Книга УМК ЭХЗ Кульбей готовый

lq

lA

2

dA

0,366ρГР

dA

ρA

RП =

(

lq

4lA (4h +lA )

+

lq

) , Ом

ρГР.СР.

lA

2lq

4lA dA2 (4h −lA )

dП

dA

Принимаем удельное сопротивление активатора (засыпки) ρA = 2,0 Ом·м.

3. Определение длины участка трубопровода, защищаемого одним протектором.

Искомую длину L можно определить из уравнения

	ch	αL	+	2RП	sh	αL	=	EП	,
		2		RR		2		E
	если ввести замену			ИЗ.СР.				min

αL

1

αL

αL

αL

1

αL

2

2

2

ch 2

=

2

+e

sh 2

=

2

e

e

Тогда

αL

−e 2 .

EП

EП

2

2

+

+

4RП

−1

2

L =

ln

Emin

Emin

RRИЗ.СР.

, м

α

2R

П

+1

RRИЗ.СР.

где значения α и RИЗ.СР. соответствуют вычисленным в практическом за-

дании № 3.

4. Определение числа протекторов

N = LLТР , шт

5. Определение эффективного сопротивления растеканию тока защищаемого участка трубопровода длиной L

R	=	RRИЗ.СР.		, Ом
ТР		3th	αL
			2

Здесь значения гиперболического тангенса th α2L определяется по таблицам (прил. 4) или по формуле

	th	αL	=	eαL −1
		2		eαL −1

6. Определение потенциала протектора после подключения его к трубопроводу

E0 = EП RПR+ТРRТР , А

141

7. Определение тока протектора
			IП = E0 − EЕСТ , А
или				RТР + RП
				2(EП − EЕСТ )
		IП =					, А,
			2R	+ 2αR		+ ρГР,СР
			П	ИЗ.СР.		πlПР
где EЕСТ = −0,55 B – естественный потенциал трубопровода по МСЭ.
Для дальнейших расчетов принимаем наибольшее значение величи-
ны тока, полученные по этим формулам.
8.Определение срока службы протектора
			T = GηПηИ , лет
				qlП
где G – вес протектора, кг; q – теоретический электрохимический эквива-
лент, кг/А·год; ηИ		– коэффициент использования протектора (ηИ = 0,95);
ηП – кпд протектора, определяется в зависимости от анодной плотности
тока по графику (рис. 4.3).
	0,6
	0,55
протектора	0,5
	0,45
	0,4
КПД
	0,35
	0,3
	0	5	10	15	20	25	30	35	40
				j, мА/дм2

Рис. 4.3. Зависимость коэффициента полезного действия ηП магниевого протектора от анодной плотности тока

Для упакованных протекторов типа ППА-5 или ПМ-10У срок службы определить также из следующего приближенного выражения

T =1,14 , лет

IП

142

Практическое занятие № 5.

РАСЧЁТ ЗАЩИТЫ ДНИЩА РЕЗЕРВУАРА ТИПА РВС ОДИНОЧНЫМИ ПРОТЕКТОРНЫМИ УСТАНОВКАМИ

Требуется определить необходимое количество протекторов типа ПМ-10 У/2 и срок их службы для защиты днища резервуара типа РВС диаметром D (м), расположенного на площадке со средним удельным сопротивлением грунтовρГР (Ом м). Защитную плотность тока принять j(мА/м2).

Расстояние от протекторов до резервуара AПР принять 5 м. Характеристи-

ку протекторов принять по практическому заданию № 4. Соединительный провод ПВ-10. Схема установки приведена на рис. 5.1. Исходные данные указаны в табл. 5.1.

1

AПР

D

2

3	1

3

	4
	h
AА AП	A А
	2

dП dА

Рис. 5.1. Схема установки протекторов:

1 – резервуар; 2 – протектор; 3 – контрольно-измерительная колонка; 4 – соединительный провод

143

	Варианты к практическому занятию			Таблица 5.1
№	D,	ρГР ,	ρА,	j,
варианта	м	Ом·м	Ом·м	мА/м2
1	5	20	0,5	1,0
2	10	20	0,5	1,0
3	15	20	0,5	1,0
4	20	20	1,0	1,0
5	25	20	1,0	1,0
6	30	50	1,0	0,5
7	25	50	1,5	0,5
8	20	50	1,5	0,5
9	15	50	1,5	0,5
10	10	50	2,0	0,5
11	5	75	2,0	0,5
12	10	75	2,0	0,75
13	15	75	1,5	0,75
14	20	75	1,5	0,75
15	25	75	1,5	0,75
16	30	100	1,0	0,75
17	25	100	1,0	0,5
18	20	100	1,0	0,5
19	15	100	0,5	0,5
20	10	100	0,5	0,5
21	5	30	0,5	0,5
22	10	30	1,0	0,25
23	15	30	1,0	0,25

Решение

1. Определение силы тока, требуемой для защиты всего днища резервуара

I= 0,785 jD2, A

2.Определение переходного сопротивление «резервуар – грунт»

RГР = ρ2ГРD , Oм

3. Определение сопротивления растеканию тока с протектора RП, Ом

R =	0,366ρГР	lg 2lB +		1 lg	4h −lB		, Ом,
П	nlBηB		d
				2 4h −3lB

где ηB – коэффициент экранирования (прил. 5).

4. Определение сопротивления соединительных проводов

RПР =ρASПР , Ом ПР

Для провода ПВ-10: SПР = 10 мм2; ρ = 0,0175 Ом мм2/м

144

5. Определение ориентировочного числа протекторов

N ' =		I (RП + RПР )				,
	E	П	− E	ЕСТ	− IR
					РГ

где ЕП = 1,7 В – абсолютное значение потенциала протектора по МСЭ до подключения к резервуару; ЕЕСТ = 0,55 В – абсолютное значение потен-

циала и резервуара по МСЭ до подключения протектора.

6. Уточнение числа протекторов с учётом влияния их взаимного экранирования

N = N '

ηВ

где ηВ – коэффициент экранирования, определяется по графику (прил. 5)

а = π(D +'AПР )

N

Полученное число N округляется до ближайшего целого числа.

7.Определение срока службы протекторов

Т= GNηПηИ , лет qI

Пример

Требуется определить необходимое количество протекторов типа ПМ-10 У/2 и срок их службы для защиты днища резервуара типа РВС диаметром D (м), расположенного на площадке со средним удельным сопротивлением грунтовρГР (Ом м). Защитную плотность тока принять j (мА/м2).

Расстояние от протекторов до резервуара AПР принять 5 м. Характеристику

протекторов принять по практическому заданию № 4. Соединительный провод ПВ-10. Исходные данные выпишем в табл. 5.2.

				Исходные данные						Таблица 5.2
D,	ρГР ,	AПР ,	dА ,		AА ,	dП ,	AП ,	h,	j,		ρА,
мм	Ом·м	м	мм		мм	мм	мм	м	мА/м2		Ом·м
15	75	5	200		700	100	600	2	0,75		1,5

145

Решение

1. Определение силы тока, требуемой для защиты всего днища резервуара

I = 0,785 jD2 , А

I= 0,785 0,75 10−3 152 = 0,13, А

2.Определение переходного сопротивления «резервуар – грунт»

RГР =

ρГР

, Ом

2D

RГР

=

75

= 2,5, Ом

2 15

3. Определение сопротивления растеканию тока с протектора RП , Ом

A

0,366

ρ

ГР.СР.

lg dА

4A

2 (4h +A

А

)

ρ

А

d

А

RП =

А

lg

А

+

lg

, Ом

AА

4A

dА2 (4h −AА)

dП

2lg

А

ρГР.СР.

dА

−3

4(700 10−3 )2 (4 2 + 700 10−3 )

0,366

75

lg 700 10−3

RП =

200 10

+

700 10−3

lg

4

700 10−3

(200 10

−3

)

2

(4

2 − 700

10

−3

)

2lg

200 10−3

+

1,5

lg

200

=16,57, Ом

75

100

4. Определение сопротивления соединительных проводов

RПР =ρASПР , Ом ПР

RПР = 0,0175105 =8,75 10−3, Ом

Для провода ПВ-10: SПР = 10 мм2; ρ = 0,0175 Ом мм2/м 5. Определение ориентировочного числа протекторов

		N '=		I (RП + RПР )
			E	П	− E	ЕСТ	− IR
							РГ
	N ' =	0,13(16,57 +8,75 10−3 )						= 2,6 ≈3
		1,7 −0,55 −0,13 2,5

146

где ЕП = 1,7 В – абсолютное значение потенциала протектора по МСЭ до подключения к резервуару; ЕЕСТ = 0,55 В – абсолютное значение потен-

циала и резервуара по МСЭ до подключения протектора.

6. Уточнение числа протекторов с учётом влияния их взаимного экранирования

	N =	N '	N =	2,6	= 2,9
		ηВ		0,9

гдеηВ = 0,9 – коэффициентэкранированияопределяется пографику(прил. 5).

Здесь а =	π(D +AПР )	, м;	а =	3,14(15	+5)	′
						= 24,2, м, причем N ис-
	N '			2,6

пользуем целое.

Полученное число N округляем до ближайшего целого числа. N = 3.

7.Определение срока службы протекторов

Т= GNηПηИ , год qI

Т=10 3 0,95 0,4 = 22,2, года 3,95 0,13

где G = 10 кг – вес протектора; q = 3,95 кг/А год – теоретический электрохимический эквивалент; ηИ = 0,95 – коэффициент использования протек-

тора; ηП = 0,4 – кпд протектора определяется в зависимости от анодной плотности тока (j = 0,75 мА/м2).

Практическое занятие № 6.

РАСЧЁТ ЗАЩИТЫ ДНИЩА РЕЗЕРВУАРА ТИПА РВС ГРУППОВОЙ ПРОТЕКТОРНОЙ УСТАНОВКОЙ

Требуется определить количество протекторов в групповой протекторной установке для защиты днища резервуара типа РВС диаметром D, м, расположенного на площадке со средним удельным сопротивлением грунтов ρГР , Ом м. Защитную плотность тока j, мА/м2 принять по практическому за-

нятию № 5. Расстояние от протекторной установки до резервуара AПР

принять 5 м. Соединительный провод марки ПВ-10. Характеристику протекторов принять по практическому занятию № 4. Схема установки приведена на рис. 6.1. Исходные данные указаны в табл. 6.1.

147

1

D

	A	ПР	2
			3

4

α

Рис. 6.1. Схема установки:

1 – резервуар; 2 – контрольно-измерительная колонка; 3 – соединительный провод; 4 – протектор

		Исходные данные			Таблица 6.1
№ варианта	D, м		ρГР ,Ом·м	j, мА/м2	ρА,Ом·м
1	38		20	1,0	0,5
2	35		20	1,0	0,5
3	40		20	1,0	0,5
4	42		20	1,0	1,0
5	50		20	1,0	1,0
6	34		50	0,5	1,0
7	36		50	0,5	1,5
8	56		50	0,5	1,5
9	34		50	0,5	1,5
10	40		50	0,5	2,0
11	46		75	0,5	2,0
12	64		75	0,75	2,0
13	70		75	0,75	1,5
14	46		75	0,75	1,5
15	60		75	0,75	1,5
16	48		100	0,75	1,0
17	34		100	0,5	1,0
18	46		100	0,5	1,0
19	64		100	0,5	0,5
20	42		100	0,5	0,5
		148

1. Количество протекторов должно быть таким, чтобы обеспечить минимально допустимую плотность защитного тока jп, определяемую в зависимости от удельного электрического сопротивления грунта и переходного сопротивления изоляции.

Переходное сопротивление определяется по формуле

R0 = RРГ FP ,

(6.1)

где RРГ – сопротивление на границе «резервуар – грунт», определяемое либо непосредственно с помощью измерителя заземления типа МС-08, либо по приближенной формуле

RРГ =	3 rr.cp	,	(6.2)
	Dp (Dp + B)

FР – площадь днища резервуара диаметром DР; В – расстояние между протектором и резервуаром (выбирается исходя из местных условий в преде-

лах 5 – 10 м).

Площадь днища резервуара

F	p =	πDp	2
		4
2. Необходимая величина защитного тока определяется по формуле:
	Iз = jn FP , А				(6.3)

Резервуар будет полностью защищен от коррозии, если будет выполняться неравенство

Iз RРГ ≤		Еn		−		Еест		(6.4)

Если условие не выполняется, то полная защита резервуара от коррозии с помощью протекторов не может быть осуществлена.

3. Сопротивление растеканию тока с групповой протекторной установки RПГ

RПГ =	Rn	,	(6.5)
	NП ηэп

где Rn – сопротивление растеканию одиночного протектора. Сопротивлениерастеканиютокаспротектораопределяется поформуле

lg

lA

2 (4 h +lA )

0,366 ρгр

4

l

d

A

A

Rn =

lg

+

l

4 lA

d 2

(

4 h −l

A )

A

2

lg

A

dA

где ρA – удельное сопротивление активатора (засыпки).

ρ	A		d	A
						, (6.6)
ρгр
		lg dП

149

Ориентировочное число протекторов определяется по формуле

NПО =

Rn1 Iз

,

(6.7)

E

−

E

− I

з

R

n

ест

РГ

Окончательное число протекторов, необходимых для защиты резервуара, определяется по формуле

		NП =	NПО						(6.8)
			η
			эп
Коэффициент экранирования ηэп			определяется по графику (рис. 4.3)
с учетом выражения		π (D +lПР )
	a =
		NПО
По графику (рис 4.3) определяется и кпд протектора.
Анодная плотность тока определяется по формуле
jа =		10 In				, мА/дм	2	,	(6.9)
	NП dП (П lП +1,57 dП )

где dп – диаметр протектора, м; Lп – длина протектора, м. Сила тока протектора определяется по формуле

In1 =			Еn		−		Еест			(6.10)
			RРГ + Rn

Обычно определение числа протекторов, необходимых для защиты, производится методом последовательных приближений. Сначала находят ориентировочное число протекторов во всех группах с учетом эффекта экранирования по формуле

NПО =1,4	Iз	,	(6.11)
	In1

Расчетную величину NПО округляют до ближайшего целого числа N′ПО. Затем, задав ориентировочное количество протекторов в одной группе N1, находят число протекторных установок по зависимости

	n =	NПО	(6.12)
		N
		1

Сила тока групповой протекторной установки определяется по формуле

IПГ = n			Еn		−		Еест		,	(6.13)
			RРГ + RПГ

150