Hogar rosas Opciones para la protección catódica de tuberías: ventajas y desventajas de los métodos. AI. Kheifets, Sistema de protección electroquímica de tuberías de redes de calefacción.

rosas

Opciones para la protección catódica de tuberías: ventajas y desventajas de los métodos. AI. Kheifets, Sistema de protección electroquímica de tuberías de redes de calefacción.

A. GRAMO. Semenov, general director, proyecto conjunto "Elkon", GRAMO. Chisináu; L. PAG. Sysa, principal ingeniero Por PAE, PNJ "Vector", GRAMO. Moscú

Introducción

Las Estaciones de Protección Catódica (CPS) son elemento necesario sistemas de protección electroquímica (o catódica) (ECP) tuberías subterráneas de la corrosión. Al elegir VHC, la mayoría de las veces proceden de costo más bajo, capacidad de servicio y cualificación de su personal de servicio. La calidad del equipo adquirido suele ser difícil de evaluar. Los autores proponen considerar los datos indicados en los pasaportes especificaciones técnicas RMS, que determinan qué tan bien se realizará la tarea principal de protección catódica.

Los autores no han tenido la intención de expresarse estrictamente lenguaje científico en la definición de conceptos. En el proceso de comunicación con el personal de los servicios de ECP, nos dimos cuenta de que es necesario ayudar a estas personas a sistematizar los términos y, lo que es más importante, darles una idea de lo que está sucediendo tanto en la red eléctrica como en el VCS. sí mismo.

TareaPAE

protección catódica se lleva a cabo cuando una corriente eléctrica fluye desde el SKZ a lo largo de un circuito cerrado circuito eléctrico, formada por tres resistencias conectadas en serie:

· resistencia del suelo entre tubería y ánodo; I ánodo extendiendo la resistencia;

Resistencia de aislamiento de tuberías.

La resistencia del suelo entre la tubería y el ánodo puede variar mucho según la composición y las condiciones externas.

El ánodo es una parte importante del sistema ECP y sirve como elemento consumible, cuya disolución brinda la posibilidad misma de la implementación de ECP. Su resistencia durante la operación aumenta constantemente debido a la disolución, la disminución del área efectiva de la superficie de trabajo y la formación de óxidos.

Considere la tubería de metal en sí, que es el elemento protegido del ECP. El tubo de metal está cubierto con aislamiento en el exterior, en el que se forman grietas durante el funcionamiento debido a vibraciones mecánicas, cambios de temperatura estacionales y diarios, etc. La humedad penetra a través de las grietas en el aislamiento térmico e hidroeléctrico de la tubería y el metal de la tubería entra en contacto con el suelo, formando así un par galvánico que contribuye a la eliminación del metal de la tubería. Cuantas más grietas y su tamaño, más más metal se saca Así se produce la corrosión galvánica, en la que fluye una corriente de iones metálicos, es decir electricidad.

Dado que la corriente fluye, surgió una idea maravillosa de tomar una fuente de corriente externa y encenderla para encontrar esta misma corriente, debido a lo cual se produce la eliminación de metal y la corrosión. Pero surge la pregunta: ¿cuál es la magnitud de esta corriente más hecha por el hombre para dar? Parece ser tal que más a menos da una corriente de eliminación de metal cero. ¿Y cómo medir esta misma corriente? El análisis mostró que la tensión entre tubo de metal y suelo, es decir en ambos lados del aislamiento, debe estar entre -0,5 y -3,5 V (este voltaje se denomina potencial de protección).

TareaVHC

La tarea del SKZ no es solo proporcionar corriente en el circuito ECP, sino también mantenerla de tal manera que el potencial de protección no supere los límites aceptados.

Entonces, si el aislamiento es nuevo y no ha tenido tiempo de dañarse, entonces su resistencia corriente eléctrica alta y necesita una pequeña corriente para mantener el potencial deseado. A medida que el aislamiento envejece, su resistencia disminuye. En consecuencia, aumenta la corriente de compensación requerida del RMS. Aumentará aún más si aparecen grietas en el aislamiento. La estación debe poder medir el potencial de protección y cambiar su corriente de salida en consecuencia. Y no se requiere nada más, desde el punto de vista de la tarea ECP.

ModostrabajarVHC

Hay cuatro modos de funcionamiento del ECP:

sin estabilización de valores de salida de corriente o voltaje;

Estabilizo el voltaje de salida;

estabilización de la corriente de salida;

· I estabilización del potencial protector.

Digamos de inmediato que en el rango aceptado de cambios de todos los factores influyentes, el cumplimiento de la tarea ECP está completamente garantizado solo cuando se usa el cuarto modo. Que se acepta como estándar para el modo de funcionamiento del SKZ.

El sensor de potencial proporciona a la estación información sobre el nivel de potencial. La estación cambia su corriente en la dirección correcta. Los problemas comienzan desde el momento en que es necesario colocar este sensor muy potencial. Debe colocarlo en un lugar calculado determinado, debe cavar una zanja para el cable de conexión entre la estación y el sensor. Cualquiera que haya establecido alguna comunicación en la ciudad sabe lo complicado que es. Además, el sensor requiere un mantenimiento periódico.

En condiciones donde hay problemas con el modo de operación con comentario Potencialmente, proceda de la siguiente manera. Al utilizar el tercer modo, se supone que el estado del aislamiento cambia poco a corto plazo y su resistencia se mantiene prácticamente estable. Por lo tanto, es suficiente asegurar el flujo de una corriente estable a través de una resistencia de aislamiento estable y obtenemos un potencial de protección estable. A mediano y largo plazo, los ajustes necesarios pueden ser realizados por un liniero especialmente capacitado. El primer y segundo régimen no imponen requisitos elevados a la SKZ. Estas estaciones son de ejecución simple y, como resultado, económicas, tanto en fabricación como en operación. Aparentemente, esta circunstancia determina el uso de tales SCs en el ECP de objetos ubicados en condiciones de baja actividad corrosiva del ambiente. Si Condiciones externas(estado de aislamiento, temperatura, humedad, corrientes parásitas) cambian a los límites cuando se forma un modo inaceptable en el objeto protegido: estas estaciones no pueden realizar su tarea. Para ajustar su modo, es necesaria la presencia frecuente de personal de mantenimiento, de lo contrario, la tarea de ECP se realiza parcialmente.

CaracterísticasVHC

En primer lugar, la VHC debe seleccionarse en función de los requisitos establecidos en documentos normativos. Y, probablemente, lo más importante en este caso será GOST R 51164-98. El Apéndice "I" de este documento establece que la eficiencia de la estación debe ser de al menos el 70%. El nivel de ruido industrial generado por RMS no debe exceder los valores especificados por GOST 16842, y el nivel de armónicos en la salida debe cumplir con GOST 9.602.

El pasaporte SKZ generalmente indica: potencia de salida nominal;

Eficiencia a la potencia nominal de salida.

Potencia nominal de salida: la potencia que la estación puede entregar a la carga nominal. Por lo general, esta carga es de 1 ohm. La eficiencia se define como la relación entre la potencia de salida nominal y la potencia activa consumida por la estación en el modo nominal. Y en este modo, la eficiencia es la más alta para cualquier estación. Sin embargo, la mayoría de los VCS funcionan lejos del modo nominal. El factor de carga de potencia oscila entre 0,3 y 1,0. En este caso, la eficiencia real de la mayoría de las estaciones fabricadas en la actualidad se reducirá notablemente con una disminución de la potencia de salida. Esto es especialmente notable para el transformador SKZ que usa tiristores como elemento regulador. Para RMS sin transformador (alta frecuencia), la caída en la eficiencia con una disminución en la potencia de salida es mucho menor.

En la figura se puede ver una vista general del cambio en la eficiencia para SKZ de diferentes diseños.

De la fig. se puede ver que si usa la estación, por ejemplo, con una eficiencia nominal del 70%, entonces prepárese para el hecho de que ha gastado inútilmente otro 30% de la electricidad recibida de la red. Y esto es en el mejor de los casos de potencia nominal de salida.

Con una potencia de salida de 0,7 de la nominal, ya debe estar preparado para el hecho de que sus pérdidas de energía serán iguales a la energía útil gastada. ¿Dónde se desperdicia tanta energía?

pérdidas óhmicas (térmicas) en los devanados de transformadores, estranguladores y elementos activos del circuito;

· costos de energía para la operación del circuito de control de la estación;

Pérdida de energía en forma de emisión de radio; pérdidas de energía de la ondulación de la corriente de salida de la estación en la carga.

Esta energía se irradia al suelo desde el ánodo y no produce trabajo útil. Por lo tanto, es tan necesario utilizar estaciones con un bajo coeficiente de ondulación, de lo contrario se desperdicia energía costosa. No sólo eso, a altos niveles de ondulación y emisión de radio, aumentan las pérdidas de potencia, sino que además, esta energía inútilmente disipada interfiere con el funcionamiento normal. un número grande equipos electrónicos ubicados en las inmediaciones. La potencia total requerida también se indica en el pasaporte SKZ, intentemos lidiar con este parámetro. El SKZ toma energía de la red eléctrica y lo hace en cada unidad de tiempo con la intensidad que le hemos permitido con la perilla de ajuste en el panel de control de la estación. Naturalmente, es posible tomar energía de la red con una potencia que no exceda la potencia de esta red misma. Y si el voltaje en la red cambia sinusoidalmente, entonces nuestra capacidad de tomar energía de la red cambia sinusoidalmente 50 veces por segundo. Por ejemplo, en el momento en que el voltaje de la red pasa por cero, no se puede tomar energía de él. Sin embargo, cuando la sinusoide de voltaje alcanza su máximo, entonces en este momento nuestra capacidad para tomar energía de la red es máxima. En cualquier otro momento, esta posibilidad es menor. Por tanto, resulta que en cualquier momento la potencia de la red difiere de su potencia en un momento vecino. Estos valores de potencia se denominan potencia instantánea en este momento tiempo y tal concepto es difícil de operar. Por lo tanto, coincidimos en el concepto de la llamada potencia efectiva, que se determina a partir de un proceso imaginario en el que una red con un cambio de voltaje sinusoidal es reemplazada por una red con un voltaje constante. Cuando calculamos el valor de este voltaje constante para nuestras redes eléctricas, obtuvimos 220 V, se le llamó voltaje efectivo. A valor máximo las sinusoides del voltaje se denominaron voltaje de amplitud y es igual a 320 V. Por analogía con el voltaje, se introdujo el concepto del valor efectivo de la corriente. El producto del valor de voltaje efectivo y el valor de corriente efectivo se denomina consumo de energía total, y su valor se indica en el pasaporte RMS.

Y toda la potencia en el SKZ en sí no se utiliza por completo, porque. tiene varios elementos reactivos que no desperdician energía, sino que la usan, por así decirlo, para crear las condiciones para que el resto de la energía pase a la carga y luego devuelva esta energía de sintonización a la red. Esta energía devuelta se denominó energía reactiva. La energía que se transfiere a la carga es energía activa. El parámetro que indica la relación entre la energía activa que debe transferirse a la carga y la energía total suministrada al RMS se denomina factor de potencia y se indica en el pasaporte de la estación. Y si coordinamos nuestras capacidades con las capacidades de la red de suministro, es decir sincrónicamente con un cambio sinusoidal en el voltaje de la red, tomamos energía de ella, entonces tal caso se llama ideal y el factor de potencia del RMS que opera con la red de esta manera será igual a uno.

La estación debe transmitir energía activa de la manera más eficiente posible para crear un potencial protector. La eficiencia con la que el VHC hace esto se evalúa mediante el coeficiente acción útil. La cantidad de energía que gasta depende del método de transferencia de energía y del modo de operación. Sin entrar en este amplio campo de discusión, sólo diremos que los SKZ de transformadores y transformadores-tiristores han llegado a su límite de mejora. No tienen los recursos para mejorar la calidad de su trabajo. El futuro pertenece a los VMS de alta frecuencia, que cada año se vuelven más confiables y fáciles de mantener. En términos de eficiencia y calidad de su trabajo, ya superan a sus predecesores y tienen una gran reserva para mejorar.

Consumidorpropiedades

Las propiedades de consumo de un dispositivo como SKZ incluyen lo siguiente:

1. Dimensiones, peso Y fortaleza. Probablemente, no es necesario decir que cuanto más pequeña y liviana sea la estación, menor será el costo de su transporte e instalación, tanto durante la instalación como durante la reparación.

2. mantenibilidad. La capacidad de reemplazar rápidamente una estación o nodo en el sitio es muy importante. Con reparaciones posteriores en el laboratorio, es decir. principio modular de construcción de SKZ.

3. Conveniencia V servicio. La facilidad de mantenimiento, además de la facilidad de transporte y reparación, se determina, en nuestra opinión, de la siguiente manera:

la presencia de todos los indicadores e instrumentos de medición necesarios, la posibilidad de control remoto y monitorear el funcionamiento de la SKZ.

conclusiones

En base a lo anterior, se pueden extraer varias conclusiones y recomendaciones:

1. Las estaciones de transformadores y tiristores-transformadores están irremediablemente desactualizadas en todos los aspectos y no cumplen con los requisitos modernos, especialmente en el campo del ahorro de energía.

2. Una estación moderna debe tener:

· una alta eficiencia en todo el espectro de los cargamentos;

factor de potencia (cos I) no inferior a 0,75 en todo el rango de carga;

factor de ondulación de voltaje de salida no más del 2%;

· rango de regulación de corriente y voltaje de 0 a 100%;

cuerpo ligero, duradero y de pequeño tamaño;

· principio modular de construcción, es decir tener alta mantenibilidad;

· Eficiencia energética.

Otros requisitos para las estaciones de protección catódica, como protección contra sobrecargas y cortocircuitos; el mantenimiento automático de una corriente de carga determinada y otros requisitos son generalmente aceptados y obligatorios para todos los SKZ.

En conclusión, ofrecemos a los consumidores una tabla comparativa de los parámetros de las principales estaciones de protección catódica fabricadas y utilizadas actualmente. Por conveniencia, la tabla muestra estaciones de la misma potencia, aunque muchos fabricantes pueden ofrecer toda una gama de estaciones fabricadas.

Nombre del parámetro	Significado
Tema del artículo:	protección catódica
Rúbrica (categoría temática)	Industria

protección catódica aquel - el tipo más difundido de la protección electroquímica. Se utiliza en los casos en que el metal no es propenso a la pasivación, es decir, tiene una región extendida de disolución activa, una región pasiva estrecha, alta corriente de pasivación (i p) y potencial de pasivación (c p).

La polarización catódica se puede realizar conectando la estructura a proteger al polo negativo de una fuente de corriente externa.La protección catódica se realiza mediante una corriente externa. .

El esquema de protección catódica se muestra en la fig. 4. El polo negativo de la fuente de corriente externa 4 está conectado a la estructura metálica protegida 1, y el polo positivo está conectado al electrodo auxiliar 2, que actúa como ánodo. En el proceso de protección, el ánodo se destruye activamente y está sujeto a restauración periódica.

Como material anódico se utiliza hierro fundido, acero, carbón, grafito, chatarra (tuberías viejas, rieles, etc.). Las fuentes de corriente externa en protección catódica son estaciones de protección catódica, cuyos elementos obligatorios son: un convertidor (rectificador) que genera corriente; suministro de corriente a la estructura a proteger, electrodo de referencia, electrodos de tierra del ánodo, cable del ánodo.

La protección catódica de los equipos de fábrica (refrigeradores, intercambiadores de calor, condensadores, etc.) expuestos a un ambiente agresivo se realiza conectando una fuente de corriente externa al polo negativo y sumergiendo el ánodo en este ambiente.

La protección catódica por corriente externa es poco práctica en condiciones de corrosión atmosférica, en ambiente vaporoso, en solventes orgánicos, ya que en este caso ambiente corrosivo no tiene suficiente conductividad eléctrica.

Protección protectora. La protección protectora es un tipo de protección catódica. El esquema de la protección protectora de la tubería se muestra en la fig. 5. Se adjunta un metal más electronegativo a la estructura protegida 2: protector 3, que, al disolverse en el medio ambiente, protege la estructura principal de la destrucción.

Después de la disolución completa del protector o la pérdida de contacto con la estructura protegida, es extremadamente importante reemplazar el protector.

Figura 5 Esquema de la protección protectora de la tubería.

El protector funciona eficazmente si la resistencia de contacto entre este y el entorno es pequeña. Durante el funcionamiento, el protector, por ejemplo, zinc, puede cubrirse con una capa de productos de corrosión insolubles, que lo aíslan de ambiente y aumente bruscamente la resistencia transitoria. Para combatir esto, el protector se coloca en el relleno 4, una mezcla de sales, que crea un cierto ambiente a su alrededor, lo que facilita la disolución de los productos de corrosión y aumenta la eficiencia y la estabilidad del protector en el suelo.

La protección protectora, frente a la protección catódica por corriente externa, es aconsejable utilizarla en los casos en que sea difícil obtener energía del exterior o si la construcción de líneas eléctricas especiales no es económicamente viable.

Hoy en día, la protección de la banda de rodadura se usa para combatir la corrosión de estructuras metálicas en agua de mar y río, suelo y otros medios neutrales. El uso de la protección de la banda de rodadura en ambientes ácidos limitado por la alta tasa de autodisolución de la banda de rodadura.

Como protectores se pueden utilizar metales: Al, Fe, Mg, Zn. Al mismo tiempo, no siempre es recomendable utilizar metales puros como protectores, para dar a los protectores las propiedades de desempeño requeridas, se introducen elementos de aleación en su composición.

Protección catódica - concepto y tipos. Clasificación y características de la categoría de protección catódica 2017, 2018.

Las estaciones de protección catódica (CPS) son un elemento necesario del sistema de protección electroquímica (o catódica) (ECP) de tuberías subterráneas contra la corrosión. Al elegir un VCS, la mayoría de las veces parten del costo más bajo, la facilidad de mantenimiento y las calificaciones de su personal de servicio. La calidad del equipo adquirido suele ser difícil de evaluar. Los autores proponen considerar los parámetros técnicos del CPS indicados en los pasaportes, que determinan qué tan bien se realizará la tarea principal de protección catódica.

Los autores no persiguieron el objetivo de expresarse en un lenguaje estrictamente científico en la definición de conceptos. En el proceso de comunicación con el personal de los servicios de ECP, nos dimos cuenta de que es necesario ayudar a estas personas a sistematizar los términos y, lo que es más importante, darles una idea de lo que está sucediendo tanto en la red eléctrica como en el VCS. sí mismo.

tarea ECP

La protección catódica se lleva a cabo cuando una corriente eléctrica fluye desde el RMS a través de un circuito eléctrico cerrado formado por tres resistencias conectadas en serie:

· resistencia del suelo entre tubería y ánodo; I ánodo extendiendo la resistencia;

Resistencia de aislamiento de tuberías.

La resistencia del suelo entre la tubería y el ánodo puede variar mucho según la composición y las condiciones externas.

Considere la tubería de metal en sí, que es el elemento protegido del ECP. El tubo de metal está cubierto con aislamiento en el exterior, en el que se forman grietas durante el funcionamiento debido a vibraciones mecánicas, cambios de temperatura estacionales y diarios, etc. La humedad penetra a través de las grietas en el aislamiento térmico e hidroeléctrico de la tubería y el metal de la tubería entra en contacto con el suelo, formando así un par galvánico que contribuye a la eliminación del metal de la tubería. Cuantas más grietas y sus tamaños, más metal se lleva a cabo. Así se produce la corrosión galvánica, en la que fluye una corriente de iones metálicos, es decir electricidad.

Dado que la corriente fluye, surgió una idea maravillosa de tomar una fuente de corriente externa y encenderla para encontrar esta misma corriente, debido a lo cual se produce la eliminación de metal y la corrosión. Pero surge la pregunta: ¿cuál es la magnitud de esta corriente más hecha por el hombre para dar? Parece ser tal que más a menos da una corriente de eliminación de metal cero. ¿Y cómo medir esta misma corriente? El análisis mostró que el voltaje entre la tubería de metal y el suelo, es decir, en ambos lados del aislamiento, debe estar entre -0,5 y -3,5 V (este voltaje se denomina potencial de protección).

La tarea del VHC

La tarea del SKZ no es solo proporcionar corriente en el circuito ECP, sino también mantenerla de tal manera que el potencial de protección no supere los límites aceptados.

Entonces, si el aislamiento es nuevo y no ha tenido tiempo de dañarse, entonces su resistencia a la corriente eléctrica es alta y se necesita una pequeña corriente para mantener el potencial deseado. A medida que el aislamiento envejece, su resistencia disminuye. En consecuencia, aumenta la corriente de compensación requerida del RMS. Aumentará aún más si aparecen grietas en el aislamiento. La estación debe poder medir el potencial de protección y cambiar su corriente de salida en consecuencia. Y no se requiere nada más, desde el punto de vista de la tarea ECP.

Modos de funcionamiento SKZ

Hay cuatro modos de funcionamiento del ECP:

sin estabilización de valores de salida de corriente o voltaje;

Estabilizo el voltaje de salida;

estabilización de la corriente de salida;

· I estabilización del potencial protector.

En condiciones en las que haya problemas con el modo de retroalimentación potencial, proceda de la siguiente manera. Al utilizar el tercer modo, se supone que el estado del aislamiento cambia poco a corto plazo y su resistencia se mantiene prácticamente estable. Por lo tanto, es suficiente asegurar el flujo de una corriente estable a través de una resistencia de aislamiento estable y obtenemos un potencial de protección estable. A mediano y largo plazo, los ajustes necesarios pueden ser realizados por un liniero especialmente capacitado. El primer y segundo régimen no imponen requisitos elevados a la SKZ. Estas estaciones son de ejecución simple y, como resultado, económicas, tanto en fabricación como en operación. Aparentemente, esta circunstancia determina el uso de tales SCs en el ECP de objetos ubicados en condiciones de baja actividad corrosiva del ambiente. Si las condiciones externas (estado de aislamiento, temperatura, humedad, corrientes parásitas) cambian hasta los límites cuando se forma un modo inaceptable en el objeto protegido, estas estaciones no pueden realizar su tarea. Para ajustar su modo, es necesaria la presencia frecuente de personal de mantenimiento, de lo contrario, la tarea de ECP se realiza parcialmente.

Características de SKZ

En primer lugar, la SKZ debe seleccionarse en función de los requisitos establecidos en los documentos reglamentarios. Y, probablemente, lo más importante en este caso será GOST R 51164-98. El Apéndice "I" de este documento establece que la eficiencia de la estación debe ser de al menos el 70%. El nivel de ruido industrial generado por RMS no debe exceder los valores especificados por GOST 16842, y el nivel de armónicos en la salida debe cumplir con GOST 9.602.

El pasaporte SKZ generalmente indica: potencia de salida nominal;

Eficiencia a la potencia nominal de salida.

En la figura se puede ver una vista general del cambio en la eficiencia para SKZ de diferentes diseños.

pérdidas óhmicas (térmicas) en los devanados de transformadores, estranguladores y elementos activos del circuito;

· costos de energía para la operación del circuito de control de la estación;

Pérdida de energía en forma de emisión de radio; pérdidas de energía de la ondulación de la corriente de salida de la estación en la carga.

Esta energía se irradia al suelo desde el ánodo y no produce trabajo útil. Por lo tanto, es tan necesario utilizar estaciones con un bajo coeficiente de ondulación, de lo contrario se desperdicia energía costosa. No sólo eso, a altos niveles de ondas y emisión de radio, aumenta la pérdida de electricidad, sino que además, esta energía inútilmente disipada interfiere en el normal funcionamiento de una gran cantidad de equipos electrónicos ubicados en las inmediaciones. La potencia total requerida también se indica en el pasaporte SKZ, intentemos lidiar con este parámetro. El SKZ toma energía de la red eléctrica y lo hace en cada unidad de tiempo con la intensidad que le hemos permitido con la perilla de ajuste en el panel de control de la estación. Naturalmente, es posible tomar energía de la red con una potencia que no exceda la potencia de esta red misma. Y si el voltaje en la red cambia sinusoidalmente, entonces nuestra capacidad de tomar energía de la red cambia sinusoidalmente 50 veces por segundo. Por ejemplo, en el momento en que el voltaje de la red pasa por cero, no se puede tomar energía de él. Sin embargo, cuando la sinusoide de voltaje alcanza su máximo, entonces en este momento nuestra capacidad para tomar energía de la red es máxima. En cualquier otro momento, esta posibilidad es menor. Por tanto, resulta que en cualquier momento la potencia de la red difiere de su potencia en un momento vecino. Estos valores de potencia se denominan potencia instantánea en un momento dado y es difícil operar con tal concepto. Por lo tanto, coincidimos en el concepto de la llamada potencia efectiva, que se determina a partir de un proceso imaginario en el que una red con un cambio de voltaje sinusoidal es reemplazada por una red con un voltaje constante. Cuando calculamos el valor de este voltaje constante para nuestras redes eléctricas, obtuvimos 220 V, se le llamó voltaje efectivo. Y el valor máximo de la sinusoide del voltaje se denominó voltaje de amplitud, y es igual a 320 V. Por analogía con el voltaje, se introdujo el concepto del valor efectivo de la corriente. El producto del valor de voltaje efectivo y el valor de corriente efectivo se denomina consumo de energía total, y su valor se indica en el pasaporte RMS.

La estación debe transmitir energía activa de la manera más eficiente posible para crear un potencial protector. La eficiencia con la que el VHC hace esto se evalúa mediante el factor de eficiencia. La cantidad de energía que gasta depende del método de transferencia de energía y del modo de operación. Sin entrar en este amplio campo de discusión, sólo diremos que los SKZ de transformadores y transformadores-tiristores han llegado a su límite de mejora. No tienen los recursos para mejorar la calidad de su trabajo. El futuro pertenece a los VMS de alta frecuencia, que cada año se vuelven más confiables y fáciles de mantener. En términos de eficiencia y calidad de su trabajo, ya superan a sus predecesores y tienen una gran reserva para mejorar.

propiedades de consumo

Las propiedades de consumo de un dispositivo como SKZ incluyen lo siguiente:

1. Dimensiones, peso y resistencia. Probablemente, no es necesario decir que cuanto más pequeña y liviana sea la estación, menor será el costo de su transporte e instalación, tanto durante la instalación como durante la reparación.

2. Mantenibilidad. La capacidad de reemplazar rápidamente una estación o nodo en el sitio es muy importante. Con reparaciones posteriores en el laboratorio, es decir. principio modular de construcción de SKZ.

3. Facilidad de mantenimiento. La facilidad de mantenimiento, además de la facilidad de transporte y reparación, se determina, en nuestra opinión, de la siguiente manera:

la presencia de todos los indicadores e instrumentos de medición necesarios, la posibilidad de control remoto y monitoreo del modo de funcionamiento del SKZ.

En base a lo anterior, se pueden extraer varias conclusiones y recomendaciones:

2. Una estación moderna debe tener:

· una alta eficiencia en todo el espectro de los cargamentos;

factor de potencia (cos I) no inferior a 0,75 en todo el rango de carga;

factor de ondulación de voltaje de salida no más del 2%;

· rango de regulación de corriente y voltaje de 0 a 100%;

cuerpo ligero, duradero y de pequeño tamaño;

· principio modular de construcción, es decir tener alta mantenibilidad;

· Eficiencia energética.

Otros requisitos para estaciones de protección catódica de gasoductos, tales como protección contra sobrecargas y cortocircuitos; el mantenimiento automático de una corriente de carga determinada y otros requisitos son generalmente aceptados y obligatorios para todos los SKZ.

SKZ - información básica.

Estación de protección catódica (CPS)- este es un complejo de estructuras diseñadas para la polarización catódica del gasoducto por una corriente externa.

Principal elementos estructurales VHC (Figura 12.4.1.) son:

Ø fuente de corriente continua (rectificada) (estación de cátodo) 5 ;

Ø puesta a tierra del ánodo 2 enterrado en el suelo a cierta distancia de la tubería 1 ;

Ø conexión de líneas eléctricas 3 conectar el polo positivo de la fuente de corriente a la tierra del ánodo y el polo negativo a la tubería;

Ø salida del cátodo del gasoducto 8 y punto de drenaje 7 ;

Ø tierra de protección 4 .

Figura - 12.4.1. - Diagrama esquemático del SKZ

El potencial de la tubería bajo la influencia de la corriente entrante se vuelve más electronegativo, las secciones desnudas de la tubería de gas (en lugares donde el aislamiento está dañado) se polarizan catódicamente y, según la magnitud del potencial establecido, se vuelven total o parcialmente. protegido de la corrosión. Al mismo tiempo, en la puesta a tierra anódica, bajo la acción de la corriente que fluye, se produce el proceso de polarización anódica, acompañado de una destrucción gradual de la puesta a tierra anódica.

Fuentes corriente continua Los SC se dividen en dos grupos. El primer grupo incluye dispositivos de conversión de red: rectificadores alimentados por líneas de alimentación de CA (TL) frecuencia industrial 50 Hz con tensión nominal de 0,23 a 10 kV. El segundo grupo incluye fuentes autónomas: generadores de CC y elementos electroquímicos que generan electricidad directamente en la ruta del gasoducto cerca del lugar donde es necesario instalar el CPS (generadores de energía eólica, generadores eléctricos impulsados por turbinas de gas, del motor Combustión interna, generadores termoeléctricos, acumuladores).

En los gasoductos principales, se utilizan ampliamente estaciones de cátodo de red con rectificadores de corriente alterna monofásicos con un voltaje de 127/220 V, una frecuencia de 50 Hz. En presencia de líneas de alimentación de CA con una tensión nominal de 0,23; 0,4; 6 y 10 kV, el uso de tales estaciones es conveniente y económicamente justificado. Cuando se alimenta desde una línea de alimentación de 6 o 10 kV, el rectificador se conecta a la línea de suministro a través de un transformador reductor.

Figura - 12.4.2. – Simplificado diagrama de circuito típica fuente de alimentación no automática SKZ

En figura 12.4.2. simplificado esquema típico Estación de cátodo de red con rectificador. Red de CA conectada a terminales 1 Y 2 . La contabilidad de la electricidad consumida se lleva a cabo mediante un medidor eléctrico. 3 . Máquina 4 sirve para encender la unidad, y los fusibles 5 proporcionar protección actual cortocircuito y sobrecargas en el lado de CA. Un transformador reductor 6 alimenta el rectificador 7 , ensamblado a partir de elementos rectificadores individuales en un circuito rectificador de puente de onda completa o en un circuito rectificador monofásico de onda completa con salida cero. La protección contra cortocircuito y sobrecarga en el lado del circuito de corriente rectificada es proporcionada por un fusible 9 . El modo de funcionamiento de la instalación se controla mediante un amperímetro. 10 y voltímetro 12 . Cable de conexión de la tubería 11 conectado al terminal "-", y desde la tierra del ánodo - al terminal "+". Todos los elementos de la instalación van montados en un armario metálico, cerrado con candado.

Para garantizar condiciones de operación seguras, todas las partes metálicas de la estructura de la estación están conectadas a tierra con protección. 8 .

Las instalaciones rectificadoras tienen dispositivos para regular el voltaje o la corriente. En la mayoría de las instalaciones, la regulación de voltaje de paso se usa al cambiar secciones individuales de los devanados del transformador. En algunos tipos de rectificadores, el voltaje se regula continuamente mediante un autotransformador o derivaciones magnéticas en los devanados del transformador. La regulación de voltaje triac también se usa en el devanado primario y el tiristor, en el secundario.

En caso de protección catódica de gasoductos ubicados en el área de corrientes parásitas, el modo de operación de los rectificadores de CA no automáticos generalmente se selecciona teniendo en cuenta el valor promedio de la diferencia de potencial "tubería - tierra", que se determina a partir de datos de medición durante un cierto período de tiempo (generalmente el valor promedio diario) y no excluye el potencial de emisiones en la región del ánodo o el cátodo. Para suprimir las sobretensiones del ánodo, el rectificador debe configurarse en el modo de sobreprotección. La polarización catódica profunda conduce a un consumo excesivo de electricidad, descamación y agrietamiento del revestimiento aislante, hidrogenación de la superficie metálica (debido a la intensa liberación de hidrógeno en el cátodo). Esta naturaleza del cambio en los potenciales de los gasoductos lleva a la necesidad de crear estaciones automáticas protección catódica, que debe mantener el potencial en el rango de protección con un consumo mínimo de energía eléctrica y un uso máximo propiedades protectoras corrientes errantes. Los SKZ consisten en dispositivos para establecer el valor nominal de la diferencia de potencial (dispositivos de accionamiento), dispositivos para medir la diferencia de potencial real (dispositivos de medición con electrodos de referencia estacionarios), amplificadores de potencia, órganos ejecutivos que cambian la fuerza actual en el circuito RMS.

La protección contra la corrosión electroquímica consiste en protección catódica y de drenaje. La protección catódica de las tuberías se lleva a cabo mediante dos métodos principales: el uso de protectores de ánodo metálico (método catódico galvánico) y el uso de fuentes de CC externas, cuyo menos está conectado a la tubería y el más, a la conexión a tierra del ánodo (eléctrica). método).

Arroz. 1. Principio de funcionamiento de la protección catódica.

Protección contra la corrosión galvánica de sacrificio

La forma más obvia de implementar la protección electroquímica de una estructura metálica en contacto directo con el entorno electrolítico es el método de protección galvánica, que se basa en el hecho de que diferentes metales en el electrolito tienen diferentes potenciales de electrodo. Por lo tanto, si forma un par galvánico de dos metales y los coloca en un electrolito, entonces el metal con un potencial más negativo se convertirá en un ánodo protector y se destruirá, protegiendo al metal con un potencial menos negativo. Los protectores sirven esencialmente como fuentes portátiles de electricidad.

El magnesio, el aluminio y el zinc se utilizan como materiales principales para la fabricación de protectores. De una comparación de las propiedades del magnesio, aluminio y zinc, se puede ver que de los elementos considerados, el magnesio tiene la fuerza electromotriz más alta. Al mismo tiempo, una de las características prácticas más importantes de los protectores es el factor de eficiencia, que muestra la proporción de la masa de la banda de rodadura utilizada para obtener energía eléctrica en la cadena KPD protectores de magnesio y aleaciones de magnesio, rara vez superan el 50% c, en contraste con los protectores a base de Zn y Al con eficiencia. 90% o más.

Arroz. 2. Ejemplos de protectores de magnesio

Por lo general, las instalaciones de protección se utilizan para la protección catódica de tuberías que no tienen contactos eléctricos con comunicaciones extendidas adyacentes, secciones individuales de tuberías, así como tanques, carcasas protectoras de acero (cartuchos), tanques y tanques subterráneos, soportes y pilotes de acero, y otros objetos concentrados.

Al mismo tiempo, las unidades de la banda de rodadura son muy sensibles a errores en su ubicación y configuración. La selección o colocación incorrecta de los ajustes de la banda de rodadura da como resultado fuerte descenso su eficacia.

Protección contra la corrosión catódica

El método más común de protección electroquímica contra la corrosión de estructuras metálicas subterráneas es la protección catódica, realizada por polarización catódica de la superficie metálica protegida. En la práctica, esto se implementa conectando la tubería protegida al polo negativo de una fuente de CC externa, llamada estación de protección catódica. El polo positivo de la fuente se conecta mediante un cable a un electrodo adicional externo de metal, grafito o goma conductora. Este electrodo externo se coloca en el mismo ambiente corrosivo que el objeto protegido, en el caso de tuberías de campo subterráneas, en el suelo. Por lo tanto, se forma un circuito eléctrico cerrado: electrodo externo adicional - electrolito del suelo - tubería - cable de cátodo - fuente de corriente continua - cable de ánodo. Como parte de este circuito eléctrico, la tubería es el cátodo y un electrodo externo adicional conectado al polo positivo de la fuente de CC se convierte en el ánodo. Este electrodo se llama ánodo de tierra. El polo cargado negativamente de la fuente de corriente conectada a la tubería, en presencia de una puesta a tierra del ánodo externo, polariza catódicamente la tubería, mientras que el potencial de las secciones de ánodo y cátodo prácticamente se iguala.

Por lo tanto, el sistema de protección catódica consta de una estructura protegida, una fuente de corriente continua (estación de protección catódica), conexión a tierra del ánodo, líneas de conexión del ánodo y el cátodo, un medio conductor de electricidad (suelo) que los rodea, así como elementos del sistema de monitoreo: control y puntos de medición.

Protección contra la corrosión del drenaje

La protección del drenaje de las tuberías contra la corrosión por corrientes vagabundas se lleva a cabo mediante la eliminación dirigida de estas corrientes a la fuente o al suelo. La instalación de protección de drenaje puede ser de varios tipos: drenaje de tierra, recto, polarizado y reforzado.

Arroz. 3. Estación de protección de drenaje

El drenaje de la tierra se lleva a cabo conectando a tierra las tuberías con electrodos adicionales en los lugares de sus zonas de ánodo, drenaje directo, creando un puente eléctrico entre la tubería y el polo negativo de la fuente de corriente parásita, por ejemplo, una red ferroviaria electrificada. ferrocarril. El drenaje polarizado, a diferencia del drenaje directo, solo tiene conductividad unilateral, por lo tanto, cuando aparece un potencial positivo en los rieles, el drenaje se apaga automáticamente. En drenaje reforzado, adicionalmente se incluye en el circuito un convertidor de corriente, que permite aumentar la corriente de drenaje.