Elektrokemijska zaštita plinovoda. Zaštita plinovoda od korozije tla i zalutalih struja

Zaštita cjevovoda od korozije može se izvesti različitim tehnologijama, od kojih je najučinkovitija elektrokemijska metoda koja uključuje katodnu zaštitu. Često se antikorozivna katodna zaštita primjenjuje u kombinaciji s obradom čelične konstrukcije izolacijskim spojevima.

U ovom se članku razmatra elektrokemijska zaštita cjevovoda i posebno detaljno proučavaju njegove katodne podvrste. Naučit ćete što je bit ove metode, kada se može koristiti i koja se oprema koristi za katodnu zaštitu metala.

Sadržaj članka

Vrste katodne zaštite

Katodna zaštita od korozije za čelične konstrukcije izumljena je 1820 -ih. Metoda je prvi put primijenjena u brodogradnji - bakreni trup broda bio je obložen zaštitnim anodnim štitnicima, što je značajno smanjilo brzinu korozije bakra. Tehnika je usvojena i počela se aktivno razvijati, što ju je učinilo jednom od najučinkovitijih metoda zaštite od korozije danas.

Katodna zaštita metala, prema tehnologiji izvođenja, podijeljena je u dvije vrste:

• metoda br. 1 - vanjski izvor struje spojen je na zaštićenu strukturu, u prisutnosti koje sam metalni proizvod djeluje kao katoda, dok inertne elektrode treće strane djeluju kao anode.
• metoda broj 2 - " galvanska tehnologija“: Struktura koju treba zaštititi u dodiru je sa zaštitnom pločom od metala s većim elektronegativnim potencijalom (takvi metali uključuju cink, aluminij, magnezij i njihove legure). Funkciju anode u ovoj metodi obavljaju oba metala, dok elektrokemijsko otapanje metala ploče gaznog sloja osigurava da potrebni minimum katodne struje teče kroz zaštićenu strukturu. Nakon proteka vremena ploča gaznog sloja je potpuno uništena.

Metoda # 1 je najčešća. To je tehnologija za koroziju koja se lako provodi i učinkovito se bori protiv mnogih vrsta korozije metala:

• međukristalna korozija od nehrđajućeg čelika;
• korozija bez koštica;
• pucanje mjedi od povećanog naprezanja;
• korozije zbog zalutalih struja.

Za razliku od prve metode koja je prikladna za zaštitu velikih građevina (koristi se za podzemne i nadzemne cjevovode), elektrokemijska zaštita namijenjena je uporabi s proizvodima male veličine.

Galvanska metoda rasprostranjena je u Sjedinjenim Državama, u Rusiji se praktički ne koristi, budući da tehnologija izgradnje cjevovoda u našoj zemlji ne predviđa obradu cjevovoda posebnim izolacijskim premazom, što je preduvjet za galvansku elektrokemiju zaštita.

Imajte na umu da bez značajno povećane korozije čelika pod utjecajem podzemnih voda, što je osobito tipično za proljeće i jesen. Zimi, nakon smrzavanja vode, korozija vlage značajno se usporava.

Bit tehnologije

Katodna antikorozivna zaštita provodi se korištenjem istosmjerne struje, koja se u zaštićenu strukturu dovodi iz vanjskog izvora (najčešće se koriste ispravljači koji izmjeničnu struju pretvaraju u istosmjernu) i čini njezin potencijal negativnim.

Sam objekt, spojen na istosmjernu struju, je "minus" - katoda, dok je anodno uzemljenje spojeno na njega "plus". Ključni uvjet za učinkovitost katodne zaštite je prisutnost dobro vodljivog elektrolitskog okruženja, koje služi kao tlo za zaštitu podzemnih cjevovoda, dok se elektronički kontakt postiže korištenjem metalnih materijala s visokom vodljivošću.

U procesu implementacije tehnologije između elektrolitičkog medija (tla) i objekta, stalno se održava potrebna razlika potencijala struje, čija se vrijednost određuje pomoću voltmetra velikog otpora.

Značajke katodne zaštite cjevovoda

Korozija je glavni uzrok curenja u svim vrstama cjevovoda. Oštećenje metala hrđom stvara suze, šupljine i pukotine na metalu, što dovodi do uništenja čelične konstrukcije. Ovaj je problem posebno kritičan za podzemne cjevovode, koji su stalno u stalnom kontaktu s podzemnim vodama.

Katodna zaštita plinovoda od korozije izvodi se jednom od gore navedenih metoda (pomoću vanjskog ispravljača ili galvanskom metodom). Tehnologija u ovom slučaju omogućuje smanjenje brzine oksidacije i otapanja metala od kojeg je cjevovod izrađen, što se postiže pomicanjem njegovog prirodnog potencijala korozije na negativnu stranu.

Praktičnim ispitivanjima utvrđeno je da je potencijal za katodnu polarizaciju metala, pri kojoj se usporavaju svi korozijski procesi, jednak -0,85V, dok je u podzemnim cjevovodima u prirodnom načinu rada -0,55 V.

Da bi zaštita od korozije bila učinkovita, potrebno je istosmjernom strujom smanjiti katodni potencijal metala od kojeg je izrađen cjevovod za -0,3 V. U tom slučaju brzina korozije čelika ne prelazi 10 mikrometara tijekom godine.

Katodna zaštita najučinkovitija je metoda zaštite podzemnih cjevovoda od zalutalih struja. Koncept lutajućih struja znači električni naboj koji ulazi u tlo kao posljedica djelovanja uzemljenja za dalekovode, gromobrane ili kretanje vlakova duž željezničkih pruga. Nemoguće je saznati točno vrijeme i mjesto pojave zalutalih struja.

Korozivni učinak zalutalih struja na metal nastaje ako metalna struktura ima pozitivan potencijal u odnosu na elektrolit (za podzemne cjevovode elektrolit je tlo). Katodna zaštita čini potencijal metala podzemnih cjevovoda negativnim, čime se uklanja rizik od oksidacije pod utjecajem lutajućih struja.

Poželjna je tehnologija korištenja vanjskog izvora napajanja za katodnu zaštitu podzemnih cjevovoda. Njegove prednosti su neograničeni izvori energije sposobni nadvladati otpornost tla.

Nadzemni dalekovodi snage 6 i 10 kW koriste se kao izvor struje za zaštitu od korozije, ali ako na području dalekovoda nema dalekovoda, mogu se koristiti mobilni generatori koji rade na plin i dizelsko gorivo.

Detaljan pregled tehnologije katodne zaštite od korozije (video)

Oprema za katodnu zaštitu

Za zaštitu od korozije podzemnih cjevovoda koristi se posebna oprema - stanice za katodnu zaštitu(SKZ), koji se sastoji od sljedećih čvorova:

• uzemljenje (anoda);
• izvor stalne struje;
• kontrolna, kontrolna i mjerna točka;
• spojni kabeli i žice.

Jedan RPS, spojen na električnu mrežu ili na autonomni generator, može izvesti katodnu zaštitu nekoliko obližnjih podzemnih cjevovoda odjednom. Podešavanje struje može se izvršiti ručno (zamjenom namota na transformatoru) ili u automatskom načinu rada (ako je sustav opremljen tiristorima).

Među postajama za katodnu zaštitu koje se koriste u domaćoj industriji, tehnološki najnaprednijom instalacijom smatra se Minerva-3000 (projektirali su je inženjeri iz Francuske na zahtjev Gazproma). Kapacitet ovog RPS -a dovoljan je za učinkovitu zaštitu 30 km podzemnog cjevovoda.

Prednosti instalacije uključuju:

• povećana snaga;
• funkcija oporavka od preopterećenja (ažuriranje traje 15 sekundi);
• dostupnost digitalnih upravljačkih sustava za upravljanje načinima rada;
• potpuna nepropusnost kritičnih jedinica;
• mogućnost povezivanja opreme za daljinsko upravljanje.

Također, jedinice ASKG-TM široko su tražene u domaćoj gradnji, u usporedbi s Minervom-3000 imaju smanjenu snagu (1-5 kW), međutim u konfiguraciji zaliha sustav je opremljen telemetrijskim kompleksom koji automatski nadzire rad SCZ -a i ima mogućnost daljinskog upravljanja ...

Stanice za katodnu zaštitu Minerva-3000 i ASKG-TM zahtijevaju napajanje iz izvora napajanja 220 V. Daljinsko upravljanje opremom vrši se pomoću ugrađenih GPRS modula. SKZ imaju prilično veće dimenzije - 50 * 40 * 90 cm i težinu - 50 kg. Životni vijek uređaja je najmanje 20 godina.

Korozija podzemnih cjevovoda i zaštita od nje

Korozija podzemnih cjevovoda jedan je od glavnih razloga njihovog smanjenja tlaka zbog stvaranja špilja, pukotina i puknuća. Korozija metala, tj. njihova oksidacija je prijelaz atoma metala iz slobodnog stanja u kemijski vezano, ionsko. U tom slučaju atomi metala gube elektrone, a oksidansi ih prihvaćaju. Na podzemnom cjevovodu, zbog heterogenosti metala cijevi i zbog heterogenosti tla (i po fizičkim svojstvima i po kemijskom sastavu), pojavljuju se područja s različitim potencijalom elektroda, što uzrokuje stvaranje galvanske korozije. Najvažnije vrste korozije su: površinske (kontinuirane po cijeloj površini), lokalne u obliku udubljenja, udubljenja, pukotina i zamornih korozijskih pukotina. Posljednje dvije vrste korozije predstavljaju najveću opasnost za podzemne cjevovode. Površinska korozija rijetko dovodi do oštećenja, dok korozija pod kožom uzrokuje najveći broj oštećenja. Korozivna situacija u kojoj se metalni cjevovod nalazi u zemlji ovisi o velikom broju čimbenika povezanih s tlom i klimatskim uvjetima, karakteristikama trase i radnim uvjetima. Ti čimbenici uključuju:

• vlažnost tla,
• kemijski sastav tla,
• kiselost mljevenog elektrolita,
• struktura tla,
• temperatura transportiranog plina

Najjača negativna manifestacija lutajućih struja u tlu, uzrokovana elektrificiranim istosmjernim željezničkim transportom, je elektro-korozivno uništavanje cjevovoda. Intenzitet lutajućih struja i njihov učinak na podzemne cjevovode ovisi o čimbenicima kao što su:

• prijelazni otpor tračnica-tlo;
• uzdužni otpor tračnica za vožnju;
• udaljenost između vučnih podstanica;
• potrošnja struje električnim vlakovima;
• broj i presjek usisnih vodova;
• specifični električni otpor tla;
• udaljenost i mjesto cjevovoda u odnosu na putanju;
• prijelazni i uzdužni otpor cjevovoda.

Valja napomenuti da lutajuće struje u katodnim zonama imaju zaštitni učinak na strukturu, pa se na takvim mjestima katodna zaštita cjevovoda može izvesti bez velikih kapitalnih troškova.

Metode zaštite podzemnih metalnih cjevovoda od korozije podijeljene su na pasivne i aktivne.

Pasivna metoda zaštite od korozije uključuje stvaranje neprobojne barijere između metala cjevovoda i okolnog tla. To se postiže primjenom posebnih zaštitnih premaza na cijev (bitumen, katranska smola, polimerne trake, epoksidne smole itd.).

U praksi nije moguće postići potpuni kontinuitet izolacijskog premaza. Različite vrste premaza imaju različitu difuzijsku propusnost i stoga osiguravaju različitu izolaciju cijevi od okoliša. Tijekom izgradnje i rada u izolacijskom premazu pojavljuju se pukotine, pukotine, udubljenja i drugi nedostaci. Najopasniji su oštećenjem zaštitnog premaza, gdje se u praksi događa korozija tla.

Budući da pasivna metoda ne uspijeva u potpunosti zaštititi cjevovod od korozije, istodobno se primjenjuje aktivna zaštita povezana s kontrolom elektrokemijskih procesa koji se javljaju na granici između metala cijevi i uzemljenog elektrolita. Takva zaštita naziva se sveobuhvatna zaštita.

Aktivna metoda zaštite od korozije provodi se katodnom polarizacijom i temelji se na smanjenju brzine otapanja metala jer se njegov potencijal korozije pomiče u područje s više negativnih vrijednosti od prirodnog potencijala. Eksperimentalno je utvrđeno da je vrijednost katodnog zaštitnog potencijala čelika minus 0,85 V u odnosu na referentnu elektrodu od bakrenog sulfata. Budući da je prirodni potencijal čelika u tlu približno jednak -0,55 ... -0,6 V, tada je za provedbu katodne zaštite potrebno pomaknuti potencijal korozije za 0,25 ... 0,30 V u negativnom smjeru.

Primjenom električne struje između metalne površine cijevi i tla potrebno je postići smanjenje potencijala na neispravnim mjestima izolacije cijevi na vrijednost ispod kriterija zaštitnog potencijala 0,9 V. Kao rezultat toga, stopa korozije je značajno smanjena.

2. Instalacije katodne zaštite
Katodna zaštita cjevovoda može se provesti na dva načina:

• uporaba zaštitnih anoda-zaštitnika od magnezija (galvanska metoda);
• korištenje vanjskih istosmjernih izvora čiji je minus spojen na cijev, a plus na anodno uzemljenje (električna metoda).

Galvanska metoda temelji se na činjenici da različiti metali u elektrolitu imaju različite potencijale elektroda. Ako formirate galvanski par dvaju metala i stavite ih u elektrolit, tada će metal s negativnijim potencijalom postati anoda i bit će uništen, čime će se zaštititi metal s manje negativnim potencijalom. U praksi se štitnici izrađeni od legura magnezija, aluminija i cinka koriste kao žrtvene galvanske anode.

Uporaba katodne zaštite sa štitnicima učinkovita je samo u tlima niske otpornosti (do 50 Ohm-m). U tlima velike otpornosti ova metoda ne pruža potrebnu zaštitu. Katodna zaštita vanjskim izvorima struje složenija je i napornija, ali malo ovisi o specifičnom otporu tla i ima neograničeni izvor energije.

Kao izvor istosmjerne struje obično se koriste pretvarači različitih izvedbi, koji se napajaju iz mreže izmjenične struje. Pretvarači vam omogućuju regulaciju zaštitne struje u širokom rasponu, osiguravajući zaštitu cjevovoda u svim uvjetima.

Nadzemni vodovi 0,4 koriste se kao izvori energije za instalacije katodne zaštite; 6; 10 kV. Zaštitna struja koja se primjenjuje na cjevovod iz pretvarača i stvara razliku potencijala "cijev-tlo" raspoređena je neravnomjerno duž duljine cjevovoda. Stoga se maksimalna apsolutna vrijednost ove razlike nalazi na mjestu priključka izvora struje (odvodna točka). S udaljenošću od ove točke, razlika potencijala "cijev-tlo" se smanjuje. Pretjerano precjenjivanje razlike potencijala negativno utječe na prianjanje premaza i može uzrokovati zasićenje metala cijevi vodikom, što može dovesti do pucanja vodika. Katodna zaštita jedna je od metoda borbe protiv korozije metala u agresivnim kemijskim sredinama. Temelji se na prijenosu metala iz aktivnog u pasivno stanje i održavanju tog stanja uz pomoć vanjske katodne struje. Kako bi se podzemni cjevovodi zaštitili od korozije, duž puta njihovog nastanka grade se katodne zaštitne stanice (CPS). RMS uključuje izvor istosmjerne struje (zaštitna instalacija), anodno uzemljenje, kontrolno i mjerno mjesto, spojne žice i kabele. Ovisno o uvjetima, zaštitne instalacije mogu se napajati iz mreže izmjenične struje 0,4; 6 ili 10 kV ili iz autonomnih izvora. Prilikom zaštite višecrtnih cjevovoda položenih u jedan hodnik, može se instalirati nekoliko instalacija i izgraditi nekoliko anodnih uzemljenja. No, uzimajući u obzir činjenicu da se tijekom prekida rada zaštitnog sustava, zbog razlike u prirodnim potencijalima cijevi spojenih slijepim kratkospojnikom, stvaraju snažni galvanski parovi, što dovodi do intenzivne korozije, spajanje cijevi na instalaciju treba izvesti kroz posebne blokove zaštite spojeva. Ovi blokovi ne samo da odvajaju cijevi jedan od drugog, već vam omogućuju i postavljanje optimalnog potencijala na svakoj cijevi. Kao istosmjerni izvori za katodnu zaštitu u RMS -u uglavnom se koriste pretvarači koji se napajaju iz industrijske frekvencijske mreže 220 V. Podešavanje izlaznog napona pretvarača provodi se ručno, prebacivanjem slavina namota transformatora ili automatski, pomoću kontroliranih ventila (tiristora). Ako instalacije za katodnu zaštitu rade pod vremenski promjenjivim uvjetima, koji mogu biti uzrokovani utjecajem lutajućih struja, promjenama otpornosti tla ili drugim faktorima, tada je preporučljivo pretvornicima osigurati automatsku regulaciju izlaznog napona. Automatska regulacija može se provesti potencijalom zaštićene konstrukcije (pretvarači potenciostati) ili zaštitnom strujom (pretvarači galvanostati).

3. Instalacije zaštite od odvodnje

Električna odvodnja najjednostavnija je vrsta aktivne zaštite koja ne zahtijeva izvor struje, budući da je cjevovod električno spojen na vučne tračnice izvora lutajućih struja. Izvor zaštitne struje je razlika potencijala između cjevovoda i tračnice koja proizlazi iz rada elektrificiranog željezničkog prijevoza i prisutnosti polja lutajućih struja. Protok odvodne struje stvara potrebni potencijalni pomak u ukopanom cjevovodu. U pravilu se osigurači koriste kao zaštitni uređaj, međutim koriste se i automatski prekidači maksimalnog opterećenja s povratkom, odnosno obnavljanje odvodnog kruga nakon pada struje opasne za elemente instalacije. Kao polarizirani element koriste se blokovi ventila sastavljeni od nekoliko paralelno spojenih lavinskih silicijskih dioda. Regulacija struje u odvodnom krugu provodi se promjenom otpora u ovom krugu prebacivanjem aktivnih otpornika. Ako je uporaba polariziranih električnih odvoda neučinkovita, tada se koriste pojačani (prisilni) električni odvodi, što je instalacija za katodnu zaštitu, tračnice elektrificirane željeznice koriste se kao anodna uzemljena elektroda. Struja prisilne odvodnje koja radi u načinu katodne zaštite ne smije prelaziti 100A, a njezina uporaba ne smije dovesti do pojave pozitivnih potencijala tračnica u odnosu na tlo kako bi se isključila korozija tračnica i pričvršćivača tračnica, kao i pričvršćenih konstrukcija njima.

Električna zaštita od odvodnje dopuštena je za spajanje izravno na željezničku mrežu samo na srednje točke transformatora linijske prigušnice kroz dvije do treće točke prigušenja. Češće spajanje dopušteno je ako je u odvodni krug uključen poseban zaštitni uređaj. Kao takav uređaj može se koristiti prigušnica čiji je ukupni ulazni otpor prema struji signala signalnog sustava signalizacijskog sustava glavnih željeznica s frekvencijom od 50 Hz najmanje 5 ohma.

4. Instalacije galvanske zaštite

Instalacije galvanske zaštite (zaštitne instalacije) koriste se za katodnu zaštitu podzemnih metalnih konstrukcija u slučajevima kada uporaba instalacija pogonjenih vanjskim izvorima energije nije ekonomski izvediva: odsutnost dalekovoda, kratka duljina objekta itd.

Obično se zaštitni uređaji koriste za katodnu zaštitu sljedećih podzemnih građevina:

• spremnici i cjevovodi koji nemaju električne kontakte sa susjednim dugim komunikacijama;
• odvojeni dijelovi cjevovoda koji nemaju dovoljnu razinu zaštite od pretvarača;
• dijelovi cjevovoda električno izolirani od glavnog izolacijskim spojevima;
• čelična zaštitna kućišta (patrone), podzemne spremnike i kontejnere, čelične nosače i pilote i druge koncentrirane predmete;
• linearni dio glavnih cjevovoda u izgradnji prije puštanja u rad stalnih instalacija za katodnu zaštitu.

Dovoljno učinkovita zaštita ugradnjom gaznog sloja može se provesti u tlu sa specifičnim električnim otporom ne većim od 50 ohma.

5. Instalacije s produženim ili distribuiranim anodama.

Kao što je već napomenuto, pri korištenju tradicionalne sheme katodne zaštite raspodjela zaštitnog potencijala duž cjevovoda je neravnomjerna. Neravnomjerna raspodjela zaštitnog potencijala dovodi do pretjerane zaštite u blizini mjesta odvodnje, tj. na neproduktivnu potrošnju energije i na smanjenje zaštitne zone instalacije. Ovaj nedostatak može se izbjeći korištenjem sheme s produženim ili distribuiranim anodama. Tehnološka shema ECP -a s raspodijeljenim anodama omogućuje povećanje duljine zaštitne zone u usporedbi sa shemom katodne zaštite s lumed anodama, a također osigurava ravnomjerniju raspodjelu zaštitnog potencijala. Pri korištenju tehnološke sheme ZHZ -a s raspodijeljenim anodama mogu se koristiti različiti rasporedi uzemljenja anode. Najjednostavnija je shema s anodnim uzemljenjem, ravnomjerno instaliranim duž plinovoda. Regulacija zaštitnog potencijala provodi se promjenom struje uzemljenja anode pomoću prilagodbenog otpora ili bilo kojeg drugog uređaja koji omogućuje promjenu struje u potrebnim granicama. U slučaju izvođenja uzemljenja s više elektroda za uzemljenje, zaštitna struja se može podesiti promjenom broja uključenih elektroda za uzemljenje. Općenito, uzemljene elektrode najbliže pretvaraču moraju imati veći kontaktni otpor. Zaštitna zaštita Elektrokemijska zaštita pomoću štitnika temelji se na činjenici da se zbog razlike potencijala između štitnika i zaštićenog metala u mediju elektrolita, metal obnavlja i tijelo zaštitnika otapa. Budući da je većina metalnih konstrukcija u svijetu izrađena od željeza, metali s potencijalom elektroda koji su negativniji od željeza mogu se koristiti kao zaštita. Ima ih tri - cink, aluminij i magnezij. Glavna razlika između magnezijevih štitnika je najveća potencijalna razlika između magnezija i čelika, koja ima blagotvoran učinak na radijus zaštitnog djelovanja, koji je od 10 do 200 m, što omogućuje korištenje manje zaštite magnezija od štitnika od cinka i aluminija. Osim toga, u magneziju i legurama magnezija, za razliku od cinka i aluminija, nema polarizacije, popraćene smanjenjem prijenosa struje. Ova značajka određuje glavnu primjenu zaštitnika magnezija za zaštitu podzemnih cjevovoda u tlu s visokim otporom.

A. G. Semenov, Općenito direktor, Zajednički pothvat Elkon, G. Kišinjev; L. NS. Sysa, vodeći inženjer na ECP, NPK "Vektor", G. Moskva

Uvod

Stanice za katodnu zaštitu (SKZ) neophodan su element sustava elektrokemijske (ili katodne) zaštite (ECP) podzemnih cjevovoda od korozije. Pri odabiru VHC -a najčešće polaze od najnižih troškova, praktičnosti usluge i kvalifikacija svog servisnog osoblja. Kvalitetu kupljene opreme obično je teško procijeniti. Autori predlažu da se razmotre tehnički parametri SCZ -a navedeni u putovnicama, koji određuju koliko će dobro biti izvršen glavni zadatak katodne zaštite.

Autori nisu slijedili cilj izražavanja strogo znanstvenim jezikom u definiranju pojmova. U procesu komunikacije s osobljem službi ECP -a shvatili smo da je potrebno da ti ljudi pomognu u organiziranju termina i, što je još važnije, da im daju ideju o tome što se događa kako u električnoj mreži, tako i u Sam VHC.

ZadatakECP

Katodna zaštita provodi se kada električna struja teče iz RMS -a kroz zatvoreni električni krug formiran od tri uzastopno spojena otpora:

· Otpor tla između cjevovoda i anode; I otpor prema širenju anode;

· Otpor izolacije cjevovoda.

Otpor tla između cijevi i anode može se jako razlikovati ovisno o sastavu i vanjskim uvjetima.

Anoda je važan dio ECP sustava i služi kao potrošni element čije otapanje daje samu mogućnost implementacije ECP -a. Njegov otpor tijekom rada stalno raste zbog otapanja, smanjenja efektivne površine radne površine i stvaranja oksida.

Razmotrite sam metalni cjevovod koji je zaštićeni ECP element. Metalna cijev izvana je prekrivena izolacijom u kojoj nastaju pukotine tijekom rada zbog mehaničkih vibracija, sezonskih i dnevnih promjena temperature itd. Vlaga prodire kroz nastale pukotine u hidrauličkoj i toplinskoj izolaciji cjevovoda i metal cijevi dolazi u dodir s tlom pa nastaje galvanski par koji potiče uklanjanje metala iz cijevi. Što je više pukotina i njihovih veličina, više se metala provodi. Tako dolazi do galvanske korozije, u kojoj teče struja metalnih iona, t.j. struje.

Budući da struja teče, pojavila se divna ideja uzeti vanjski izvor struje i uključiti ga kako bi se zadovoljila upravo ta struja, zbog čega dolazi do uklanjanja metala i korozije. No postavlja se pitanje: koliko ta struja koju je stvorio čovjek može dati? Čini se da je takav da plus ili minus daje nultu struju uklanjanja metala. I kako izmjeriti baš tu struju? Analiza je pokazala da naprezanje između metalne cijevi i tla, t.j. s obje strane izolacije mora biti između -0,5 i -3,5 V (ovaj napon se naziva zaštitni potencijal).

ZadatakVHC

Zadatak RMS -a nije samo osigurati struju u ECP krugu, već je i održavati tako da zaštitni potencijal ne nadilazi prihvaćene okvire.

Dakle, ako je izolacija nova, a nije imala vremena za oštećenje, tada je njezina otpornost na električnu struju velika i potrebna je mala struja za održavanje potrebnog potencijala. Starenjem izolacije otpor joj opada. Posljedično, potrebna kompenzacijska struja iz RMS -a raste. Još će se povećati ako se u izolaciji pojave pukotine. Stanica mora moći mjeriti zaštitni potencijal i u skladu s tim mijenjati svoju izlaznu struju. I ništa više, sa stajališta ECP zadatka, nije potrebno.

Načini radaraditiVHC

Načini rada ECP -a mogu biti četiri:

· Bez stabilizacije izlaznih vrijednosti struje ili napona;

· I stabilizacija izlaznog napona;

· Stabilizacija izlazne struje;

· I stabilizacija zaštitnog potencijala.

Recimo odmah da je u prihvaćenom rasponu promjena svih utjecajnih čimbenika ECP zadatak u potpunosti osiguran tek kada se koristi četvrti način. Što je prihvaćeno kao standard za način rada RMS -a.

Potencijalni senzor daje stanici informacije o razini potencijala. Postaja mijenja svoju struju u željenom smjeru. Problemi počinju od trenutka kada je potrebno instalirati upravo ovaj potencijalni senzor. Mora se instalirati na određeno izračunato mjesto, morate iskopati rov za spojni kabel između stanice i senzora. Svatko tko je uspostavio bilo kakvu komunikaciju u gradu zna kakva je to gnjavaža. Osim toga, senzor zahtijeva periodično održavanje.

U uvjetima u kojima nastaju problemi s načinom rada s potencijalnom povratnom spregom, postupite na sljedeći način. Pri korištenju trećeg načina pretpostavlja se da se stanje izolacije u kratkom roku malo mijenja, a njen otpor ostaje praktički stabilan. Stoga je dovoljno osigurati da kroz stabilan otpor izolacije teče stabilna struja i da se dobije stabilan zaštitni potencijal. Srednjoročno i dugoročno, potrebne prilagodbe mogu izvršiti posebno obučeni linijski djelatnici. Prvi i drugi način rada ne postavljaju visoke zahtjeve za RMS. Pokazalo se da su te postaje jednostavne u izvedbi i, kao posljedica toga, jeftine, kako u proizvodnji tako i u radu. Očigledno, ta okolnost određuje uporabu takvih SCZ -a u ECP -u objekata koji se nalaze u uvjetima niske korozivne aktivnosti okoliša. Ako se vanjski uvjeti (stanje izolacije, temperatura, vlaga, lutajuće struje) promijene do krajnjih granica kada se na zaštićenom objektu stvori neprihvatljiv način rada, te stanice ne mogu ispuniti svoju zadaću. Za podešavanje njihovog načina rada potrebna je česta prisutnost osoblja za održavanje, inače je ECP zadatak djelomično ispunjen.

Tehnički podaciVHC

Prije svega, VHC se mora odabrati na temelju zahtjeva navedenih u regulatornim dokumentima. I, vjerojatno, najvažnija stvar u ovom slučaju bit će GOST R 51164-98. Dodatak I ovog dokumenta navodi da učinkovitost postaje mora biti najmanje 70%. Razina industrijske buke koju stvara RMS ne smije biti veća od vrijednosti navedenih u GOST 16842, a razina harmonika na izlazu mora odgovarati GOST 9.602.

Putovnica SKZ -a obično označava: I nazivnu izlaznu snagu;

Učinkovitost pri nazivnoj izlaznoj snazi.

Nazivna izlazna snaga - snaga koju stanica može isporučiti pri nazivnom opterećenju. Obično je ovo opterećenje 1 ohm. Učinkovitost se definira kao omjer nazivne izlazne snage prema aktivnoj snazi ​​koju stanica troši u nazivnom načinu rada. U ovom načinu rada učinkovitost je najveća za bilo koju stanicu. Međutim, većina VHC -ova daleko je od rada u nominalnom načinu rada. Faktor opterećenja snage kreće se od 0,3 do 1,0. U ovom slučaju, stvarna učinkovitost za većinu danas proizvedenih postaja značajno će pasti sa smanjenjem izlazne snage. To je posebno uočljivo za transformatorski RMS s upotrebom tiristora kao regulacijskog elementa. Za RMS bez transformatora (visokofrekventni) pad učinkovitosti sa smanjenjem izlazne snage znatno je manji.

Opći prikaz promjene učinkovitosti za RMS različitih izvedbi može se vidjeti na slici.

Sl. može se vidjeti da ako koristite stanicu, na primjer, s nominalnom učinkovitošću od 70%, budite spremni na činjenicu da ste potrošili još 30% električne energije primljene iz mreže. Ovo je u najboljem slučaju nazivna izlazna snaga.

S izlaznom snagom od 0,7 nominalne, trebali biste biti spremni na činjenicu da će vaši gubici energije biti jednaki potrošenoj korisnoj energiji. Gdje se gubi toliko energije:

Omijski (toplinski) gubici u namotima transformatora, prigušnicama i u aktivnim elementima kruga;

· Potrošnja energije za rad sheme upravljanja stanicama;

· Gubici energije u obliku radio emisije; gubici energije pulsacija izlazne struje stanice pri opterećenju.

Ta se energija zrači u tlo s anode i ne proizvodi koristan rad. Stoga je toliko potrebno koristiti postaje s niskim koeficijentom valovitosti, inače se troši skupa energija. Nije dovoljno da se pri visokim razinama valovitosti i radijske emisije povećavaju gubici električne energije, ali osim toga ta beskorisno raspršena energija ometa normalan rad velikog broja elektroničke opreme koja se nalazi u blizini. Potrebna ukupna snaga također je navedena u putovnici SKZ -a, pokušajmo to shvatiti ovim parametrom. SKZ uzima energiju iz električne mreže i to čini u svakoj jedinici vremena s takvim intenzitetom da smo to dopustili pomoću gumba za podešavanje na upravljačkoj ploči stanice. Naravno, moguće je uzimati energiju iz mreže sa snagom koja ne prelazi snagu same te mreže. A ako se napon u mreži promijeni sinusno, tada se naša sposobnost preuzimanja energije iz mreže mijenja sinusno 50 puta u sekundi. Na primjer, u trenutku kada mrežni napon prolazi kroz nulu, iz njega se ne može uzeti napajanje. Međutim, kada naponski sinusni val dosegne svoj maksimum, tada je u ovom trenutku naša sposobnost preuzimanja energije iz mreže najveća. U bilo koje drugo vrijeme ova je mogućnost manja. Tako se ispostavlja da se u bilo kojem trenutku snaga mreže razlikuje od snage u susjednom trenutku. Te se vrijednosti moći nazivaju trenutnom snagom u datom trenutku vremena i teško je operirati s takvim konceptom. Stoga smo se složili oko koncepta takozvane učinkovite snage, koji se određuje iz zamišljenog procesa u kojem se mreža sa sinusnom promjenom napona zamjenjuje mrežom s konstantnim naponom. Kad smo izračunali vrijednost ovog konstantnog napona za naše električne mreže, dobili smo 220 V - to se zvalo efektivni napon. A najveća vrijednost sinusoide napona nazvana je amplitudni napon, a jednaka je 320 V. Analogijom s naponom uveden je koncept efektivne vrijednosti struje. Umnožak vrijednosti efektivnog napona na vrijednost efektivne struje naziva se ukupna potrošnja energije, a njegova vrijednost je navedena u RMS putovnici.

A puna snaga u samom RMS -u nije u potpunosti iskorištena, jer sadrži različite reaktivne elemente koji ne troše energiju, već je, takoreći, koriste za stvaranje uvjeta da ostatak energije prijeđe u opterećenje, a zatim vrati tu energiju za ugađanje natrag u mrežu. Ova povratna energija naziva se reaktivna energija. Energija koja se prenosi na teret je aktivna energija. Parametar koji označava odnos između aktivne energije koja se prenosi na opterećenje i ukupne energije isporučene u RMS naziva se faktor snage i naznačen je u putovnici postaje. A ako svoje sposobnosti uskladimo s mogućnostima opskrbne mreže, t.j. sinkrono sa sinusoidnom promjenom napona mreže, uzimamo snagu iz nje, tada se takav slučaj naziva idealnim i faktor snage RMS -a koji na ovaj način radi s mrežom bit će jednak jedinici.

Postaja mora prenositi aktivnu energiju što je učinkovitije moguće kako bi se stvorio zaštitni potencijal. Učinkovitost s kojom VMS to čini procjenjuje se prema faktoru učinkovitosti. Koliko energije troši ovisi o načinu prijenosa energije i o načinu rada. Ne ulazeći u ovo veliko polje za raspravu, recimo samo da su transformator i tiristorski transformator transformatora dosegli granicu poboljšanja. Nemaju sredstava za poboljšanje kvalitete svog rada. Budućnost pripada visokofrekventnim SCZ-ima, koji svake godine postaju pouzdaniji i lakši za održavanje. Što se tiče učinkovitosti i kvalitete njihovog rada, oni već nadilaze svoje prethodnike i imaju veliku mogućnost poboljšanja.

PotrošačSvojstva

Svojstva potrošača takvog uređaja kao što je VMS uključuju sljedeće:

1. Dimenzije (uredi), težina i snage. Vjerojatno, nije potrebno reći da što je stanica manja i lakša, to su niži troškovi njezina prijevoza i ugradnje, kako tijekom instalacije, tako i tijekom popravka.

2. Održivost. Vrlo je važno moći brzo zamijeniti stanicu ili sklop na licu mjesta. S naknadnim popravkom u laboratoriju, tj. modularni princip izgradnje VMS -a.

3. Pogodnost v održavanje. Pogodnost u servisu, osim jednostavnosti transporta i popravaka, prema našem mišljenju, utvrđena je i na sljedeći način:

dostupnost svih potrebnih pokazatelja i mjernih instrumenata, dostupnost mogućnosti daljinskog upravljanja i praćenja načina rada RMS -a.

zaključci

Na temelju gore navedenog može se izvući nekoliko zaključaka i preporuka:

1. Transformatorske i tiristorsko-transformatorske stanice beznadno su zastarjele u svakom pogledu i ne zadovoljavaju suvremene zahtjeve, osobito u području uštede energije.

2. Moderna stanica trebala bi imati:

· Visoka učinkovitost u čitavom rasponu opterećenja;

· Faktor snage (cos I) ne niži od 0,75 u cijelom rasponu opterećenja;

· Koeficijent valovitosti izlaznog napona ne više od 2%;

· Raspon regulacije struje i napona od 0 do 100%;

· Lagano, izdržljivo tijelo male veličine;

· Princip modularne konstrukcije, tj. imaju visoku održivost;

· I energetska učinkovitost.

Ostali zahtjevi za stanice za katodnu zaštitu, poput zaštite od preopterećenja i kratkog spoja; automatsko održavanje zadane struje opterećenja - i drugi zahtjevi općenito su prihvaćeni i obvezni za sve RMS.

Zaključno, potrošačima nudimo tablicu koja uspoređuje parametre glavnih proizvedenih i trenutno korištenih stanica za katodnu zaštitu. Radi praktičnosti, tablica prikazuje postaje iste snage, iako mnogi proizvođači mogu ponuditi cijeli niz proizvedenih postaja.

Zaštitu plinovoda od korozije dijelimo na pasivne i aktivne.

Pasivna zaštita. Ova vrsta zaštite osigurava izolaciju plinovoda. Istodobno se koristi premaz na bazi bitumensko-polimernih, bitumensko-mineralnih, polimernih, etilenskih i bitumensko-gumenih mastika. Premaz protiv korozije mora imati dovoljnu mehaničku čvrstoću, duktilnost, dobro prianjanje na metal cijevi, posjedovati dielektrična svojstva i ne smije se pokvariti od bioloških učinaka te sadržavati komponente koje uzrokuju koroziju metala cijevi.

Jedna od najčešće korištenih metoda pasivne zaštite je izolacija ljepljivim polimernim trakama širine 400, 450, 500 mm ili na zahtjev. Prema GOST 20477-86, ovisno o debljini trake, njezina baza može biti razreda A ili B.

Aktivna zaštita. Metode aktivne zaštite (katodna, zaštitna, električna odvodnja) u osnovi su svedene na stvaranje takvog električnog režima za plinovod, u kojem korozija cjevovoda prestaje.

Riža. 1. Shema katodne zaštite:

/ - odvodni kabel; 2 - izvor konstantne struje; 3 - spojni kabel; 4 - elektroda za uzemljenje (anoda); 5 - plinovod; b - odvodnu točku

Katodna zaštita. S katodnom zaštitom (slika 1), vanjski izvor napajanja koristi se za stvaranje galvanskog para 2. U ovom slučaju katoda je plinovod 5, spojen na odvodnu točku 6 pomoću odvodnog kabela na negativnu elektrodu napajanja; anoda je metalna šipka 4, zakopan u zemlju ispod svoje zone smrzavanja.

Jedna katodna stanica pruža zaštitu za plinovod duljine do 1.000 m.

Zaštitna (elektrodna) zaštita. U slučaju zaštite gaznog sloja, dio plinovoda pretvara se u katodu ne zbog izvora napajanja, već zbog upotrebe štitnika. Potonji je spojen vodičem s plinovodom i s njim tvori galvanski par u kojem je plinovod katoda, a zaštitnik anoda. Metal s negativnijim potencijalom od željeza koristi se kao zaštitnik.

Princip rada zaštite gaznog sloja prikazan je na sl. 2. Struja iz zaštitnika 3 kroz tlo ulazi u plinovod 6, a zatim uz izolirani spojni kabel do štitnika. Zaštitnik, kad iz njega poteče struja, srušit će se, štiteći plinsku žicu.

Površina pokrivanja zaštitnika je približno 70 m. Glavna svrha zaštite je osim odvodnje ili katodne zaštite na udaljenim plinovodima za potpuno uklanjanje pozitivnih potencijala.

Riža. 2. Shema zaštite zaštitnika (elektrode):

/ - kontrolna točka; 2 - spojni kabeli; 3 - zaštitnik (elektroda);

4 - punilo (sol + glina + voda); 5 — putovi kretanja zaštitne struje u tlu; 6 - plinovod

Električna zaštita od odvodnje. S električnom zaštitom za odvodnju, struja se preusmjerava iz anodne zone plinovoda do izvora (tračnica ili negativna sabirnica vučne podstanice). Zaštitna zona je oko 5 km.

Koriste se tri vrste odvodnje: ravna (jednostavna), polarizirana i ojačana.

Izravnu odvodnju karakterizira dvosmjerna vodljivost (slika 3). Odvodni kabel spaja se samo na minus sabirnicu. Glavni nedostatak je pojava pozitivnog potencijala na plinovodu pri lomu stražnjih spojeva tračnica, pa se, unatoč jednostavnosti, ove instalacije ne koriste u gradskim plinovodima.

Polarizirana drenaža ima jednosmjernu vodljivost od cjevovoda do izvora. Kad se na tračnicama pojavi pozitivan potencijal, odvodni kabel se automatski odvaja, pa se može spojiti na tračnice.

Riža. 3. Dijagram izravne (jednostavne) odvodnje:

/ - zaštićeni plinovod; 2 — podešavanje reostata; 3 - ampermetar; 4 — osigurač; 5 — negativna sabirnica (usisni kabel)

Ojačana odvodnja koristi se kada pozitivan ili izmjenični potencijal u odnosu na tlo ostane na plinovodu, a potencijal tračnice na mjestu trenutne odvodnje veći je od potencijala plinovoda. U pojačanoj odvodnji, izvor EMF -a dodatno je uključen u krug, što omogućuje povećanje struje odvodnje. U ovom slučaju tlo su tračnice.

Izolacijski prirubnički spojevi i umetci. Koriste se osim uređaja za elektrokemijsku zaštitu i omogućuju vam razbijanje plinovoda na zasebne dijelove, smanjujući vodljivost i jakost struje koja teče kroz plinovod. Elektroizolacijski spojevi (EIS) - brtve između prirubnica od gume ili ebonita. Ulošci od polietilenskih cijevi koriste se za međusobno odsijecanje različitih podzemnih građevina. Ugradnja EIS -a dovodi do smanjenja troškova električne energije zbog uklanjanja gubitaka pretočne struje do susjednih komunikacija. EIS se instalira na ulazima potrošača, podzemnim i nadvodnim prijelazima plinovoda kroz prepreke, kao i na ulazima plinovoda u GDS, Hidraulički lom i GRU.

Električni kratkospojnici. Električni skakači ugrađuju se na susjedne metalne konstrukcije u slučaju kada na jednoj konstrukciji postoje pozitivni potencijali (anodna zona), a na drugoj negativni potencijali (katodna zona), dok su negativni potencijali uspostavljeni na obje strukture. Skakači se koriste pri polaganju plinovoda različitog tlaka duž iste ulice.

Elektrokemijska zaštita od korozije sastoji se od katodne i odvodne zaštite. Katodna zaštita cjevovoda provodi se dvjema glavnim metodama: upotrebom metalnih anoda-zaštitnika (galvanska zaštitna metoda) i upotrebom vanjskih istosmjernih izvora čiji je minus spojen na cijev, a plus na uzemljenje anode ( električna metoda).

Riža. 1. Načelo djelovanja katodne zaštite

Galvanska zaštitna zaštita od korozije

Najočitiji način provedbe elektrokemijske zaštite metalne konstrukcije u izravnom dodiru s elektrolitičkim medijem je metoda galvanske zaštite koja se temelji na činjenici da različiti metali u elektrolitu imaju različite potencijale elektroda. Dakle, ako formirate galvanski par dvaju metala i stavite ih u elektrolit, tada će metal s negativnijim potencijalom postati zaštitna anoda i bit će uništen, štiteći metal s manje negativnim potencijalom. Zaštitnici u biti služe kao prijenosni izvori napajanja.

Magnezij, aluminij i cink koriste se kao glavni materijali za izradu štitnika. Usporedbom svojstava magnezija, aluminija i cinka, može se vidjeti da od razmatranih elemenata magnezij ima najveću elektromotornu silu. Istodobno, jedna od najvažnijih praktičnih karakteristika gaznog sloja je učinkovitost, koja pokazuje udio mase gaznog sloja koji se koristi za stvaranje korisne električne energije u krugu. K.P.D. štitnici od magnezija i legura magnezija rijetko prelaze 50% u, za razliku od zaštitnika na bazi Zn i Al s K.P.D. 90% ili više.

Riža. 2. Primjeri zaštitnika magnezija

Obično se zaštitne instalacije koriste za katodnu zaštitu cjevovoda koji nemaju električne kontakte sa susjednim dugim komunikacijama, pojedine dionice cjevovoda, kao i spremnike, čelična zaštitna kućišta (patrone), podzemne spremnike i kontejnere, čelične nosače i pilote te drugi koncentrirani objekti.

U isto vrijeme, nosači gaznoga sloja vrlo su osjetljivi na pogreške u njihovom postavljanju i konfiguraciji. Pogrešan izbor ili postavljanje zaštitnih instalacija dovodi do naglog smanjenja njihove učinkovitosti.

Katodna zaštita od korozije

Najčešća metoda elektrokemijske zaštite od korozije podzemnih metalnih konstrukcija je katodna zaštita koja se provodi katodnom polarizacijom površine zaštićenog metala. U praksi se to radi spajanjem zaštićenog cjevovoda na negativni pol vanjskog istosmjernog izvora koji se naziva katodna zaštitna stanica. Pozitivni pol izvora spojen je kabelom na vanjsku pomoćnu elektrodu od metala, grafita ili vodljive gume. Ova vanjska elektroda smještena je u isto korozivno okruženje kao i objekt koji se štiti, u slučaju podzemnih cjevovoda, u tlu. Tako nastaje zatvoreni električni krug: dodatna vanjska elektroda - elektrolit tla - cjevovod - katodni kabel - izvor istosmjerne struje - anodni kabel. Kao dio ovog električnog kruga, cjevovod je katoda, a dodatna vanjska elektroda spojena na pozitivni pol istosmjernog izvora postaje anoda. Ta se elektroda naziva anodno uzemljenje. Negativno nabijeni pol izvora struje spojenog na cjevovod, u prisutnosti vanjskog anodnog uzemljenja, katoda polarizira cjevovod, dok je potencijal anodnog i katodnog dijela praktički izjednačen.

Dakle, sustav katodne zaštite sastoji se od zaštićene konstrukcije, izvora istosmjerne struje (katodna zaštitna stanica), anodnog uzemljenja, spojnih anodnih i katodnih vodova, okolnog vodljivog medija (tla), kao i elemenata nadzornog sustava - upravljanja i mjerna mjesta.

Zaštita od odvodnje od korozije

Zaštita odvodnje cjevovoda od korozije lutajućim strujama provodi se usmjerenim preusmjeravanjem ovih struja prema izvoru ili prema tlu. Ugradnja zaštite od odvodnje može biti nekoliko vrsta: zemljana, izravna, polarizirana i pojačana odvodnja.

Riža. 3. Stanica za zaštitu odvodnje

Odvodnjavanje zemlje provodi se uzemljenjem cjevovoda s dodatnim elektrodama na mjestima njihovih anodnih zona, izravnom odvodnjom - stvaranjem električnog mosta između cjevovoda i negativnog pola izvora zalutalih struja, na primjer, željezničke mreže elektrificiranih željeznička pruga. Polarizirana drenaža, za razliku od izravne odvodnje, ima samo jednostranu vodljivost, pa se, kad se na tračnicama pojavi pozitivan potencijal, odvodnja automatski isključuje. U pojačanoj odvodnji, strujni pretvarač dodatno je uključen u krug, što omogućuje povećanje struje odvodnje.