protectie catodica SCZ. Ce este protecția electrochimică și cum să alegeți o stație catodică

Coroziunea este o reacție chimică și electrochimică între un metal și mediul său, care provoacă deteriorarea acestuia. Curge cu viteze diferite, care pot fi reduse. Din punct de vedere practic, este de interes protecția catodică anticorozivă a structurilor metalice în contact cu solul, cu apa și cu mediile transportate. Suprafețele exterioare ale țevilor sunt afectate în special de influența solului și a curenților vagabonzi.

Pe plan intern, coroziunea depinde de proprietățile mediului. Dacă este un gaz, acesta trebuie curățat temeinic de umiditate și substanțe corozive: hidrogen sulfurat, oxigen etc.

Principiul de funcționare

Electroprocesează obiecte coroziunea chimică sunt mediul, metalul și interfețele dintre ele. Mediul, care este de obicei sol umed sau apă, are o conductivitate electrică bună. O reacție electrochimică are loc la interfața dintre aceasta și structura metalică. Dacă curentul este pozitiv (electrodul anod), ionii de fier trec în soluția înconjurătoare, ceea ce duce la o pierdere de masă metalică. Reacția este corozivă. Cu un curent negativ (electrod catod), aceste pierderi sunt absente, deoarece electronii trec în soluție. Metoda este utilizată în galvanizare pentru aplicarea acoperirilor de metale neferoase pe oțel.

Protecția la coroziune catodică se realizează atunci când obiectului din fier este aplicat un potențial negativ.

Pentru a face acest lucru, un electrod anod este plasat în pământ și un potențial pozitiv de la o sursă de alimentare este conectat la acesta. Minusul este alimentat obiectului protejat. Protecția catodic-anodică duce la distrugerea activă prin coroziune numai a electrodului anodic. Prin urmare, ar trebui schimbat periodic.

Efectul negativ al coroziunii electrochimice

Coroziunea structurilor poate apărea din acțiunea curenților vagabonzi proveniți din alte sisteme. Sunt utile pentru ținte, dar provoacă daune semnificative structurilor din apropiere. Curenții vagabonzi se pot răspândi de pe șinele vehiculelor electrificate. Se îndreaptă spre substație și ajung pe conducte. La părăsirea lor, se formează zone anodice, provocând coroziune intensă. Pentru protecție, se folosește drenajul electric - un drenaj special al curenților de la conductă la sursa lor. Aici este posibil și Pentru aceasta, este necesar să se cunoască magnitudinea curenților vagabonzi, care se măsoară cu dispozitive speciale.

Conform rezultatelor măsurători electrice este selectată metoda de protecție a conductei de gaz. Un remediu universal este metoda pasivă de contact cu solul folosind acoperiri izolante. Protecția catodă a unei conducte de gaz este o metodă activă.

Protecția conductelor

Structurile din pământ sunt protejate de coroziune dacă conectați minusul unei surse de curent continuu la ele și plus la electrozii anodici îngropați în apropiere în pământ. Curentul va curge către structură, protejând-o de coroziune. Astfel, se realizeaza protectia catodica a conductelor, rezervoarelor sau conductelor situate in pamant.

Electrodul anodului se va deteriora și trebuie înlocuit periodic. Pentru un rezervor umplut cu apă, electrozii sunt plasați în interior. În acest caz, lichidul va fi electrolitul, prin care curentul va trece de la anozi la suprafața recipientului. Electrozii sunt bine controlați și ușor de înlocuit. Este mai dificil să faci asta în pământ.

Alimentare electrică

În apropierea conductelor de petrol și gaze, în rețelele de încălzire și alimentare cu apă, pentru care este necesară protecție catodică, sunt instalate stații de la care se alimentează obiectele cu tensiune. Daca sunt amplasate in exterior, gradul lor de protectie trebuie sa fie de cel putin IP34. Oricare este potrivit pentru camere uscate.

Stațiile de protecție catodică pentru conductele de gaz și alte structuri mari au o capacitate de la 1 la 10 kW.

Parametrii lor energetici depind în primul rând de următorii factori:

• rezistență între sol și anod;
• conductivitatea electrică a solului;
• lungimea zonei de protecție;
• efectul izolator al acoperirii.

În mod tradițional, un convertor de protecție catodică este o instalație de transformator. Acum este înlocuit cu unul cu invertor, care are dimensiuni mai mici, stabilitate de curent mai bună și eficiență mai mare. În zonele importante se instalează controlere care au funcții de reglare a curentului și tensiunii, egalizarea potențialelor de protecție etc.

Echipamentul este disponibil pe piață în diferite versiuni. Pentru nevoi specifice, o furnizare Condiții mai bune exploatare.

Parametrii sursei de alimentare

Pentru a proteja împotriva coroziunii pentru fier, potențialul de protecție este de 0,44 V. În practică, ar trebui să fie mai mare din cauza influenței incluziunilor și a stării suprafeței metalice. Valoarea maximă este de 1 V. În prezența acoperirilor pe metal, curentul dintre electrozi este de 0,05 mA / m 2. Dacă izolația este ruptă, aceasta crește la 10 mA / m 2.

Protecția catodă este eficientă în combinație cu alte metode, deoarece se consumă mai puțină energie. Dacă pe suprafața structurii există un strat de vopsea și lac, doar locurile în care este deteriorat sunt protejate electrochimic.

Caracteristicile protecției catodice

1. Sursele de energie sunt stațiile sau generatoarele mobile.
2. Amplasarea comutatoarelor anodice de împământare depinde de specificul conductelor. Metoda de plasare poate fi distribuită sau concentrată, precum și situată la diferite adâncimi.
3. Materialul anodic este selectat cu o solubilitate scăzută, astfel încât să reziste 15 ani.
4. Se calculează potențialul câmpului de protecție pentru fiecare conductă. Nu este reglementat dacă nu există acoperiri de protecție pe structuri.

Cerințele standard ale Gazprom pentru protecție catodică

• Acțiune pe toată durata de viață a echipamentului de protecție.
• Protecție împotriva supratensiunii atmosferice.
• Amplasarea stației în box-box sau într-un design de sine stătător antivandal.
• Împământarea anodului este selectată în zonele cu o rezistență electrică minimă a solului.
• Caracteristicile traductorului sunt selectate ținând cont de îmbătrânirea stratului de protecție al conductei.

Protectie de protectie

Metoda este un tip de protecție catodică cu conectarea electrozilor dintr-un metal mai electronegativ printr-un mediu conductiv electric. Diferența constă în absența unei surse de energie. Protectorul ia coroziune prin dizolvarea într-un mediu conductiv electric.

După câțiva ani, anodul trebuie înlocuit pe măsură ce se epuizează.

Efectul anodului crește odată cu scăderea rezistenței sale de contact cu mediul. În timp, poate deveni acoperit cu un strat coroziv. Acest lucru duce la o defecțiune a contactului electric. Dacă anodul este plasat într-un amestec de sare care dizolvă produsele de coroziune, eficiența este crescută.

Efectul benzii de rulare este limitat. Raza de acțiune este determinată de rezistența electrică a mediului și diferența de potențial dintre

Protecția de protecție este utilizată în absența surselor de energie sau atunci când utilizarea acestora este nepractică din punct de vedere economic. De asemenea, este dezavantajos atunci când este utilizat în medii acide datorită vitezei mari de dizolvare a anozilor. Protectiile sunt instalate in apa, in pamant sau intr-un mediu neutru. Anozii din metal pur nu sunt de obicei fabricați. Dizolvarea zincului este neuniformă, magneziul se corodează prea repede și pe aluminiu se formează o peliculă puternică de oxid.

Materiale de protectie

Pentru ca protectorii să aibă proprietățile de performanță cerute, acestea sunt fabricate din aliaje cu următoarele adaosuri de aliere.

• Zn + 0,025-0,15% Cd + 0,1-0,5% Al - protectia echipamentelor in apa de mare.
• Al + 8% Zn + 5% Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (fracții de procent) - funcționarea structurilor în apă de mare curgătoare.
• Mg + 5-7% Al + 2-5% Zn - protectia structurilor mici din sol sau apa cu o concentratie scazuta de saruri.

Utilizarea necorespunzătoare a anumitor tipuri de protector duce la consecințe negative... Anozii de magneziu pot provoca fisurarea echipamentelor din cauza dezvoltării fragilizării hidrogenului.

Protecția catodică de protecție a îmbinării cu acoperiri anticorozive crește eficacitatea acesteia.

Distribuția curentului de protecție este îmbunătățită și sunt necesari mult mai puțini anozi. Un singur anod de magneziu protejează o conductă acoperită cu bitum pe o lungime de 8 km, iar una neacoperită de numai 30 m.

Protectie anticoroziva a caroseriilor

Dacă stratul de acoperire este rupt, grosimea caroseriei mașinii poate scădea în 5 ani la 1 mm, adică se poate coroda în întregime. Refacerea stratului protector este importantă, dar pe lângă aceasta există o modalitate de a opri complet procesul de coroziune folosind protecție catodică. Dacă transformați corpul într-un catod, coroziunea metalului se oprește. Anozii pot fi orice suprafețe conductoare situate în apropiere: plăci metalice, buclă de pământ, caroserie de garaj, suprafață de drum udă. În acest caz, eficacitatea protecției crește odată cu creșterea zonei anozilor. Dacă anodul este o suprafață de drum, se folosește o „coadă” de cauciuc metalizat pentru contactul cu acesta. Este plasat pe roți pentru o mai bună stropire. „Coada” este izolată de corp.

Plus este conectat la anod baterie printr-un rezistor de 1 kΩ și un LED în serie cu acesta. Când circuitul este închis prin anod, când minusul este conectat la corp, în modul normal LED-ul abia luminează. Dacă arde puternic, atunci a avut loc un scurtcircuit în circuit. Cauza trebuie găsită și eliminată.

Pentru protecție, o siguranță trebuie instalată în serie în circuit.

Când mașina se află în garaj, este conectată la anodul de împământare. În timpul mișcării, legătura are loc prin „coadă”.

Concluzie

Protecția catodică este o modalitate de a crește fiabilitatea operațională a conductelor subterane și a altor structuri. În acest caz, ar trebui să se țină seama de impactul negativ asupra conductelor învecinate din cauza curenților vagabonzi.

Coroziunea conductelor subterane și protecția împotriva acesteia

Coroziunea conductelor subterane este unul dintre principalele motive ale depresurizării acestora din cauza formării de caverne, fisuri și rupturi. Coroziunea metalelor, de ex. oxidarea lor este tranziția atomilor de metal dintr-o stare liberă la una legată chimic, ionică. În acest caz, atomii de metal își pierd electronii, iar oxidanții îi acceptă. Pe o conductă subterană din cauza eterogenității metalului conductei și datorită eterogenității solului (ca în proprietăți fizice, aceeași compoziție chimică) există zone cu potențial electrod diferit, ceea ce determină formarea coroziunii galvanice. Cele mai importante tipuri de coroziune sunt: ​​de suprafață (continuă pe toată suprafața), locală sub formă de gropi, pitting, fisurare prin coroziune de oboseală. Ultimele două tipuri de coroziune reprezintă cel mai mare pericol pentru conductele subterane. Coroziunea la suprafață are ca rezultat doar rareori daune, în timp ce zâmbiturile cauzează cel mai mare număr de daune. Situatia coroziva in care o conducta metalica se afla in pamant depinde de un numar mare de factori legati de conditiile solului si climatice, de caracteristicile traseului si de conditiile de functionare. Acești factori includ:

• umiditatea solului,
• compoziția chimică a solului,
• aciditatea electrolitului măcinat,
• structura solului,
• temperatura gazului transportat

Cea mai puternică manifestare negativă a curenților vagabonzi din pământ, cauzate de transportul feroviar electrificat de curent continuu, este distrugerea electro-corozivă a conductelor. Intensitatea curenților vagabonzi și efectul acestora asupra conductelor subterane depinde de factori precum:

• rezistență de tranziție șină-sol;
• rezistența longitudinală a șinelor de rulare;
• distanta dintre statiile de tractiune;
• consumul de curent al trenurilor electrice;
• numărul și secțiunea conductelor de aspirație;
• rezistența electrică specifică a solului;
• distanța și amplasarea conductei în raport cu traseul;
• rezistența tranzitorie și longitudinală a conductei.

Trebuie remarcat faptul că curenții vagabonzi din zonele catodice au un efect de protecție asupra structurii, prin urmare, în astfel de locuri, protecția catodică a conductei poate fi efectuată fără costuri mari de capital.

Metodele de protecție a conductelor metalice subterane de coroziune sunt împărțite în pasive și active.

Metoda pasivă de protecție împotriva coroziunii implică crearea unei bariere impenetrabile între metalul conductei și solul înconjurător. Acest lucru se realizează prin aplicarea de acoperiri speciale de protecție pe țeavă (bitum, smoală de gudron de cărbune, benzi polimerice, rășini epoxidice etc.).

În practică, nu este posibil să se realizeze continuitatea completă a stratului izolator. Diferite tipuri de acoperire au o permeabilitate de difuzie diferită și, prin urmare, asigură o izolație diferită a țevii mediu inconjurator... În timpul construcției și exploatării, în stratul izolator apar crăpături, fiere, adâncituri și alte defecte. Cele mai periculoase sunt prin deteriorarea stratului de protecție, unde, în practică, are loc coroziunea solului.

Deoarece metoda pasivă nu reușește să efectueze protectie deplina conductă împotriva coroziunii, în același timp se aplică protecție activă asociată cu controlul proceselor electrochimice care au loc la limita conductei de metal și electrolit de pământ. O astfel de protecție se numește protecție completă.

O metodă activă de protecție împotriva coroziunii este realizată prin polarizare catodică și se bazează pe o scădere a vitezei de dizolvare a metalului, deoarece potențialul său de coroziune se schimbă la mai mult. valori negative decât potenţialul natural. Sa constatat experimental că valoarea potențialului de protecție catodic al oțelului este minus 0,85 volți în raport cu electrodul de referință cu sulfat de cupru. Deoarece potențialul natural al oțelului în sol este aproximativ egal cu -0,55 ... -0,6 volți, atunci pentru implementarea protecției catodice este necesar să se deplaseze potențialul de coroziune cu 0,25 ... 0,30 volți în direcția negativă.

Aplicând un curent electric între suprafața metalică a conductei și sol, este necesar să se realizeze o reducere a potențialului în locurile defecte ale izolației conductei la o valoare sub criteriul potențialului de protecție egal cu 0,9 V. Ca urmare, rata de coroziune este semnificativ redusă.

2. Instalatii de protectie catodica
Protecția catodică a conductelor poate fi realizată în două moduri:

• utilizarea anozilor-protectori sacrificiali de magneziu (metoda galvanică);
• utilizarea surselor externe de curent continuu, al căror minus este conectat la conductă, iar plusul la împământarea anodului (metoda electrică).

Metoda galvanică se bazează pe faptul că diferitele metale din electrolit au potențiale diferite ale electrodului. Dacă formați o pereche galvanică de două metale și le plasați într-un electrolit, atunci metalul cu un potențial mai negativ va deveni anod și va fi distrus, protejând astfel metalul cu un potențial mai puțin negativ. În practică, protectorii din aliaje de magneziu, aluminiu și zinc sunt utilizați ca anozi galvanici de sacrificiu.

Utilizarea protecției catodice cu protectori este eficientă numai în soluri cu rezistență scăzută (până la 50 Ohm-m). În solurile cu rezistență ridicată, această metodă nu asigură protecția necesară. Protecția catodică prin surse externe de curent este mai complexă și laborioasă, dar depinde puțin de rezistivitate sol și are o resursă energetică nelimitată.

Ca surse de curent continuu, se folosesc de obicei convertoare de diferite modele, alimentate de la o rețea de curent alternativ. Convertizoarele vă permit să reglați curentul de protecție pe o gamă largă, asigurând protecția conductei în orice condiții.

Liniile aeriene 0,4 sunt folosite ca surse de energie pentru instalatiile de protectie catodica; 6; 10 kV. Curentul de protecție impus conductei de la convertor și care creează o diferență de potențial „țeavă-sol” este distribuit neuniform pe lungimea conductei. Prin urmare, valoarea maximă absolută a acestei diferențe este situată în punctul de conectare al sursei de curent (punctul de drenaj). Odată cu distanța față de acest punct, diferența de potențial „țeavă-sol” scade. Supraestimarea excesivă a diferenței de potențial afectează negativ aderența acoperirii și poate provoca saturarea cu hidrogen a metalului conductei, ceea ce poate duce la fisurarea hidrogenului. Protecția catodă este una dintre metodele de combatere a coroziunii metalelor în medii chimice agresive. Se bazează pe transferul unui metal dintr-o stare activă într-o stare pasivă și menținerea acestei stări cu ajutorul unui curent catodic extern. Pentru a proteja conductele subterane de coroziune, de-a lungul traseului apariției acestora sunt construite stații de protecție catodică (CPS). RMS include o sursă de curent continuu (instalație de protecție), împământare anod, un punct de control și măsurare, fire și cabluri de conectare. In functie de conditii, instalatiile de protectie pot fi alimentate de la un curent alternativ 0,4; 6 sau 10 kV sau din surse autonome. La protejarea conductelor cu mai multe linii așezate pe același coridor, pot fi instalate mai multe instalații și pot fi construite mai multe legături anodice. Totuși, având în vedere că în timpul întreruperilor în funcționarea sistemului de protecție, din cauza diferenței de potențial natural al conductelor conectate printr-un jumper oarbă, se formează cupluri galvanice puternice, conducând la coroziune intensă, racordarea conductelor la instalație trebuie efectuată. prin blocuri speciale de protecție a articulațiilor. Aceste blocuri nu numai că separă țevile unele de altele, dar vă permit și să setați potențialul optim pe fiecare țeavă. Ca surse de curent continuu pentru protectia catodica la RMS se folosesc in principal convertoare care sunt alimentate de la o retea de frecventa industriala de 220 V. Reglarea tensiunii de ieșire a convertorului se realizează manual, prin comutarea robinetelor înfășurării transformatorului, sau automat, folosind supape controlate (tiristoare). Dacă instalațiile de protecție catodică funcționează în condiții variabile în timp, care pot fi cauzate de influența curenților vagabonzi, modificări ale rezistivității solului sau alți factori, atunci este recomandabil să se asigure convertizoarelor cu reglare automată a tensiunii de ieșire. Reglarea automată se poate realiza prin potențialul structurii protejate (convertoare potențiostate) sau prin curentul de protecție (convertoare galvanostate).

3. Instalatii de protectie a drenajului

Drenajul electric este cel mai simplu tip de protecție activă care nu necesită o sursă de curent, deoarece conducta este conectată electric la șinele de tracțiune ale sursei de curent parazit. Sursa curentului de protecție este diferența de potențial dintre conductă și șină rezultată din funcționarea rețelei electrificate. transport feroviarși prezența unui câmp de curenți vagabonzi. Fluxul curentului de scurgere creează deplasarea potențială necesară în conducta îngropată. De regulă, siguranțele sunt utilizate ca dispozitiv de protecție, cu toate acestea, se folosesc și întrerupătoare automate de sarcină maximă cu revenire, adică refacerea circuitului de drenaj după ce curentul periculos pentru elementele instalației a scăzut. Ca element polarizat, se folosesc blocuri de supape asamblate din mai multe diode de siliciu de avalanșă conectate în paralel. Reglarea curentului în circuitul de drenaj se realizează prin schimbarea rezistenței în acest circuit prin comutarea rezistențelor active. Dacă utilizarea drenurilor electrice polarizate este ineficientă, atunci se folosesc drenuri electrice întărite (forțate), care este o instalație de protecție catodică, șinele unei căi ferate electrificate sunt folosite ca electrod de împământare anod. Curentul de drenaj forțat care funcționează în modul de protecție catodică nu trebuie să depășească 100A, iar utilizarea lui nu trebuie să conducă la apariția unor potențiale pozitive ale șinelor în raport cu sol, pentru a exclude coroziunea șinelor și a elementelor de fixare a șinelor, precum și a structurile anexate acestora.

Protecția electrică de drenaj poate fi conectată la rețeaua feroviară direct doar la punctele mijlocii ale transformatoarelor de inductă de linie prin două până la al treilea punct de inductie. Conectarea mai frecventă este permisă dacă în circuitul de scurgere este inclus un dispozitiv de protecție special. Ca un astfel de dispozitiv, poate fi utilizată o bobină, a cărei rezistență totală de intrare la curentul de semnal al sistemului de semnalizare al sistemului principal de semnalizare feroviară cu o frecvență de 50 Hz este de cel puțin 5 ohmi.

4. Instalaţii de protecţie galvanică

Instalatiile de protectie galvanica (instalatii de protectie) sunt folosite pentru protectia catodica a structurilor metalice subterane in cazurile in care utilizarea instalatiilor alimentate cu surse externe de energie nu este fezabila din punct de vedere economic: absenta liniilor electrice, lungimea scurta a obiectului etc.

În mod obișnuit, dispozitivele de protecție sunt utilizate pentru protecția catodică a următoarelor structuri subterane:

• rezervoare și conducte care nu au contacte electrice cu comunicații lungi adiacente;
• secțiuni separate de conducte care nu sunt prevăzute cu un nivel suficient de protecție împotriva convertoarelor;
• secțiuni de conducte izolate electric de conducta principală prin îmbinări izolatoare;
• carcase de protecție din oțel (cartușe), rezervoare și containere subterane, suporturi și piloți din oțel și alte obiecte concentrate;
• porţiunea liniară a conductelor principale aflate în construcţie înainte de punerea în funcţiune a instalaţiilor de protecţie catodică permanentă.

Destul protectie eficienta instalațiile benzii de rulare pot fi efectuate în soluri cu o rezistență electrică specifică de cel mult 50 ohmi.

5. Instalatii cu anozi extinsi sau repartizati.

După cum sa menționat deja, atunci când se utilizează schema tradițională de protecție catodică, distribuția potențialului de protecție de-a lungul conductei este neuniformă. Distribuția neuniformă a potențialului de protecție duce atât la protecție excesivă în apropierea punctului de drenaj, de exemplu. la consumul neproductiv de energie și la o scădere a zonei de protecție a instalației. Acest dezavantaj poate fi evitat prin utilizarea unei scheme cu anozi extinsi sau distribuiți. Schema tehnologică a ECP cu anozi distribuiți permite creșterea lungimii zonei de protecție în comparație cu schema de protecție catodică cu anozi concentrați și oferă, de asemenea, o distribuție mai uniformă a potențialului de protecție. Atunci când se utilizează schema tehnologică a ZHZ cu anozi distribuiți, pot fi utilizate diverse configurații de împământare a anodului. Cea mai simplă este schema cu împământare anodică, instalată uniform de-a lungul conductei de gaz. Reglarea potențialului de protecție se realizează prin schimbarea curentului de împământare anodului folosind o rezistență de reglare sau orice alt dispozitiv care asigură o modificare a curentului în limitele cerute. În cazul realizării de împământare de la mai mulți electrozi de împământare, curentul de protecție poate fi reglat prin schimbarea numărului de electrozi de împământare incluși. În general, electrozii de masă cei mai apropiați de convertor trebuie să aibă o rezistență de contact mai mare. Protecție de protecție Protecția electrochimică folosind protectori se bazează pe faptul că, datorită diferenței de potențial dintre protector și metalul protejat într-un mediu electrolitic, metalul este restaurat și corpul protector se dizolvă. Deoarece cea mai mare parte a structurilor metalice din lume este făcută din fier, metalele cu un potențial de electrod mai negativ decât fierul pot fi folosite ca protector. Există trei dintre ele - zinc, aluminiu și magneziu. Principala diferență dintre protectorii cu magneziu este cea mai mare diferență de potențial dintre magneziu și oțel, care are un efect benefic asupra razei de acțiune de protecție, care este de la 10 la 200 m, ceea ce permite utilizarea mai puține protectori cu magneziu decât protectorii cu zinc și aluminiu. În plus, magneziu și aliaje de magneziu, spre deosebire de zinc și aluminiu, nu există polarizare, însoțită de o scădere a transferului de curent. Această caracteristică determină aplicarea principală a protectorilor de magneziu pentru protecția conductelor subterane în soluri cu rezistivitate ridicată.

Pagina 1

Protecția catodică a conductei de gaz trebuie să funcționeze fără întrerupere. Pentru fiecare RMS se stabilește un anumit mod, în funcție de condițiile de funcționare a acestuia. În timpul funcționării stației catodice, se ține un jurnal al parametrilor ei electrici și al funcționării sursei de curent. De asemenea, este necesar să se monitorizeze constant împământarea anodului, a cărui stare este determinată de valoarea curentului RMS.

Caracteristicile stării stratului de protecție și conductivitatea acestuia.

Protecția catodică a conductei de gaz trebuie să funcționeze fără întrerupere. Pe tronsoanele de traseu cu întreruperi în alimentarea cu energie electrică timp de câteva ore pe zi se folosesc baterii care protejează în perioada de întrerupere a curentului. Capacitatea acumulatorului este determinată de valoarea curentului de protecție RMS.

Protecția catodă a conductelor de gaz împotriva curenților vagabonzi sau a coroziunii solului se realizează folosind o constantă curent electric sursă externă. Polul negativ al sursei de curent este conectat la conducta de gaz protejată, iar polul pozitiv la o masă specială - anodul.

Protecția catodă a conductelor de gaz împotriva coroziunii se realizează datorită polarizării lor catodice folosind o sursă de curent externă.

Influența protecției catodice a conductelor de gaz asupra liniilor feroviare ale căilor ferate.

Pentru protecția catodică a unei conducte de gaz se folosesc dispozitive standard pentru instalații electrice și dispozitive speciale de măsurare a coroziunii și auxiliare. Pentru a măsura diferența de potențial, se utilizează o structură subterană - pământ, care este unul dintre criteriile de evaluare a riscului de coroziune și a prezenței protecției, voltmetre cu o valoare mare a rezistenței interne cu 1 pe scară, astfel încât includerea lor în circuitul de măsurare nu încalcă distribuția potențială în acesta din urmă. Această cerință se datorează atât rezistenței interne ridicate a structurii subterane - sistem de pământ, cât și dificultății de a crea o rezistență scăzută la pământ la punctul de contact al electrodului de măsurare cu pământul, mai ales când se folosesc electrozi nepolarizabili. Pentru a obține un circuit de măsurare cu o rezistență mare de intrare, se folosesc potențiometre și voltmetre de înaltă rezistență.

Pentru stațiile de protecție catodică a conductelor de gaz ca sursă de energie electrică, se recomandă utilizarea pilelor de combustie la temperatură înaltă cu electrod ceramic. Astfel de celule de combustibil pot perioadă lungă de timp sa lucreze la traseul gazoductului, alimentarea cu energie electrica a statiei de protectie catodica, precum si a locuintelor reparatorilor de linie, sisteme de semnalizare si automatizari pentru controlul parcurilor. Această metodă de alimentare cu energie a structurilor și instalațiilor liniare pe o conductă de gaz, care nu necesită multă putere, simplifică foarte mult întreținerea.

Foarte des, parametrii protecției catodice a conductelor de gaz, obținuți prin calcul, diferă semnificativ de parametrii RMS obținuți în practică prin intermediul măsurătorilor. Acest lucru se datorează imposibilității de a lua în considerare întreaga varietate de factori care afectează conditii naturale asupra parametrilor de protectie.

A. G. Semenov, general director, Societate mixtă Elkon, G. Chişinău; L. NS. Sysa, conducere inginer pe ECP, NPK "Vector", G. Moscova

Introducere

Statiile de protectie catodica (SKZ) sunt un element necesar al sistemului de protectie electrochimica (sau catodica) (ECP) a conductelor subterane impotriva coroziunii. Atunci când aleg un VHC, cel mai adesea aceștia pornesc de la cel mai mic cost, comoditatea serviciilor și calificările personalului lor de service. Calitatea echipamentului achiziționat este de obicei dificil de evaluat. Autorii propun să ia în considerare parametrii tehnici ai SCZ indicați în pașapoarte, care determină cât de bine va fi îndeplinită sarcina principală de protecție catodică.

Autorii nu și-au propus să se exprime strict limbaj științificîn definirea conceptelor. În procesul de comunicare cu personalul serviciilor ECP, ne-am dat seama că este necesar ca acești oameni să ajute la organizarea termenilor și, mai important, să le dea o idee despre ceea ce se întâmplă atât în ​​rețeaua electrică, cât și în VHC în sine.

SarcinăECP

Protecția catodică se realizează atunci când un curent electric curge din RMS printr-un circuit electric închis format din trei rezistențe conectate în serie:

· Rezistența solului între conductă și anod; I rezistența la împrăștiere a anodului;

· Rezistenta de izolare a conductelor.

Rezistența solului dintre țeavă și anod poate varia foarte mult în funcție de compoziție și de condițiile externe.

Anodul este o parte importantă a sistemului ECP și servește ca element consumabil, a cărui dizolvare oferă însăși posibilitatea implementării ECP. Rezistența sa crește constant în timpul funcționării datorită dizolvării, scăderii suprafeței efective a suprafeței de lucru și formării de oxizi.

Luați în considerare conducta metalică în sine, care este elementul ECP protejat. Conducta metalica este acoperita cu izolatie la exterior, in care se formeaza fisuri in timpul functionarii din cauza vibratiilor mecanice, schimbarilor sezoniere si zilnice de temperatura etc. Umiditatea pătrunde prin fisurile formate în izolația hidraulică și termică a conductei și metalul conductei intră în contact cu pământul, formând astfel o pereche galvanică, care favorizează îndepărtarea metalului din conductă. Cu cât mai multe fisuri și dimensiunile lor, cu atât mai mult metal este transportat. Astfel, apare coroziunea galvanică, în care curge un curent de ioni metalici, adică. electricitate.

Din moment ce curentul curge, a apărut o idee minunată de a lua o sursă de curent externă și de a o porni pentru a face față chiar acestui curent, datorită căruia are loc îndepărtarea metalului și coroziunea. Dar se pune întrebarea: care este dimensiunea acestui curent creat de om? Se pare că plus sau minus dă un curent de îndepărtare a metalului zero. Și cum să măsori acest curent? Analiza a arătat că tensiunea dintre teava metalicași solul, adică pe ambele părți ale izolației trebuie să fie între -0,5 și -3,5 V (această tensiune se numește potențial de protecție).

SarcinăVHC

Sarcina SCZ nu este doar de a furniza curentul în circuitul ECP, ci și de a-l menține astfel încât potențialul de protecție să nu depășească cadrul acceptat.

Deci, dacă izolația este nouă și nu a avut timp să se deterioreze, atunci rezistența sa la curentul electric este mare și este necesar un curent mic pentru a menține potențialul necesar. Pe măsură ce izolația îmbătrânește, rezistența sa scade. În consecință, curentul de compensare necesar de la RMS crește. Va crește și mai mult dacă apar fisuri în izolație. Stația trebuie să fie capabilă să măsoare potențialul de protecție și să își modifice curentul de ieșire în consecință. Și nimic mai mult, din punctul de vedere al sarcinii ECP, nu este necesar.

ModurimuncăVHC

Există patru moduri de funcționare ale ECP:

· Fără stabilizarea valorilor de ieșire ale curentului sau tensiunii;

· I stabilizarea tensiunii de iesire;

· Stabilizarea curentului de iesire;

· I stabilizarea potenţialului de protecţie.

Să spunem imediat că, în intervalul acceptat de modificări ale tuturor factorilor de influență, sarcina ECP este pe deplin asigurată numai atunci când este utilizat al patrulea mod. Care este acceptat ca standard pentru modul de operare al RMS.

Senzorul de potențial oferă stației informații despre nivelul potențialului. Stația își schimbă curentul în direcția dorită. Problemele încep din momentul în care este necesară instalarea acestui senzor foarte potențial. Trebuie instalat într-un anumit loc calculat, trebuie să săpați un șanț pentru cablul de conectare între stație și senzor. Oricine a făcut vreo comunicare în oraș știe ce bătaie de cap este. În plus, senzorul necesită întreținere periodică.

În condițiile în care apar probleme cu modul de funcționare cu părere potențial, procedați după cum urmează. La utilizarea celui de-al treilea mod, se presupune că starea de izolare pe termen scurt se schimbă puțin și rezistența acesteia rămâne practic stabilă. Prin urmare, este suficient să se asigure că un curent stabil trece printr-o rezistență de izolație stabilă și se obține un potențial de protecție stabil. Pe termen mediu și lung, un tușier special pregătit poate face ajustările necesare. Primul și al doilea mod nu impun cerințe ridicate pentru RMS. Aceste stații se dovedesc a fi simple în execuție și, în consecință, ieftine, atât în ​​fabricație, cât și în exploatare. Aparent, această împrejurare determină utilizarea unui astfel de SCZ în ECP a obiectelor situate în condiții de activitate corozivă scăzută a mediului. Daca conditiile exterioare (starea de izolare, temperatura, umiditate, curenti vagabonzi) se schimba la limitele cand se formeaza un regim inacceptabil la obiectul protejat, aceste statii nu isi pot indeplini sarcina. Pentru ajustarea modului lor, este necesară prezența frecventă a personalului de întreținere, în caz contrar sarcina ECP este îndeplinită parțial.

SpecificațiiVHC

În primul rând, VHC trebuie selectat pe baza cerințelor stabilite în documentele de reglementare. Și, probabil, cel mai important lucru în acest caz va fi GOST R 51164-98. În Anexa I la acest document se precizează că randamentul stației trebuie să fie de cel puțin 70%. Nivelul zgomotului industrial generat de RMS nu trebuie să fie mai mare decât valorile specificate de GOST 16842, iar nivelul armonicilor la ieșire ar trebui să corespundă cu GOST 9.602.

Pașaportul SKZ indică de obicei: I puterea nominală de ieșire;

Eficiență la puterea nominală de ieșire.

Puterea nominală de ieșire - puterea pe care o poate furniza stația la sarcina nominală. De obicei, această sarcină este de 1 ohm. Eficiența este definită ca raportul dintre puterea nominală de ieșire și puterea activă consumată de stație în modul nominal. Și în acest mod, eficiența este cea mai mare pentru orice stație. Cu toate acestea, majoritatea VHC-urilor sunt departe de a funcționa într-un mod nominal. Factorul de sarcină de putere variază de la 0,3 la 1,0. În acest caz, eficiența reală pentru majoritatea stațiilor produse astăzi va scădea vizibil odată cu scăderea puterii de ieșire. Acest lucru este vizibil în special pentru transformatorul RMS cu utilizarea tiristoarelor ca element de reglare. Pentru RMS fără transformator (de înaltă frecvență), scăderea eficienței cu scăderea puterii de ieșire este semnificativ mai mică.

Vederea generală a schimbării eficienței pentru RMS a diferitelor modele poate fi văzută în figură.

Din fig. se vede ca daca folosesti o statie, de exemplu, cu o eficienta nominala de 70%, atunci fii pregatit pentru faptul ca ai irosit inca 30% din energia electrica primita din retea. Și aceasta este cea mai bună putere nominală de ieșire.

Cu o putere de ieșire de 0,7 din valoarea nominală, ar trebui să fii pregătit pentru faptul că pierderile de energie vor fi egale cu energia utilă cheltuită. Unde se pierde atât de multă energie:

Pierderi ohmice (de căldură) în înfășurările transformatoarelor, bobinelor și în elementele active ale circuitului;

· Consumul de energie pentru funcționarea schemei de control al stației;

· Pierderi de energie sub formă de emisie radio; pierderile de energie ale pulsațiilor curentului de ieșire al stației la sarcină.

Această energie este radiată în sol de la anod și nu produce muncă utilă. Prin urmare, este atât de necesară utilizarea stațiilor cu un coeficient de ondulare scăzut, altfel se irosește energie scumpă. Nu este suficient ca la niveluri ridicate de ondulare și emisie radio, pierderile de energie electrică să crească, dar în plus, această energie împrăștiată inutil interferează cu funcționarea normală a unui număr mare de echipamente electronice situate în apropiere. Puterea totală necesară este, de asemenea, indicată în pașaportul SKZ, să încercăm să ne dăm seama cu acest parametru. SKZ preia energie din rețeaua electrică și o face în fiecare unitate de timp cu o asemenea intensitate încât i-am permis să facă cu butonul de reglare de pe panoul de control al stației. Desigur, este posibil să se preia energie din rețea cu o putere care nu depășește puterea chiar a acestei rețele. Și dacă tensiunea din rețea se modifică sinusoidal, atunci capacitatea noastră de a prelua energie din rețea se schimbă sinusoidal de 50 de ori pe secundă. De exemplu, în momentul în care tensiunea rețelei trece de zero, nu poate fi luată energie de la ea. Cu toate acestea, când unda sinusoidală de tensiune atinge maximul, atunci în acest moment capacitatea noastră de a prelua energie din rețea este maximă. În orice alt moment, această oportunitate este mai mică. Astfel, se dovedește că în orice moment puterea rețelei diferă de puterea ei la ora vecină. Aceste valori ale puterii se numesc putere instantanee la un moment dat în timp și este dificil să se opereze cu un astfel de concept. Prin urmare, am convenit asupra conceptului de așa-numită putere efectivă, care este determinată dintr-un proces imaginar în care o rețea cu o schimbare de tensiune sinusoidală este înlocuită cu o rețea cu tensiune constantă. Când am calculat valoarea acestei tensiuni constante pentru rețelele noastre electrice, am obținut 220 V - a fost numită tensiune efectivă. Și valoarea maximă a sinusoidei tensiunii a fost numită tensiune de amplitudine și este egală cu 320 V. Prin analogie cu tensiunea, a fost introdus conceptul valorii efective a curentului. Produsul valorii tensiunii efective cu valoarea curentului efectiv se numește consumul total de energie, iar valoarea acestuia este indicată în pașaportul RMS.

Și întreaga putere din RMS în sine nu este utilizată pe deplin, deoarece conține diverse elemente reactive care nu irosesc energie, dar o folosesc, așa cum ar fi, pentru a crea condiții pentru ca restul energiei să treacă în sarcină și apoi să returneze această energie de reglare înapoi în rețea. Această energie returnată se numește energie reactivă. Energia care este transferată la sarcină este energie activă. Un parametru care indică relația dintre energia activă care trebuie transferată la sarcină și plin de energie furnizat către RMS se numește factor de putere și este indicat în pașaportul stației. Și dacă ne potrivim capacitățile cu capacitățile rețelei de alimentare, de exemplu. sincron cu modificarea sinusoidală a tensiunii rețelei, luăm putere de la ea, atunci un astfel de caz se numește ideal și factorul de putere al RMS care funcționează cu rețeaua în acest fel va fi egal cu unitatea.

Stația trebuie să transmită cât mai eficient energia activă pentru a crea un potențial de protecție. Eficiența cu care VHC face acest lucru și este evaluată prin coeficient acțiune utilă... Câtă energie cheltuiește depinde de metoda de transfer de energie și de modul de funcționare. Fără a intra în acest domeniu vast pentru discuții, să spunem doar că transformatorul și transformatorul tiristor RMS și-au atins limita de îmbunătățire. Nu au resursele necesare pentru a-și îmbunătăți calitatea muncii. Viitorul aparține SCZ de înaltă frecvență, care în fiecare an devin mai fiabile și mai ușor de întreținut. În ceea ce privește eficiența și calitatea muncii lor, ei își depășesc deja predecesorii și au o marjă mare de îmbunătățire.

Consumatorproprietăți

Proprietățile de consum ale unui astfel de dispozitiv precum VMS includ următoarele:

1. Dimensiuni (editare), greutatea și putere. Probabil, nu este necesar să spunem că, cu cât stația este mai mică și mai ușoară, cu atât costul transportului și instalării acesteia este mai mic, atât în ​​timpul instalării, cât și în timpul reparației.

2. Mentenabilitatea. Este foarte important să poți înlocui rapid o stație sau un ansamblu pe șantier. Cu reparații ulterioare în laborator, de ex. principiul modular al construirii VMS.

3. Comoditate v întreținere. Comoditatea în service, pe lângă ușurința transportului și reparației, este determinată, în opinia noastră, după cum urmează:

disponibilitatea tuturor indicatorilor și instrumentelor de măsurare necesare, disponibilitatea posibilității telecomandăși urmărirea modului de operare al RMS.

concluzii

Pe baza celor de mai sus, se pot trage câteva concluzii și recomandări:

1. Stațiile de transformare și tiristoare-transformatoare sunt iremediabil depășite din toate punctele de vedere și nu îndeplinesc cerințele moderne, în special în domeniul economisirii energiei.

2. O stație modernă ar trebui să aibă:

· Eficiență ridicată în toată gama de sarcini;

· Factorul de putere (cos I) nu mai mic de 0,75 în întregul domeniu de sarcină;

· Coeficientul de ondulare a tensiunii de ieșire nu mai mult de 2%;

· Gama de reglare a curentului si tensiunii de la 0 la 100%;

· Corp ușor, durabil și de dimensiuni mici;

· Principiul construcției modulare, de ex. au o întreținere ridicată;

· I eficienta energetica.

Alte cerințe pentru stațiile de protecție catodică, cum ar fi protecția la suprasarcină și scurtcircuite; întreținerea automată a unui anumit curent de sarcină - și alte cerințe sunt în general acceptate și obligatorii pentru toate RMS.

În concluzie, oferim consumatorilor un tabel care compară parametrii principalelor stații de protecție catodică produse și utilizate în prezent. Pentru comoditate, tabelul prezintă stații de aceeași putere, deși mulți producători pot oferi o gamă întreagă de stații produse.

A.I. Heifetz, șeful Serviciului de protecție electrochimică,
SA „Rețeaua de încălzire din Sankt Petersburg”, Sankt Petersburg

Introducere

Protecția conductelor rețelelor de încălzire împotriva coroziunii este o sarcină foarte importantă, de soluția căreia depinde în mare măsură fiabilitatea funcționării întregului sistem centralizat de alimentare cu căldură. La Sankt Petersburg, prevalează retea de incalzire așezare subterană, care se operează în condiții corozive, datorită atât unei rețele dense de comunicații subterane de lungă lungime și transport electrificat dezvoltat, cât și a saturării solurilor și solurilor cu umiditate și reactivi chimici. Există două metode principale de protejare a metalelor împotriva coroziunii: pasivă este aplicarea de acoperiri izolatoare pe suprafața lor și activă este utilizarea mijloacelor de protecție electrochimică.

Un pic de teorie

Structuri metalice operate în medii diferite(în atmosferă, apă, sol), sunt expuse efectelor distructive ale acestui mediu. Distrugerea unui metal din cauza interacțiunii sale cu mediul extern se numește coroziune. Esența procesului de coroziune este îndepărtarea atomilor din rețeaua metalică, care poate avea loc în două moduri și, prin urmare, distinge doar între coroziunea chimică și cea electrochimică.

Coroziunea este chimică dacă, după ruperea unei legături metalice, atomii de metal sunt legați direct legătură chimică cu acei atomi sau grupuri de atomi care fac parte din agenții de oxidare care iau electronii de valență ai metalului. Procesul are loc fără participarea electronilor liberi și nu este însoțit de apariția unui curent electric. Un exemplu este formarea depunerilor în timpul interacțiunii materialelor pe bază de fier la temperaturi ridicate cu oxigenul.

Coroziunea este electrochimică dacă un ion metalic încărcat pozitiv iese din rețeaua metalică, de exemplu. cationul intră într-o legătură nu cu agentul de oxidare, ci cu alte componente ale mediului corosiv, iar electronii eliberați în timpul formării cationului sunt transferați la agentul de oxidare. În coroziunea electrochimică, îndepărtarea atomilor din rețeaua metalică se realizează nu ca urmare a unuia, ca în coroziunea chimică, ci a doi independenți, dar conjugați. procese electrochimice: anodic (tranziția cationilor metalici „prinși” în soluție) și catodic (legarea electronilor eliberați de către oxidant). Agenții de oxidare sunt ionii de hidrogen, care se găsesc oriunde este prezentă apă, și moleculele de oxigen. Coroziunea electrochimică este însoțită de apariția unui curent electric.

Conductele de încălzire sunt obiecte lungi și diferitele lor secțiuni nu sunt în interior condiții egale din punctul de vedere al desfăşurării proceselor de coroziune. Solurile și terenurile absorb precipitațiile atmosferice și topesc apa în moduri diferite și au permeabilitate diferită la aer. Rezistivitatea electrică a solurilor este, de asemenea, diferită; este valoarea sa (cu cât este mai mică, cu atât mai periculoasă) caracterizează agresivitatea corozivă a mediului. Ca rezultat, se formează secțiuni de-a lungul suprafeței conductelor în care se desfășoară predominant reacții anodice sau catodice. Conductivitate electrică metalul este foarte mare, electronii sunt redistribuiți aproape instantaneu din locurile în care are loc reacția anodică în locurile în care se desfășoară cea catodică (Fig. 1). De fapt, există asemănări de celule galvanice, baterii, în care rolul electrolitului este jucat de sol, iar circuitul extern este o structură metalică subterană. Zonele anodice sunt electrodul pozitiv ("+"), iar zonele catodice sunt electrodul negativ ("-"). Când un curent electric curge în zonele anodice, atomii sunt eliberați continuu din rețeaua metalică în Mediul extern, adică dizolvarea metalului.

Un pericol deosebit pentru conductele rețelelor de încălzire îl reprezintă curenții vagabonzi care apar ca urmare a scurgerilor din circuitele electrice de transport a unei părți a curentului în sol sau solutii apoase unde ajung pe structuri metalice. Dizolvarea anodică a metalului are loc în locurile în care curentul părăsește din nou aceste structuri în sol sau apă. Astfel de zone sunt frecvente în special în zonele de transport electric la sol. Coroziunea curentului parazit este uneori denumită coroziune electrică. Astfel de curenți pot fi la fel de mari ca câțiva amperi. A reprezenta: un curent cu o forță de 1 A, în conformitate cu prima lege a lui Faraday, determină dizolvarea fierului în cantitate de 9,1 kg în cursul anului. Dacă curentul este concentrat pe o secțiune de 1 m 2, atunci aceasta corespunde unei scăderi a grosimii peretelui conductei cu 1,17 mm pe an, adică. in 6 ani ar fi scazut cu 7 mm.

Principiul de funcționare a protecției electrochimice (ECP) a suprafeței exterioare a unui metal împotriva coroziunii se bazează pe faptul că, prin deplasarea potențialului unui metal prin trecerea unui curent electric extern, este posibilă modificarea vitezei de coroziune a acestuia. Relația dintre potențial și viteza de coroziune este neliniară și ambiguă.

ECP, bazat pe impunerea unui curent catodic, se numește protecție catodică. Într-un mediu de producție, este implementat în două versiuni.

1. În prima variantă, deplasarea potențialului necesară este asigurată prin conectarea structurii protejate la o sursă externă de tensiune ca catod, iar electrozii auxiliari sunt utilizați ca anod (Fig. 2).

Sursa este un redresor reglabil care convertește tensiunea de frecvență a puterii într-una constantă, iar electrozii de împământare anodici sunt combinați într-un circuit, a cărui compoziție și locația electrozilor sunt determinate prin calcul. În timpul funcționării, masa electrozilor buclei de împământare a anodului scade monoton.

Polarizarea catodică a unei structuri metalice neizolate la valoarea potențialului minim de protecție necesită curenți semnificativi, prin urmare, protecția catodică este de obicei utilizată împreună cu acoperiri izolatoare aplicate pe suprafața exterioară a structurii protejate. Acoperirea suprafeței reduce curentul necesar cu câteva ordine de mărime. Cu protecție catodică, este necesar să se controleze valoarea potențialului maxim, deoarece o valoare prea mare poate duce la decojirea stratului izolator de pe peretele conductei. Documentele de reglementare (Instrucțiuni tipice pentru protecția conductelor rețelelor de încălzire împotriva coroziunii externe RD 153-34.0-20.518-2003) stabilesc că potențialul minim de protecție pentru rețelele de încălzire este de 1,1 V, iar maximul de 2,5 V este în sens negativ față de la electrodul de referință cu sulfat de cupru nepolarizant. Astfel de valori trebuie asigurate pe toată lungimea ariei protejate, iar acest lucru se realizează cu cât mai sigur este metal mai bun izolat de sol.

2. A doua opțiune pentru protecția catodică este protecția galvanică (sau de protecție) (Fig. 3). Principiul său de funcționare se bazează pe faptul că diferite metale se caracterizează prin sensuri diferite potențialele standard ale electrodului. Polarizarea catodica a structurii protejate se realizeaza prin contactul acesteia cu un metal mai electronegativ. Acesta din urma actioneaza ca un anod, iar dizolvarea sa electrochimica asigura trecerea curentului catodic prin metalul protejat. Anodul în sine, format din magneziu, zinc, aluminiu și aliajele acestora, este distrus treptat. Avantajul protecției protector este că nu necesită o sursă externă de tensiune, dar acest tip de protecție poate fi utilizat doar pe secțiuni relativ mici de conducte (până la 60 m), precum și pe carcasele din oțel.

3. Pentru a proteja conductele rețelelor de încălzire de coroziunea externă sub influența curenților vagabonzi, se folosește drenajul electric (drenajul) - conectarea printr-un conductor metalic a zonei din care curg acești curenți la șina tramvaiului sau sine de cale ferata... Cu o distanță mare până la șină, atunci când un astfel de drenaj este dificil de implementat, se folosește un anod suplimentar din fontă, care este îngropat în pământ și conectat la zona protejată.

În locurile în care efectul electrolitic al curenților vagabonzi se adaugă curenților cuplurilor galvanice, creștere bruscă viteza proceselor de coroziune. În astfel de cazuri, se folosesc instalații de drenaj armat (Fig. 4), care permit nu numai devierea curenților vagabonzi din conducte, ci și furnizarea acestora cu cantitatea necesară de potențial de protecție. Drenajul armat este o stație catodică convențională conectată cu polul negativ la structura protejată, iar polul pozitiv nu la împământarea anodului, ci la șinele transportului electrificat.

4. Un efect coroziv puternic asupra conductelor rețelelor de încălzire poate fi exercitat de instalațiile ECP ale proprietarilor de utilități subterane adiacente, de exemplu, conductele de gaz (Fig. 5a). Dacă conductele se află în zona de acțiune a curentului catodic a instalației „străine”, atunci distrugerea în locurile în care acest curent iese din conducta de oțel în pământ va fi aceeași ca și sub acțiunea curenților vagabonzi. Pentru protecție, este necesar să conectați conductele rețelelor de încălzire cu polul negativ al sursei de tensiune (Fig. 5b).

Este posibil să mutați potențialul unui metal pentru a-l proteja de coroziune nu numai spre negativ, ci și valori pozitive... În acest caz, unele metale trec într-o stare pasivă, iar curentul de dizolvare al metalului scade de zece ori. O astfel de protecție se numește protecție anodică, avantajul său este că sunt necesari curenți scăzuti pentru a menține starea pasivă a metalului. Cu toate acestea, dacă electrolitul conține ioni de clor și sulf, coroziunea metalului poate crește brusc și echipamentul polarizat cu anod poate eșua. Protecția anodică pentru rețelele de încălzire nu este aplicată.

ECP în SA „Rețea de încălzire din Sankt Petersburg” este operat și dezvoltat ca sistem, adică un ansamblu de componente interdependente: staţionare mijloace tehnice, control instrumental și bază de date de informații.

În conformitate cu graficele, specialiștii serviciului ECP efectuează în mod obișnuit măsurători de coroziune conform metodologiei stabilite la toate tronsoanele rețelelor trunchi și de distribuție la punctele de acces la conductele subterane (camerele termice). După procesarea rezultatelor măsurătorilor, se determină zonele anodice și catodice de pe conducte, zonele de protecție și zonele cu efecte periculoase ale curenților vagabonzi. În plus, măsurătorile de coroziune sunt efectuate în timpul pitchării planificate și în timpul eliminării defectelor în rețelele de încălzire, unde sunt completate de rezultat analiza chimica sol. Rezultatele măsurătorilor sunt sistematizate și arhivate, sunt informații valoroase atât pentru organizarea corectă a funcționării echipamentelor termomecanice, cât și pentru planificarea construcției de instalații suplimentare ECP.

Studii de coroziune mai detaliate și amănunțite ale rețelei de încălzire sunt efectuate de un antreprenor specializat. Aceste sondaje se efectuează în zone corozive, de obicei după reconstrucția (reașezarea) rețelelor de încălzire, deoarece aplicarea tipuri moderne izolarea, construcția și tehnologia asigură o mai bună izolare galvanică a metalului de beton și de sol. Aceasta înseamnă, printre altele, o posibilă modificare a limitelor zonelor anodice și catodice, zone de influență a curenților vagabonzi. Rezultatele sondajului sunt prezentate sub forma unor rapoarte care conțin informații despre modificările valorilor potențialelor electrozilor pe site-uri diferite suprafețele conductelor în diferite moduri de funcționare (Fig. 6) nu numai ale noastre, ci și ale instalațiilor ECP aparținând unor organizații terțe. Metodele de modelare matematică (Fig. 7) sunt utilizate pentru a calcula tipul, cantitatea și locația instrumentelor ECP suplimentare necesare pentru proiectarea ulterioară.

În prezent, SA „Teploset St.Petersburg»Detine 432 unitati ECP, din care: unitati protectie catodica - 204 buc. (inclusiv instalații de protecție catodică aparținând categoriei de protecție a îmbinărilor împotriva coroziunii exterioare a conductelor rețelelor de încălzire și a conductelor de gaze montate alături - 20 buc.); instalatii de drenaj armat - 8 buc.; instalații de protecție a benzii de rulare - 220 buc. OJSC „Antikor” este angajată în întreținerea tehnică a instalațiilor de protecție catodică a articulațiilor.

În conformitate cu cerințele documentelor de reglementare (Protecția împotriva coroziunii. Proiectarea protecției electrochimice a structurilor subterane. STO Gazprom 2-3.5-047-2006) Instalațiile ECP nu trebuie să asigure impact negativ la comunicaţiile vecine. OJSC „Anticor”, care este angajată în protecția electrochimică a conductelor de gaz din Sankt Petersburg, în timpul reconstrucției și construcției noi a instalațiilor sale, notifică prompt OJSC „St. Petersburg Heating Grid” despre fezabilitatea tehnică a conectării secțiunilor rețelelor de încălzire la PCE a gazoductelor, dacă este prevăzut de proiect.

În timpul funcționării tuturor, cu excepția instalațiilor de drenaj, ECP, masa electrozilor lor legați la pământ se pierde continuu, deoarece aceasta înseamnă entitate fizică protectie electrochimica. Inevitabil, vine momentul „moartei” buclei de masă anodului sau protectorului. Este posibil și necesar să se asigure perioada de funcționare specificată între reviziile majore ale unităților ECP cu un calcul corect.

numărul necesar și amplasarea elementelor, alegerea materialelor de calitate, respectarea strictă a tehnologiei de instalare. Sunt posibile cazuri de defectare a electrodului din cauza deteriorării punctului local. Din 2010, în timpul reconstrucției și construcției noi, folosim întrerupătoarele de împământare cu anod ferosilid ElZhK-1500 cu protecție unității de contact în locul EGT-1450 precedent. Pe parcursul unei serii anii recentiîn instalațiile EKhZ se folosesc numai convertoare automate de tip UKZTA și PKZ-AR (Fig. 8), care permit menținerea continuă a valorilor setate ale curentului anodic sau potențialului de protecție pe conductă.

Practica dotării instalaţiilor ECP cu înregistratoare telemetrice a căpătat o importanţă deosebită (Fig. 9). Aceste dispozitive, realizate sub formă de unități încorporate, transmit în mod continuu de la distanță informații despre valorile cantităților electrice care se modifică în timp către un computer dedicat (Fig. 10). Arhivele sunt create pentru a analiza funcționarea instalațiilor ECP. În plus, sistemul de telemetrie implementează funcția de semnalizare despre acces neautorizat persoane neautorizate la instalaţii.

Trebuie menționat că înainte de începerea lucrărilor de construcție și instalare, antreprenorul informează clientul despre data începerii lucrărilor, organizarea designului, organizatie care desfasoara supravegherea tehnica a constructiilor si organizatie pentru intretinerea careia se vor transfera instalatiile de protectie aflate in constructie.

Compania noastra este angajata in protectia electrochimica a retelelor de incalzire impotriva coroziunii externe din 1960, i.e. peste 50 de ani. De-a lungul anilor, specialiștii ECP au făcut parte din diferite divizii de producție, iar după formarea St. Petersburg Heating Grid în 2010, a fost creat un serviciu separat ECP. Astăzi include 13 persoane care rezolvă probleme tehnice și organizatorice.

Sarcinile tehnice includ: ocoliri zilnice a două echipe de electricieni pe traseele specificate ale unităților ECP cu întreținere. În același timp, se monitorizează dacă organizațiile terțe nu efectuează lucrări de excavare în zona instalațiilor noastre fără înregistrarea corespunzătoare.

Întreținerea unităților ECP include:

■ inspecția tuturor elementelor instalației pentru identificarea defectelor externe, verificarea densității contactelor, funcționalitatea instalației, absența deteriorării mecanice a elementelor individuale, absența arsurilor și a urmelor de supraîncălzire, absența excavațiilor de-a lungul traseul cablurilor de drenaj și împământarea anodului;

■ verificarea functionalitatii sigurantelor (daca exista);

■ curățarea carcasei canalului de drenaj și convertizor catodic, a unității de protecție a articulațiilor în exterior și în interior;

■ măsurarea curentului şi tensiunii la ieşirea convertizorului sau între anozii galvanici (protectori) şi conducte;

■ măsurarea potenţialului conductei la punctul de racordare a instalaţiei;

■ efectuarea unei înscrieri în jurnalul de instalare despre rezultatele lucrărilor efectuate;

■ măsurarea potenţialelor în puncte de măsurare fixate permanent.

Reparațiile curente și controlul eficienței echipamentelor ECP sunt efectuate periodic. Specialiștii de service ECP efectuează supravegherea tehnică a producției revizuire, reconstrucția și construcția capitală a unităților ECP de către contractori. Este monitorizată conformitatea lucrărilor de construcție și instalare cu proiectul.

Reparațiile curente includ:

■ măsurarea rezistenţei de izolaţie a cablurilor de alimentare;

■ repararea liniilor electrice;

■ repararea redresoarei;

■ repararea unui cablu de drenaj.

Monitorizarea eficienței instalației ECP constă în măsurarea potențialelor de protecție la punctele de măsurare din întreaga zonă de protecție a acestei instalații ECP. Controlul eficienței ECP a conductelor rețelelor de încălzire se efectuează de cel puțin 2 ori pe an, precum și atunci când parametrii de funcționare ai instalațiilor ECP se modifică și când condițiile corozive se modifică, asociate cu:

■ montarea de noi structuri subterane;

■ în legătură cu lucrările de reparaţii la reţelele de încălzire;

■ instalarea ECP pe utilitățile subterane adiacente.

Specialiștii de service ECP efectuează supravegherea tehnică asupra reviziei, reconstrucției și construcției capitale a unităților ECP de către contractori. Este monitorizată conformitatea lucrărilor de construcție și instalare cu proiectul.

Sarcinile organizatorice includ, în primul rând, obținerea autorizației de alimentare cu energie electrică a stațiilor ECP din rețelele SA Lenenergo. Acesta este un algoritm multi-pass, însoțit de o cantitate mare de documentație. Pe lângă alimentarea cu energie electrică, serviciul ECP este angajat în pregătirea programelor țintite pentru construcții noi și reparații, verificarea și aprobarea proiectelor, pregătirea specificațiilor tehnice.

Instalațiile ECP împotriva coroziunii externe a structurilor metalice sunt utilizate de 100 de ani. Principiul fizico-chimic al muncii lor rămâne neschimbat, dar pentru a crește resursele muncii lor, a reduce costurile de capital și de exploatare, este necesar să se caute și să găsească noi solutii tehnice... Utilizarea electrozilor extinsi pentru împământarea anodului pare să fie promițătoare. Electrozii elastomerici sunt așezați orizontal într-un șanț de-a lungul conductelor rețelei de încălzire la o adâncime

1,5 m și sunt împărțite în mai multe secțiuni pentru a îmbunătăți mentenabilitatea. Costul unor astfel de instalații este mai mic decât atunci când se utilizează bucle de împământare anodice tradiționale. În 2011 au fost deja construite două instalații cu electrozi orizontali.

Dotarea unităților ECP cu unități de telemetrie va continua, iar în viitor informațiile despre funcționarea tuturor unităților vor fi transmise și arhivate de la distanță.

În 2011, a fost finalizat un proiect de contorizare automată a energiei electrice pentru 59 de unități ECP, iar implementarea lui este programată pentru 2012.

Au început deja lucrările de introducere a bazei de date privind unitățile ECP în sistemul unificat de informare și analiză al OJSC al rețelei de încălzire din Sankt Petersburg. În viitor, acest lucru va face posibilă determinarea rapidă și fiabilă a priorităților la elaborarea unui program de reconstrucție a secțiunilor rețelelor de încălzire, organizarea corectă a lucrărilor de terasament la eliminarea defectelor.

Scopul principal al ECP al rețelelor de încălzire este de a asigura funcționarea conductelor fără deteriorare pe toată perioada standard (25 de ani). Pentru a atinge acest obiectiv, este necesar să se trateze ECP exact ca un sistem, fără a neglija niciuna dintre componentele sale indicate în acest articol. Mai multe considerații generale pot fi utile.

1. În zonele corozive-periculoase, este necesară punerea în funcțiune a ECP cât mai curând posibil după construcția sau reconstrucția secțiunii rețelei de încălzire, adică. protejați metalul de la zgârietură.

2. Pe tronsonul de conducte care este slab izolat electric de sol (distrugerea izolației termice, contactul metalic cu structurile din beton etc.), instalația ECP va fi ineficientă, deoarece curentul de protecție creat de acesta nu va fi distribuit pe sute de metri de-a lungul conductelor, ci se va scurge în pământ la „scurtcircuit”.

3. Cu eficiența scăzută a instalației ECP existente (diferență mică în valoarea potențialului metalic atunci când instalația este pornită și oprită), este necesar să o reconstruiți cu o schimbare a locației buclei de împământare a anodului ( KAZ) în legătură cu conductele protejate.

4. În timpul reconstrucției și construcției noi a unităților ECP, este recomandabil să folosiți cele mai bune mărci de electrozi pentru KAZ, deoarece o defecțiune a circuitului este o defecțiune a întregii instalații și, pentru a restabili KAZ, vor trebui efectuate lucrări de terasamente costisitoare.

5. Coordonarea activităților ECP cu alți proprietari de utilități subterane va face posibilă luarea de măsuri pentru protejarea conductelor rețelelor de încălzire de influență nocivă Instalațiile ECP „extraterestre”, precum și, în unele cazuri, organizează protecție comună.

Experiența de operare a rețelelor de încălzire a rețelei de încălzire din Sankt Petersburg demonstrează în mod convingător că ECP a fost și rămâne o componentă importantă în complexul de măsuri de îmbunătățire a fiabilității furnizării de căldură din Sankt Petersburg.