Приложение С (информационное). Информация о компьютерной программе CAG для расчета анодных заземлений систем катодной защиты

Приложение С
(Информационное)

Информация
о компьютерной программе CAG для расчета анодных заземлений систем катодной защиты*

С.1 Программа CAG предназначена для расчета одиночных вертикальных и горизонтальных заземлителей в однородных и двухслойных грунтах и однорядных анодных заземлений из идентичных вертикальных заземлителей в однородных и (при определенных ограничениях) в двухслойных грунтах. Характеристики грунтов берутся по данным вертикального электрического зондирования (ВЭЗ).

С.2 Программа разработана как программное средство для любых модификаций ПЭВМ от 286 до Pentium, совместимых с IBM РС АТ. Программа может выполняться как с операционной системой DOS, так и Windows 95. Все необходимые для работы программы файлы поставляются в комплекте. Запуск осуществляется из рабочего файла. Все комментарии и советы вызываются через Help. Применение мыши, учитывая активную работу с клавиатурой, не предусмотрено. В результате выполнения программы вычисляются искомые значения. Они могут, кроме вывода на экран, сохраняться в файле результатов, формируемом по желанию пользователя для последующей распечатки и обработки.

С.З Программа может решать следующие задачи:

С.3.1 При расчете одиночных заземлителей (число анодов n = 1) при заданных характеристиках анода, грунта и расположения анода в грунте:

- вычисление сопротивления растеканию тока анода R и одновременно срока службы анода Т, если задана сила тока на анод J, или допустимой силы тока на анод J, если задан срок его службы Т.

Для вертикального анода одновременно вычисляются приведенные годовые затраты С.

С.3.2 При расчете однорядных анодных заземлений в однородном и (с определенными ограничениями) в двухслойном грунте при заданных характеристиках анодов, грунта, расположения анодов в грунте, силе тока на заземление Jр и сроке службы анодов Т:

- при n = 0 и Rg = 0: расчет числа анодов nmз в экономически оптимальном заземлении, минимальных приведенных годовых затрат Сmin, сопротивления растеканию тока заземления Rg, сопротивления растеканию тока одного анода R, допустимой силы тока на анод J, минимального необходимого числа анодов в заземлении nm;

- при n = 0 и заданном Rg > 0: расчет числа анодов n, обеспечивающего получение значения Rg, максимально близкого к заданному; соответствующее значение Rg, а также значений R, J, nm и С;

- при Rg = 0 и числе анодов n >= 2 расчет: значений Rg, R, J, nm и С.

Подробнее возможности и ограничения расчетов, обозначения и размерности вводимых и вычисляемых параметров перечислены в Help. Выход на Help возможен и в процессе расчетов - клавиша F1.

С.4 После запуска рабочего файла следует в соответствии с появляющимся запросом выбрать тип рассчитываемых анодов - вертикальные или горизонтальные, а затем ответить на запрос: не нужен (n) или нужен (имя файла) файл результатов.

С.5 При выборе вертикальных анодов на экране появляются 7 схем возможного расположения вертикального анода в грунте (рис. С1). При выборе горизонтальных анодов на экране появляются 4 схемы возможного расположения горизонтального анода в грунте (рис. С2).

С.6 Для введения исходных данных следует выбрать нужный номер схемы и дать его как двухзначное число (например, 24).

С.7 Для вертикальных анодов ввиду большого количества вводимых исходных параметров их столбец занимает 2 экрана. Переход от 1-й половины столбца ко 2-й и обратно осуществляется командами соответственно Page Down и Page Up.

С.8 В столбце исходных параметров, наряду с их обозначениями, приведены их произвольные численные величины - кроме коэффициента запаса (Еps), а для вертикальных анодов - также нормативного коэффициента (Ен), к.п.д. преобразователя (w) и числа часов работы заземления в году (Тг). Для этих параметров даны значения, употребительные на момент составления программы. Для изменения значения любого параметра, включая указанные, следует установить курсор на его символе и дать команды: Enter - нужное число - Enter. Могут вводиться параметры как типовых, так и нетиповых заземлителей.

С учетом п. 4.3.17 заглубление анода t, а также толщина верхнего слоя двухслойного грунта отсчитываются от нижней границы слоя промерзания грунта.

С.9 После введения всех нужных численных значений параметров подвести курсор к строке run в столбце исходных данных и нажать клавишу Enter. Если введенные числа не содержат ошибки (значения L, L1, L2, h, t соответствуют выбранной схеме расположения анода в грунте) и не попадают в зону ограничений возможностей программы, в правой половине экрана появляется столбец значений искомых характеристик. В противном случае высвечивается информация об ошибке или попадании введенного значения того или иного параметра в зону ограничений возможностей расчета по программе.

С.10 Выход из режима расчетов по любой схеме в графическое изображение осуществляется командой Еsc. Выход из графического изображения в каталог программы - командами 0 и Enter.

Пример расчета однорядного анодного заземления из вертикальных анодов по программе CAG

Требуется рассчитать экономически оптимальное однорядное заземление на ток Jр = 25 А и срок службы Т = 10 лет. Заземление должно состоять из стальных труб длиной L по 10 м, наружным диаметром dн = 0,25 м и внутренним диаметром dв = 0,20 м; плотность стали Gam = 7800 кг/м3.

Коксовой обсыпки нет, поэтому принимаем d0 = dн = 0,25 м и расход материала анода по току Ес =  10 кг/А. год.

Грунт двухслойный. Отсчитываемые от нижней границы слоя промерзания заглубление анода t = 0,3 м, толщина верхнего слоя h = 8,3 м, его удельное сопротивление Ro1 = 20 Ом x м, удельное сопротивление нижнего слоя Ro2 = 40 Ом x м.

При указанных значениях L, h и t расположение анода отвечает схеме 2.4 (рис. С1), которая и выбирается для расчета.

Принимаем также:

- расстояние между соседними анодами в ряду S = L = 10 м;

- коэффициент запаса Eps = 0,72;

- нормативный коэффициент для расчета приведенных годовых затрат Ен = 0,27;

- число часов работы заземления в году Тг = 8760 ч;

- к.п.д. преобразователя W = 0,60;

- цена одного анода (включая стоимость кабеля) Ка = 100 у.е.;

- стоимость электроэнергии Кэ = 0,043 у.е./кВт. ч.

Вводим все приведенные значения в столбец исходных данных Так как оптимальное число анодов в заземлении и сопротивление растеканию тока заземления неизвестны, то вводим значения соответственно n = 0 и Rg = 0.

После команды "run" в таблице результатов расчета получаем следующие основные данные:

- оптимальное число анодов в заземлении nmз = 6;

- сопротивление заземления растеканию тока Rg = 0,528 Ом;

- минимальные приведенные годовые затраты Сmin = 369 у.е./год.

Кроме того, в таблицу результатов выведены:

- допустимая сила тока на 1 анод J = 8,82 А;

- сопротивление растеканию тока одного анода R = 1,871 Ом;

- минимально необходимое число анодов в заземлении nm = 2,84, принимаем nm = 3.

Обязательное требование, чтобы число анодов в заземлении было не меньше минимально необходимого числа анодов, выполняется: nmз > nm.

Полученное решение может не удовлетворять каким-либо дополнительным условиям или требованиям. Например, длина ряда анодов в рассчитанном заземлении (S х (nmз - 1) = 10 х 5 = 50 м) может оказаться слишком большой.

В этом случае можно провести новый расчет с целью сокращения длины ряда, использовав, например, коксовую обсыпку, или увеличив длину анода, или перейдя к анодам из ферросилида, и т.д.

Пример расчета одиночного горизонтального заземлителя по программе CAG

Требуется рассчитать одиночный горизонтальный заземлитель из стальной полосы длиной L = 7 м, шириной b = 0,08 м и толщиной дельта = 0,03 м в двухслойном грунте с толщиной верхнего слоя (относительно нижней границы слоя промерзания) h = 2,5 м, его удельным сопротивлением Ro1 = 20 Ом x м и удельным сопротивлением нижнего слоя Ro2 = 10 Ом x м. Коэффициент запаса Eps = 0,72, расход материала анода по току Ec = 10 кг/А.год. Заданный срок службы Т = 10 лет. Необходимо выбрать оптимальное расположение анода в грунте, т.е. значение t, и определить допустимый ток на анод J и его сопротивление растеканию тока R.

Для расчета R принимаем наружный диаметр эквивалентного цилиндрического анода dэкв = 0,5b = 0,5 x 0,08 = 0,04 м и dв = 0 (см. Help).

Исходя из желательности наименьшего возможного заглубления, принимаем, что в одном варианте (А) t = 0,2 м, т.е. анод расположен в верхнем слое грунта, а в другом варианте (Б) t = 2,7 м, т.е. анод расположен в нижнем слое грунта, у его верхней границы.

В варианте А (схема 2.1 рис. С2) получаем R = 3,626 Ом, в варианте Б (схема 2.2 рис. С2) R = 1,574 Ом, т.е. с точки зрения более низкого R вариант Б выгоднее.

В обоих вариантах значение J, естественно, одинаково и равно 0,49 А. Однако это значение необходимо скорректировать на отношение площади сечений используемой полосы и цилиндра диаметром dэкв (см. Help):

                        2                                         2

J     =J x (b сигма/0,785 d    ) = 0,49 х(0,08 х 0,03/0,785 х 0,04  ) = 0,94 А

 факт                      экв

* Модифицированная программа ОRVG-1. Разработчик - Академия коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова. Тел. 490-37-23.