «Трубопровод-грунт», Ом·м2.
Входное сопротивление трубопровода:
Zвх=12RТ∙Rиз=127,44·10-6∙3107=0,076 Ом
Постоянная распространения тока вдоль трубопровода:
α=RТRиз=7,44·10-63107=4,89∙10-5 1/м
Коэффициент работы анодного заземления определяется по формуле:
Θ=ρг2πzy=302∙3,14∙0,076∙350=0,18
где ρг – удельное электросопротивление грунта, z - входное сопротивление трубопровода; y – расстояние от трубопровода до анодного заземления (примем 350 м)
Коэффициент, учитывающий влияние смежной СКЗ:
kв=11+1-EminEmax2(1+Θ)=11+1--0,3-0,552(1+0,18)=0,554
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)=24,89∙10-5ln-0,550,554∙-0,3(1+0,18)=42176 м
Общее число СКЗ
N=Lобщ L=100042,176=23,7~24 шт.
где Lобщ – общая длина трубопровода, км; L – расчетная длина защищаемого участка трубопровода, км
.
Силу тока в точке дренажа определяют по формуле:
Iдр=φmaxналZвх1+2exp-α∙L+ρг2πy=
=0,550,076 1+2exp-4,89∙10-5∙42176+302∙3,14∙350=5,71 A
Сопротивление растеканию тока одиночного вертикального электрода в коксовой засыпке:
R1=ρг2π lаln2lаdа+12ln4h+lа4h-lа+ρaρгрlndаd=
=302∙3,14∙1,42ln2∙1,420,185+12ln4∙2+1,424∙2-1,42+0,230ln0,1850,05=9,63 Ом
где ρгр – удельное сопротивление грунта, окружающего протектор Ом·м; ρa – удельное сопротивление активатора, ρa=0,2 Ом·м; dа=0,185 м, lа=1,42 м для АК-1 – соответственно диаметр и высота столба активатора; d=0,05 м электрода; h=2 м – расстояние от поверхности земли до середины электрода.
Оптимальное число электродов анодного заземления:
n=IдрR1∙Сэ ∙ηu·τ1000ε+ξ·Сa ∙η∙ηв=5,719,63∙0,02∙0,95·876010000,12+0,148·500∙0,7∙0,8=4,8~5 шт.
где Сэ – стоимость электроэнергии, руб/кВт; ηu – коэффициент использования электрода; ηu = 0,95; - время работы СКЗ в году, 8760 ч; Сa – стоимость установки одного электрода, примем 500 руб.; η - КПД катодной установки; η = 0,7; ηэ – коэффициент экранирования электродов при выбранном расстоянии между ними (табл
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
