Примеры решения задач. Пример 7.1.На территории площадью 15 га после завершения строительства будут размещены газопроводы и водопроводы

Пример 7.1. На территории площадью 15 га после завершения строительства будут размещены газопроводы и водопроводы. Определить радиус действия и количество катодных станций. Диаметры, длины трубопроводов и удельное сопротивление грунта приведены в таблице:

газопроводы	водопроводы
,мм	, м	, Ом∙м	,мм	, м	, Ом∙м

Решение. По формуле (7.5) определяем суммарную поверхность всех газопроводов и водопроводов:

м²

м²

Суммарная поверхность всех трубопроводов:

м²

Вычисляем соотношения:

Ом м²

Ом м²

м

м

Согласно формуле (7.14) среднее удельное сопротивление грунта равно:

По формулам (7.9) и (7.7) определяем удельный вес поверхности каждого из трубопроводов:

%

%

Зная площадь территории , га, на которой располагаются защищаемые трубопроводы, вычисляем плотность поверхности каждого из трубопроводов, приходящуюся на единицу поверхности территории (формулы (7.12), (7.10)):

м²/га

м²/га

Среднюю плотность тока, необходимого для защиты трубопроводов, определяем по формуле (7.13):

мА/м²

По формуле (7.16) вычисляем суммарную силу защитного тока:

А

Ориентировочно принимая ток одной катодной станции 25 А находим количество катодных станций:

шт.

По формуле (7.19) вычисляем коэффициент и находим радиус действия каждой катодной станции по формуле (7.18):

м²/га

Пример 7.2. Определить радиус действия и количество катодных станций для защиты подземных сооружений на территории квартала новой застройки площадью 10 га. На территории квартала, требующего защиты, расположены газопроводы низкого и среднего давления, теплопроводы и водопроводы следующих диаметров и длин:

газопроводы	водопроводы	теплопроводы
,мм	, м	,мм	, м	,мм	, м
		2×100		2×125
				2×70
		2×150		2×200
				2×100
				2×250

Коррозионная активность грунта на территории защищаемого района от 15 до 50 Ом∙м.

Решение. По формуле (7.5) определяем суммарную поверхность всех газопроводов, водопроводов и теплопроводов:

м²

м²

м²

Суммарная поверхность всех трубопроводов:

м²

Среднее удельное сопротивление грунта в данном случае определим как среднее арифметическое заданных значений: (15+50)/2=32,5 Ом∙м, принимаем Ом∙м

По формулам (7.7 – 7.9) определяем удельный вес поверхности каждого из трубопроводов:

%

%

%

Зная площадь территории , га, на которой располагаются защищаемые трубопроводы, вычисляем плотность поверхности каждого из трубопроводов, приходящуюся на единицу поверхности территории (формулы (7.10 – 7.12)):

м²/га

м²/га

м²/га

Среднюю плотность тока, необходимого для защиты трубопроводов, определяем по формуле (7.13):

мА/м²

По формуле (7.16) вычисляем суммарную силу защитного тока:

А

Ориентировочно принимая ток одной катодной станции 25 А находим количество катодных станций:

шт.,

приняв к установке 2 катодные станции, уточняем силу тока защиты:

А

По формуле (7.19) вычисляем коэффициент и находим радиус действия каждой катодной станции по формуле (7.18):

м²/га

Пример 7.3. На основании условия примера 7.2 подобрать катодные станции и анодное заземление. Тип грунта в районе защиты – супесь. Длина алюминиевого дренажного кабеля 150 м, а его сечение 3×16 мм².

Решение. На основании решения задачи 2 принимаем защитный ток одной катодной станции А, среднее значение сопротивления грунта – Ом∙м.

Согласно табл. 41 и с учетом рекомендаций табл. 39 принимаем глубинное анодное заземление «Менделеевец» – МГ с электродами из высококремнистого чугуна:

длина электродов – 5,6 м;

диаметр электродов – 80 мм;

масса электрода – 160 кг;

скорость растворения материала электродов анодного заземления 0,4 кг/А·год;

глубину заложения принимаем 8 м.

Сопротивление растеканию одного вертикально расположенного электрода заземлителя определяем по формуле (7.27):

Количество электродов > в заземлении вычисляем по формуле (7.23), где величина принята по табл. 40 и равна 1,5 Ом:

К установке принимаем 5 электродов, установленных однорядно.

По формуле (7.25) определяем действительное сопротивление растеканию анодного заземления:

Силу тока, стекающего с заземления, определяем по формуле (7.33):

А

Срок службы анодного заземления находим по формуле (7.32):

Зная размеры и материал изготовления дренажного кабеля, рассчитываем его сопротивление (формула (7.21)):

Выходное напряжение установки катодной станции (преобразователя) вычисляем по формуле (7.20):

В

По формуле (7.22) определяем мощность УКЗ:

Вт

С учетом 30% запаса на развитие сети выбираем катодные станции (табл. 38) ПАСК-М 5,0-96/48 У1 с параметрами: В, А, кВт.

Пример 7.4. На основании условия примера 7.1 выполнить расчет дренажной защиты. Длина медного дренажного кабеля составляет 700 м.

Решение. Исходя из решения примера 7.1:

мА/м²

А

м²/га

Радиус действия усиленного дренажа определяем по формуле (7.1):

Сопротивление дренажного кабеля находим по формуле (7.3):

Сечение дренажного кабеля рассчитываем по формуле (7.4):

Принимаем кабель АВРГ4×40 (4 – количество жил, 40 – площадь сечения одной жилы, мм²).

Пример 7.5. Рассчитать систему протекторной защиты (ПЗ) для защиты двух почти параллельных новых построенных отводов от действующей газопроводной сети, электрически отсеченных от нее и от вводов в дома изолирующими фланцами. Диаметр каждого ввода 0,057 м, длина 30 м, расстояние между отводами 20 м, удельное сопротивление грунта 10 Ом м. Необходимый суммарный начальный ток защиты обоих отводов, определенный по данным опытного включения передвижной катодной станции равен 0,2 А. Для устройства ПЗ использовать типовые комплектные магниевые протекторы ПМ10У с активатором. Необходимый срок эксплуатации не менее 10 лет. Глубина установки протектора 1,6 м.

Решение. По формуле (7.35) для ПМ10У сопротивление растеканию протектора:

Ом

Приняв условно год^–1 (табл. 45) из формулы (7.36) при лет получим конечное значение силы защитного тока:

А

Ток, генерируемый одним протектором (формула (7.34)):

(ток требуемый для защиты обоих отводов)

Поэтому необходимо устройство группы протекторов.

Используя формулу (7.37) получим предварительное число протекторов в группе:

шт.

Принимаем 3 протектора с расстоянием между протекторами 2 м и отношением (где принята по табл. 43 для ПМ10У).

По графику рис. 15 находим коэффициент экранирования: 0,82. Он мало отличается от предварительно принятого, поэтому окончательно принимаем число протекторов – 3 шт.

Максимальная сила тока ПЗ должна быть равна (формула (7.39)):

А,

т.е. практически совпадает с необходимой конечной (через 10 лет) силой тока ПЗ (0,3 А). Для уменьшения этого тока до необходимой начальной величины в цепь протектор – трубопроводы необходимо включить регулируемый резистор. После его полного вывода через 10лет сила тока и станет равной 0,3 А.

Теперь оценим, будет ли приемлемой потеря массы протектора за 10 лет.

Начальный и конечный токи защиты на один протектор равны соответственно: А и А. Средний ток за 10 лет равен 0,084 А.

Потеря массы протектора за 10 лет эксплуатации по формуле (7.40) равна:

, отсюда кг.

Таким образом, масса протектора уменьшится всего на 18,5%. Однако ввиду необходимости дальнейшего (после 10 лет) увеличения защитного тока в результате старения изоляции защита трубопроводов данной группой протекторов не будет обеспечиваться, так как сила тока от нее не может превысить указанного максимального значения, рассчитанного по формуле (7.39). В этом случае через 10 лет необходимо заменить существующую группу протекторов на новую, с увеличенным числом протекторов, или выполнить расчет и установить протекторы другого типа.

Дата добавления: 2015-05-07