Приложение П (информационное). Методика расчета совместной катодной защиты проектируемых газо- и водопроводов и катодной защиты проектируемой сети газопроводов

Приложение П
(Информационное)

Методика
расчета совместной катодной защиты проектируемых газо- и водопроводов и катодной защиты проектируемой сети газопроводов

П.1 Основным расчетным параметром является средняя плотность защитного тока j_ср - отношение силы тока катодной станции J к суммарной наружной поверхности трубопроводов, защищаемых данной станцией.

П.2 Если проектируемые трубопроводы будут иметь соединения с действующими сооружениями, оборудованными установками ЭХЗ, необходимо расчетным путем проверить возможность защиты проектируемых трубопроводов действующими установками ЭХЗ.

П.З Исходными данными для расчета катодной защиты проектируемых трубопроводов являются их параметры и среднее удельное сопротивление грунта на территории вдоль трасс проектируемых трубопроводов.

П.4 Площадь поверхности S_г (м2) всех газопроводов, которые электрически контактируют между собой за счет технологических соединений или специальных перемычек, определяют по формуле:

                                n               -3

                      S  = пи Сумма d   l   х 10  ,            (П.1)

                       г       i=1   iг  iг

 где:  d      -     диаметр (мм);

        iг

       l      -     длина (м) участка газопровода, имеющего диаметр d  ;

        iг                                                           iг

       n      -     общее число соответствующих участков газопровода.

П.5 Площадь поверхности всех водопроводов S_в (м2), которые электрически контактируют между собой за счет технологических соединений или специальных перемычек, определяют по формуле:

                                m               -3

                      S  = пи Сумма d   l   х 10  ,            (П.2)

                       в       i=1   iв  iв

 где:  d      -     диаметр (мм);

        iв

       l      -     длина (м) участка водопровода, имеющего диаметр d  ;

        iв                                                           iв

       m      -     общее число соответствующих участков водопровода.

Суммарная площадь поверхности S (м2) всех электрически связанных газопроводов и водопроводов равна:

                              S = S  + S                       (П.3)

                                   г    в

П.6 Среднее удельное сопротивление грунта ро (Ом x м) вдоль трасс проектируемых трубопроводов определяется по формуле:

              n                 m

      ро = (Сумма (ро  l  ) + Сумма (ро  l  )) / (L  + L  ),  (П.4)

             i=1     iг iг      i=1    iв iв       r    в

 где:  ро   и ро    -     средние удельные сопротивления  грунта  (Ом x м)

         iг     iв        вдоль длины соответственно l   -  каждого i-го

                                                      iг

                          участка  газопровода  и  l   -  каждого  i-го

                                                    iв

                          участка водопровода;

       L  и L       -     суммарные длины газопроводов и водопроводов на

        г    в            данной территории.

П.7 Вычисляется доля (%) площади поверхности газопроводов а_г и водопроводов а_в в суммарной площади их поверхностей:

                     а   = (S  / S) x 100                   (П.5)

                      г      г

                     а   = (S  / S) x 100                   (П.6)

                      в      в

П.8 Вычисляется площадь поверхности (м2/га) газопроводов b_г и водопроводов b_в, приходящаяся на единицу площади территории S_тер (га), где размещены проектируемые трубопроводы:

                     b  = (S  /S    )                      (П.7)

                      г     г   тер

                     b  = (S  /S    )                      (П.8)

                      в     в   тер

П.9 Средняя плотность защитного тока для всех трубопроводов j (мА/м2) вычисляется по уравнению:

                       -3

            j = 30 - 10   (100 + 3,0 b  + 34 b  + 5 ро)   (П.9)

                                       в       г

П.10 При отсутствии водопроводов средняя защитная плотность тока газопроводов вычисляется по уравнению:

                        -3

            j  = 20 + 10    (100 а  - 34 b  - 5 ро)      (П.10)

             г                     г       г

П.11 Если расчетное значение j или j_г меньше 6 мА/м2, принимается j = 6 мА/м2.

П.12 Суммарная сила тока (А), необходимого для катодной защиты проектируемых газо - и водопроводов определяется по формуле:

                                 -3

                     J = 1,3 x 10   jS,                   (П.11)

а для защиты только сети газопроводов - по формуле:

                                  -3

                     J  = 1,3 x 10   j S                  (П.12)

                      г               г г

П.13 Число катодных станций определяют из условий оптимального размещения анодных заземлителей (наличие площадок, удобных для их размещения), наличия источников питания и т.д. При этом значение тока одной катодной станции можно ориентировочно принять равным 25 А. Поэтому число катодных станций приближенно равно n = J/25, где J =J или J_г.

П.14 После размещения катодных станций на совмещенном плане необходимо рассчитать зону действия каждой из них. Для этой цели определяют радиус действия R_i (м) каждой катодной станции

                     R  = 60 кв.корень (J / jK),           (П.13)

                      i

 где:   j         -     катодная плотность тока (А/м2), определенная  по

                        формуле (9) или (10),

        К(м2/га)  -     площадь  поверхности   всех     трубопроводов на

                        единицу площади поверхности территории:

                      К = S (м2)/ S   (га)                (П.14)

                                   тер

П.15 Если площади кругов, радиусы действия каждого из которых равны R_i, а центры находятся в точках размещения анодных заземлителей, не охватывают всей территории S_тер, необходимо изменить или места расположения катодных станций, или их токи и вновь выполнить проверку по п. П.14

П.16 Тип преобразователя катодной станции выбирается так, чтобы допустимое напряжение было на 30% выше расчетного с учетом старения изоляционных покрытий и анодных заземлителей, а также возможного развития сети трубопроводов.

Пример расчета совместной катодной защиты сети газопроводов и водопроводов

1. Пусть на территории площадью 10 га после завершения строительства будут размещены газопроводы (ГП) и водопроводы (ВП) диаметрами и длинами соответственно d_iг, l_iг и d_iв, l_iв по табл. П1:

Таблица П1

ГП		ВП
D_iг, мм	L_iг, м	d_iв, мм	l_iв, м
200	750	200	450
150	640	100	520
100	400	300	80
89	150	150	170

2. Определяем по формуле (П.1) суммарную поверхность всех газопроводов:

               -3

 S  = 3,14 х 10   (200 х 750 + 150 х 640 + 100 х 400 + 89 х 150) =

  т

 940 м2,

по формуле (П.2) - суммарную поверхность всех водопроводов:

               -3

 S  = 3,14 х 10   (200 х 450 + 100 х 520 + 300 х 80 + 150 х 170) =

  в

 601 м2.

3. Суммарная поверхность всех трубопроводов:

                   S = S  + S  = 940 + 601 = 1541 м2

                        г    в

4. Определим среднее удельное сопротивление грунта у трубопроводов, исходя из опытных данных табл. П2, где представлены результаты измерений ро_iг и ро_iв вдоль каждого из участков трубопроводов, где эти величины можно считать постоянными (эти участки не обязательно совпадают с участками по табл. П1).

Таблица П2

ГП		ВП
I_iг, м	ро_iг, Ом x м	I_iв, м	ро_iв, Ом x м
400	60	350	60
40	10	30	10
450	70	500	75
210	35	300	50
400	50	40	45
440	40

ГАРАНТ:

Нумерация пунктов приводится в соответствии с источником

4. Суммарная длина газопроводов (по любой из табл. П1 или П2)

               n

        L  = Сумма    = 750 + 640 + 400 + 150 = 1940 м

         г     i  liг

5. Суммарная длина водопроводов

               m

        L  = Сумма    = 450 + 520 + 80 + 170 = 1220 м

         в    i=1 liв

6. По формуле (П.4) определяем среднее удельное сопротивление грунта у трубопроводов, используя данные табл. П2.

ро = [l / (1940 + 1220)] х [(60 x 400 + 10 x 40 + 70 x 450 + 35 x 210 + 50 x 400 +

     40 x 440) + (60 x 350 + 10 x 30 + 75 x 500 + 50 x 300 + 45 x 40 )] = 56 Ом x м.

7. По формулам (П.5) и (П.6) вычисляем доли площади поверхности газопроводов и водопроводов в суммарной поверхности трубопроводов:

               а  =(940/1541) 100 = 61%

                г

               а  = (601/1541) 100 = 39%

                в

8. Вычисляем коэффициенты b_г и b_в по формулам (П.7) и (П.8):

               b  = 940/10 = 94 м2/га

                г

               b  = 601/10 = 60,1 м2/га

                в

9. По формуле (П.9) вычисляем среднюю плотность защитного тока для всех трубопроводов:

            -3

 j = 30 - 10   x (100 х 39 + 3,0 x 60,1 + 34 x 94 + 5 x 56) = 22,6 мА/м2

10. По формуле (П.11) вычисляем суммарную силу защитного тока

                        -3

            J = 1,3 х 10   х 22,6 х 1541 = 45,3 А

11. С учетом п. П.13 используемой "Методики" принимаем ток катодной станции 25 А и число катодных станций равным 2.

12. Вычисляем коэффициент К по формуле (П.14):

                    К = (1541/10) = 154,1 м2/га

и по формуле (П.13) радиус действия каждой катодной станции

                                            -3

        R  = R  = 60 кв.корень (25/22,6 х 10   х 154,1) = 161 м

         1    2

По совмещенному плану круги с центрами в местах расположения анодных заземлений и радиусами по 161 м охватывают всю территорию размещения проектируемых трубопроводов (при этом каждая станция охватывает по 8,14 га из 10 га). Следовательно, изменять число катодных станций и их расположение не нужно.