Способ защиты промышленных объектов сгорания углеводородного топлива от грозовых разрядов и электрохимической коррозии подводящих стальных подземных сооружений для углеводородного топлива на промышленных объектах

Изобретение может быть использовано на промышленных объектах сгорания углеводородного топлива для защиты от грозовых разрядов и электрохимической коррозии подземных стальных сооружений для углеводородного топлива. Используют систему, содержащую источник постоянного тока и углеграфитовое анодное заземление, с системой молниезащиты, содержащей стержневой молниеприемник, токоотвод, контактное устройство и стальной электрод сравнения. Углеграфитовое анодное заземление системы катодной защиты используют в качестве контура заземления молниезащиты. Катодную поляризацию защищаемого стального подземного сооружения, подключенного через контактное устройство и медносульфатный электрод сравнения, обеспечивают в постоянном режиме наложением защитного суммарного потенциала в пределах от -1,2 вольт до -2,5 вольт. Отведение грозовых разрядов от защищаемого объекта и принудительное улавливание грозового разряда в систему молниезащиты на анодное заземление осуществляют путем наведения положительного электрохимического потенциала, величина которого не превышает 90 вольт относительно стального электрода сравнения. Обеспечивается одновременно сохранность объектов промышленной инфраструктуры предприятий, где в значительном объеме используется углеводородное сырье в виде топлива, от поражений атмосферного электричества, и защита от электрохимической коррозии подземных сооружений транспортировки и хранения углеводородного сырья. 2 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и электрохимии. Изобретение может использоваться на промышленных предприятиях переработки и сжигания углеводородного сырья, имеющих высотные трубы, отводящие в атмосферу продукты горения, и одновременно обеспечивает защиту транспортирующих и подводящих углеводородное сырье стальных подземных сооружений или подземных стальных резервуаров хранения углеводородного топлива от электрохимической коррозии и защиту промышленного объекта от воздействия атмосферного электричества.

В основу изобретения положена задача, заключающаяся в создании способа, обеспечивающего надежность защиты объектов промышленной инфраструктуры предприятий теплоэнергетики (тепловых и электростанций, котельных на газовом топливе большой мощности), металлургических комбинатов и других промышленных объектов, где в значительном объеме используется углеводородное сырье в виде топлива, от поражений атмосферного электричества и одновременно обеспечении защиты металлических сооружений от электрохимической коррозии.

Известный в области электротехники способ молниезащиты, как наиболее традиционный способ защиты, регламентируется в России инструкцией, утвержденной приказом Министерства Энергетики РФ 30.06.2003 г. №280 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций». Устройства молниезащиты применяются для защиты всех видов зданий, сооружений и промышленных коммуникаций независимо от ведомственной принадлежности и формы собственности, и их применение основано на положении, что любое устройство не может предотвратить развитие молнии, а его применение снижает риск ущерба от удара молнии. Комплекс средств молниезащиты включает устройства от прямых ударов молнии, относящиеся к внешней молниезащитной системе, и устройства защиты от вторичных воздействий молний, относящихся к внутренней молниезащитной системе. Внешние устройства от прямых ударов молнии – молниеотводы - представляют собой комплекс, состоящий из молниеприемников, токоотводов и заземлителей.

Молниеприемник предназначен для перехвата молнии. Токи молнии, попадающие в молниеприемник, через систему токоотодов (спусков) отводятся в заземлитель и растекаются в земле. Для элементов внешней системы молниезащиты применяется сталь, алюминий, медь, имеющие определенный естественный (стационарный) потенциал.

Специально устанавливаемые молниеприемники состоят из произвольной комбинации элементов: отдельных стержней, натянутых проводов (тросов), сетчатых проводников (сеток), либо их функции выполняют естественные молниеприемники (металлические кровли защищаемых объектов, металлические конструкции крыши, металлические элементы водосточных труб, технологические металлические трубы и резервуары).

Токоотводы располагаются так, чтобы между точкой поражения и землей ток растекался по нескольким параллельным путям, и длина этих путей должна быть ограничена до минимума. В устройствах молниезащиты, изолированных от защищаемого объекта: стержневой молниеприемник, установленный на опоре, предусматривает минимально один токоотвод, тросовый молниеприемник - на каждый конец троса по одному токоотводу, сетчатая конструкция - на каждую ее опору не менее одного токоотвода. При неизолированных устройствах токоотводы располагаются по периметру здания с расстоянием в зависимости от уровня защиты. Естественными токоотводами служат металлические конструктивные элементы зданий (конструкции, каркас здания или сооружения, стальная арматура, части фасада).

Заземлители по общим соображениям, за исключением отдельно стоящего молниеотвода, совмещают с заземлителями электроустановок и средств связи. Если по каким-либо технологическим соображениям заземлители должны быть разделены, применяют систему уравнивания потенциалов. Глубина закладки и тип заземляющих устройств выбираются из условия обеспечения минимальной коррозии, а также возможно меньшей сезонной вариации сопротивления заземления в результате высыхания и промерзания грунта. В качестве естественных заземляющих электродов используется соединенная между собой арматура железобетона или иные подземные металлические конструкции.

Система защиты от прямых ударов молнии выбирается так, чтобы максимально использовать естественные молниеотводы, а для обеспечения надежности - в комбинации со специально установленными.

По рекомендациям МЭК (IEC 1024-1-1) практическая целесообразность методов определения зон защиты представляется следующим образом:

- для простых по форме сооружений - метод защитного угла;

- для сложных сооружений - метод фиктивной сферы;

- для поверхностей - метод защитной сетки.

В системе предлагаемого изобретения используется стержневой молниеотвод и зона защиты определяется по стандартным правилам. Стандартной зоной молниезащиты одиночного стержневого молниеотвода является круговой конус, вершина которого совпадает с вертикальной осью молниеотвода. Габариты зоны определяются двумя параметрами: высотой конуса (ho) и радиусом конуса на уровне земли (ro). Для уровня надежности (Рз)=0,999 и для молниеотводов высотой (h) до 150 м расчет зоны определяется по формулам, указанным в таблице 1.

Недостатком описанного выше прототипа является следующее.

1. В связи с большой силой тока и крутизной его нарастания при ударе молнии возникает гораздо большая разница потенциалов, чем вследствие утечки тока в трехфазной цепи. Поэтому для защиты от воздействия токов молнии применяют систему уравнивания потенциалов, для этого напрямую или косвенно соединяют электроустановки, металлическую оснастку, систему заземления и молниезащитную систему с устройствами защиты посредством шины уравнивания. Цель уравнивания потенциалов - обеспечить равные потенциалы во всех взаимосвязанных металлических элементах объекта, то есть создать эквипотенциальную поверхность. Тогда при заносе высокого потенциала внутрь объекта он одновременно повышается на всех металлических конструкциях, благодаря чему не возникает опасной разности потенциалов, исключается возможность протекания опасных токов и искрения.

Однако существующая система уравнивания потенциалов не выполняет свое предназначение в полной мере, так как не учитывается величина естественного электрохимического (стационарного) потенциала материала, из которого изготовлены элементы молниезащиты. Между элементами молниезащиты и подземным сооружением (например, резервуары хранения сжиженного газа) образуется коррозионная макропара. Обычно для изготовления элементов внешней молниезащиты применяют материалы, указанные в таблице 2.

Рассматривая сооружения хранения взрывоопасных веществ (подземные стальные емкости, резервуары для хранения газа, бензина и т.п.) и при исполнении контура заземления молниезащиты из меди, образуется коррозионная макропара,в которой роль разрушающего электрода выполняет сооружение. Макропары способствуют образованию сквозных коррозионных каверн, через которые происходит утечка опасных веществ в окружающую среду. Подобные электрические соединения запрещены нормативными документами, которые регламентируют процессы электрохимической коррозии и защиты при эксплуатации промышленно-опасных производственных объектов, таких как стальные подземные резервуары для хранения сжиженного газа, бензина, шкафные газорегуляторные пункты с подводящими стальными газопроводами.

В случае наведения положительного или отрицательного потенциала на электроустройстве от внешнего источника тока на контуре заземления в молниеприемнике также появляется наведенный потенциал. При такой ситуации система молниезащиты не выполняет своих проектных функций, а молниеприемником будет выступать защищаемое сооружение, так как на его контуре заземления величина потенциала - большая по величине, чем на контуре заземления молниеотвода.

2. Элементы системы молниезащиты, выполненные из стали или алюминия, имеют соответствующий естественный стационарный отрицательный потенциал. По своей природе большинство молний, порядка 90%, также имеют разряд с отрицательным током. По известным законам физики отрицательные заряды отталкиваются, следовательно, рассматриваемая система молниезащиты не выполняет физической функции перехвата молнии.

3. Применяемые в большинстве случаев стальные заземляющие электроды в грунтовом электролите окисляются, то есть на электродах образуются коррозионные пары, и они покрываются продуктами коррозии. Продукты коррозии в виде ржавчины не являются токопроводными. Сопротивление растеканию стального контура заземления относительно времени и удельного сопротивления грунта ухудшают функцианальную работу молниезащиты, так как увеличивается сопротивление растеканию контура заземлителя молниезащиты. Способом борьбы с коррозией подземных элементов системы является только их замена при уменьшении их площади поперечного сечения более чем на 25%.

4. Регламент эксплуатации системы молниезащиты предусматривает визуальный осмотр целостности системы перед началом грозового сезона и ограничивается 20% их общего количества. В большинстве своем настоящая система молниезащиты представляет собой пассивную, не регулируемую систему защиты.

Известные в области электрохимии технические решения, касающиеся способа защиты стальных подземных сооружений от электрохимической коррозии, и методы контроля за эффективностью применяемой защиты воплощены в Межгосударственном стандарте ГОСТ 9.602 «Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные» (разработан ГУП Академия коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова, ГУП ВНИИ железнодорожного транспорта, ФГУП «ВНИИстандарт» (далее ГОСТ 9.602), который введен в действие приказом Федерального агенства по техническому регулированию и метрологии, в рабочей документации РД 153-39.4-091-01 «Инструкция по защите городских подземных трубопроводов от коррозии», утвержденной Министерством энергетики РФ. В настоящее время применение этих нормативных документов носит обязательный характер в связи с отнесением защищаемых объектов к опасным производственным объектам.

Известен способ защиты подземного сооружения путем применения изоляционного покрытия подземного трубопровода и путем катодной поляризации.

Применяемые конструкции изоляционного покрытия и требования к ним определены ГОСТ 9.602. Изоляционное покрытие трубопровода применяется независимо от коррозионной агрессивности грунта, где располагается металлическое сооружение, и необходимости применения катодной защиты. Применение определенного вида изоляционного покрытия для соответствующего сооружения способствует выполнению функций эффективной электрохимической защиты, а при несоблюдении требований к выбору конструкции изоляционного покрытия - как метод защиты от коррозии не эффективен.

Аналогичный по назначению и имеющий сходные приемы и операции с заявляемым способом - это способ катодной поляризации с применением внешнего источника тока.

Техническая сущность известного способа электрохимической защиты характеризуется следующими признаками, сходными с существенными признаками заявляемого способа:

- эффективность катодной поляризации (зона защиты) подземного сооружения определяется величиной наведенного отрицательного защитного потенциала;

- применение электрозащитной установки с одной точкой дренирования обеспечивает одну зону защиты;

- расположение анодного заземления на расстоянии от защищаемого сооружения в любом месте.

Детально технические характеристики катодной поляризации следующие.

В качестве электрозащитной установки (далее ЭЗУ) применяется катодный преобразователь, являющийся внешним источником постоянного тока, и служит для наведения электрохимического потенциала. Отрицательный полюс ЭЗУ посредством дренажного кабеля, через контактное устройство на трубопроводе соединяется с защищаемым трубопроводом, положительный полюс ЭЗУ посредством дренажного кабеля подключается к анодному заземлению.

В качестве анодного заземления обычно применяют заземлители, имеющие достаточную стойкость к электролитическому растворению, например заземлители из углеграфита, железокремния, чугуна. Анодное заземление предназначено для обеспечения сооружения катодным током. Расположение и конфигурация анодного заземления существенно влияют на распределение разности потенциалов «труба-земля» вдоль трубопровода, а следовательно, и на параметры электрозащитной установки: мощность и силу тока. Нормативным документам (СП 42-102-2004 «Проектирование и строительство газопроводов из металлических труб») рекомендовано размещать анодное заземление как можно дальше от защищаемого сооружения. Причиной удаления анодного заземления является стремление получить возможно большую длину защитной зоны. Для обеспечения эффективности катодной защиты рекомендовано выбирать участки для размещения анодного заземления, на которых между защищаемыми трубопроводами и анодным заземлением отсутствуют прокладки других подземных металлических сооружений, однако в условиях сложной системы городских коммуникаций и сгущенности зданий анодное заземление располагают по возможностям ситуационного плана.

Для получения зоны защиты на защищаемое сооружение подключается одна ЭЗУ. Точка дренирования ЭЗУ (место подключения ЭЗУ дренажным кабелем к защищаемому сооружению через контактное устройство), как правило, определяется при проектировании электрохимической защиты и располагается в середине длины проектной зоны защиты. При проведении пусконаладочных работ системы электрохимической защиты во многих случаях и особенно в городских условиях с развитой системой подземных стальных газопроводов определяется истинная точка дренирования (т.е. точка, в которой определяется максимальная величина защитного потенциала). Как правило, истинная точка дренирования на защищаемом сооружении находится на ближайшем расстоянии от анодного заземления.

Эффективность электрохимической защиты определяют путем измерения разности потенциалов. Катодная поляризация обеспечивает защиту подземного сооружения при условии, если величина защитного потенциала металла (для стали) относительно насыщенного медно-сульфатного электрода сравнения находится между минимальным от минус 0,90 вольт и максимальным до минус 2,5 вольт значениями. Эффективность защищенности подземного сооружения фактически определяют после пуско-наладочных работ систем защиты и оценивают по длине зоны защиты относительно выходных параметров электрохимической системы защиты, а именно: величина тока, напряжение, защитный потенциал на защищаемом сооружении.

Наиболее близким аналогом к изобретению является устройство защиты металлических сооружений от коррозии с устройством грозозащиты: Патент SU 1677095 A1, С23F 13/00, опубликован 15.09.1991 г. Устройство разработано с целью повышения надежности и снабжено двумя управляющими короткозамыкателями, индикатором грозовой деятельности, блоком задержки и диодом, при этом контакты первого короткозамыкателя подключены к входу катодной станции, а второго - к ее выходу, управляющие входы обоих короткозамыкателей соединены и подключены к выходу блока задержки, вход которого соединен с выходом индикатора грозовой деятельности и управляющим входом управляемого коммутатора, а диод включен в цепь выхода катодной станции между положительной клеммой и анодным заземлением.

Патент RU 2223346 C1, С23F 13/04, опубликован 10.02.2004 г. Устройство защиты импульсным током разработано в целях повышения эффективности катодной защиты и содержит электронный блок с источником постоянного тока, через импульсный усилитель подключен к защищаемому сооружению и к заземляющему устройству, измерительные электроды соединены со схемой формирования импульсов электронного блока, выход которой подключен к входу импульсного усилителя, между источником постоянного тока и импульсным усилителем установлены зарядное устройство и накопитель электроэнергии. Устройство позволяет получить импульсы значительно большей длительности и обеспечить защиту протяженных участков трубопровода. Для предотвращения разрушения электронного блока при попадании молнии в электрическую сеть на входе в источник постоянного тока установлено грозозащитное устройство.

Рассмотренные устройства имеют совпадающие признаки с изобретением, а именно: использование катодного преобразователя, заземляющие устройства в целях катодной поляризации защищаемого сооружения и грозозащитное устройство в целях защиты катодного преобразователя от молнии. Недостатком описанных устройств является то, что грозозащитное устройство не выполняет функции активного улавливателя грозовых разрядов для защиты самого металлического сооружения, а выполняет лишь пассивную функцию защиты катодного преобразователя от поражения молнией.

Патент № RU 2584834 С2, C23F 13/04 (2006/01): «Способ совместной защиты металлических сооружений от грозовых разрядов и электрохимической коррозии, включающий использование системы катодной защиты от электрохимической коррозии», содержащей источник постоянного тока и углеграфитовое анодное заземление, с системой молниезащиты, содержащей стержневой молниеприемник и токоотвод, посредством контактного устройства и стального электрода сравнения, при этом углеграфитовое анодное заземление системы катодной защиты используют в качестве контура заземления молниезащиты, источник постоянного тока предусматривает режим работы «режим без грозы» и «режим гроза», причем катодную поляризацию защищаемого сооружения обеспечивают в постоянном режиме, а режим грозоотведения подключают к системе катодной защиты в период опасности грозовых разрядов, при этом обеспечивают отведение грозовых разрядов от защищаемого объекта путем наведения на систему молниезащиты положительного электрохимического потенциала, величина которого не превышает 90 вольт относительного стального электрода сравнения. Данный способ рассматривает совместную защиту от атмосферых грозовых разрядов и от электрохимической коррозии промышленных объектов, но не рассматривает защиту атмосферы от деятельности самого промышленного объекта.

В основу изобретения положена задача, заключающаяся в создании способа, обеспечивающего надежность защиты объектов промышленной инфраструктуры предприятий теплоэнергетики (тепловых и электростанций, котельных на газовом топливе большой мощности), металлургических комбинатов и других промышленных объектов, где в значительном объеме используется углеводородное сырье в виде топлива от поражений атмосферного электричества, и одновременно обеспечении защиты металлических сооружений от электрохимической коррозии.

Соответственно этому технический результат, достигаемый при реализации заявляемого способа:

обеспечение сохранности объектов промышленной инфраструктуры предприятий теплоэнергетики (тепловых и электростанций, котельных на газовом топливе большой мощности), металлургических комбинатов и других промышленных объектов, где в значительном объеме используется углеводородное сырье в виде топлива, от поражений атмосферного электричества и одновременно защита от электрохимической коррозии подземных сооружений транспортировки и хранения углеводородного сырья.

Решение поставленной задачи и достижение технического результата осуществляется выполнением защиты от грозовых разрядов и катодной защиты, состоящей в объединении в единую систему известных устройств:

1. Применяемых для защиты от ударов молнии согласно приказу Минэнерго РФ №280 от 30.06.2003 г. «Инструкций по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций»: молниеприемник, токоотвод, заземлители.

2. Применяемых для электрохимической защиты подземных коммуникаций согласно действующему международному стандарту ГОСТ 9.602 «Единая система защиты от коррозии и старения»: внешний источник постоянного тока по типу катодного преобразователя, анодное заземление.

Способ защиты на промышленных объектах сгорания углеводородного топлива от грозовых разрядов и электрохимической коррозии подземных стальных сооружений для углеводородного топлива включает использование системы, содержащей источник постоянного тока и углеграфитовое анодное заземление, с системой молниезащиты, содержащей стержневой молниеприемник, токоотвод, контактное устройство и стальной электрод сравнения, при этом углеграфитовое анодное заземление системы катодной защиты используют в качестве контура заземления молниезащиты, катодную поляризацию защищаемого стального подземного сооружения, подключенного через контактное устройство и медносульфатный электрод сравнения, обеспечивают в постоянном режиме наложением защитного суммарного потенциала в пределах от -1,2 вольт до -2,5 вольт, отведение грозовых разрядов от защищаемого объекта и принудительное улавливание грозового разряда в систему молниезащиты на анодное заземление осуществляют путем наведения положительного электрохимического потенциала, величина которого не превышает 90 вольт относительно стального электрода сравнения.

Отличительными признаками заявленного способа по сравнению с ближайшим аналогом являются следующие:

1. Расположение мониеприемника в верхней части трубы, отводящей продукты горения, позволяет обеспечить прием грозовых разрядов, т.к. располагается на значительной высоте.

2. Эффективнее выполняет роль молниезащиты, так как молниеприемник и заземлители молниезащиты имеют наведенный (искусственно созданный) положительный электрохимический потенциал относительно земли, посредством применения внешнего источника постоянного тока и применения анодного заземления системы катодной защиты в качестве контура заземления молниезащиты. Режимы катодного преобразователя позволяют добиться более положительного потенциала на контуре анодного заземления относительно грунтового электролита, порядка 90 вольт в системе «молниеприемник - контур молниезащиты».

3. Электрохимический потенциал в рассматриваемой системе можно регулировать выходными параметрами катодного преобразователя относительно площади защищаемого объекта, количеством применяемых установок молниеотвода с контурами анодного заземления и учитывая удельное сопротивление грунта в месте расположения объекта, которые учитываются в соответствующем проекте относительно сопротивления растеканию анодного заземления, количество электродов для системы катодного тока для получения эффективной электрохимической защиты для подземного сооружения.

Эффективность защиты определяется по суммарному или поляризационному потенциалу. Расчетные параметры системы электрохимической защиты определены в РД №153-39.4091-01 «Защита городских подземных трубопроводов от коррозии». Как правило, при выполнении расчетных параметров системы электрохимической защиты для характеристики анодного заземления в целях получения в системе защитного катодного тока принято сопротивление растеканию анодного заземления от 2 до 5 Ом. В ходе эксплуатации анодного заземления сопротивление растеканию увеличивается, и в случае его превышения порядка 10-15 Ом анодное заземление подлежит модернизации или капитальному ремонту. Однако такие нормативные величины сопротивления растеканию анодного заземления, которое в предлагаемом способе одновременно выполняет роль контура молниезащиты, гораздо ниже, чем те (порядка 40 Ом), которые предъявляются к действующим системам молниезащиты.

4. Стальные электроды контура заземления, используемые в традиционных устройствах молниезащиты, заменены на углеграфитовые электроды, которые в настоящее время используются в системе электрохимической защиты подземных коммуникаций от электрохимической коррозии (газопроводы, нефтепроводы). В отличии от стальных заземлителей, которые окисляются и имеют стационарный потенциал (-0,55 В), углеграфитовые электроды не подвержены окислению, имеют положительный потенциал, достаточную стойкость к электролитическому растворению в грунтовом электролите, а в финансовом плане менее затратны при строительстве и капитальном ремонте.

5. Обслуживание контура анодного заземления, выполняющего роль заземлителя молниезащиты согласно инструкции по эксплуатации систем электрохимической защиты, осуществляется более грамотно в технологическом плане с применением соответствующих приборов, так как сопротивление растеканию анодного заземления в системах электохимической защиты играет основную роль для получения защитного катодного тока и эффективного защитного потенциала на подземном сооружение.

6. Применение заявленного способа позволит регулировать эффективное применение системы молниезащиты, то есть своевременно в период грозовой угрозы регулировать технические параметры системы. Режим работы молниезащитной системы при грозе позволит регулировать относительно увеличения положительного потенциала на молниеприемнике и контуре заземления с сохранением необходимой величины катодного тока и величины эффективного защитного потенциала на защищаемом подземном сооружении с применением включения дополнительного регулировочного сопротивления в цепь «электрозащитная установка - контактное устройство на защищаемом сооружении».

7. Наведение положительного электропотенциала на молниеприемник через контур анодного заземления способствует целевому принудительному улавливанию отрицательно заряженных грозовых разрядов, так как разноименно заряженные частицы притягиваются друг к другу, что обеспечивает защиту промышленного объекта.

8. Наличие положительного потенциала на молниеприемнике и контуре заземления способствует принудительному отводу от защищаемого промышленного объекта положительно заряженных грозовых зарядов, так как одноименно заряженные частицы отталкиваются друг от друга.

9. Получение отрицательного потенциала на защищаемом сооружении обеспечивает катодную поляризацию подземного металлического сооружения, что является дополнительным эффективным фактором при отводе грозового разряда от защищаемого сооружения на молниепримник.

Указанная совместная система защиты от грозовых разрядов и электрохимической коррозии состоит из устройств, которые подключаются следующим образом. К источнику постоянного тока (5) от положительной шины через автомат (6), через контактное устройство (7) подключают анодное заземление (8) с использованием дренажного кабеля, проложенного в земле (10), затем анодное заземление дренажным кабелем (10) в подземной части и стальной полосой (11) в надземной части вдоль газоотводной трубы (3) подключается к молниеприемнику (12), расположенному в верхней части газоотводной трубы. Отрицательную шину источника постоянного тока (5) подключают через контактное устройство (9) на стальной подземный трубопровод (подводящие газопровод, нефтепровод, мазутопровод, теплопровод или резервуар хранения) (2). Подключенный таким образом трубопровод в рабочей электрохимической системе будет дополнительно находиться под катодной поляризацией от источника постоянного тока, то есть будет осуществлена электрохимическая защита стального подземного трубопровода от электрохимической коррозии.

В системе «катодный преобразователь - защищаемое сооружение» выполнены раздельные контуры заземления (18) от заноса высокого напряжения.

Для измерения необходимой величины защитного потенциала на защищаемом сооружение в контактном устройстве (9) установить медно-сульфатный электрод сравнения (МСЭД) (15), для измерения величины положительного потенциала, необходимого для выполнения эффективной функции молниезащиты, в контактном устройстве (7) установлен стальной электрод сравнения (СЭС)(16). Нормативная величина защитного потенциала на защищаемом сооружение установлена в пределах от -1,2 В до -2,5 В согласно Межгосударственному Стандарту ГОСТ 9.602 «Единая система защиты от коррозии и старения». В рабочем режиме величина потенциала на анодном заземлении не должна превышать 90 В относительно стального электрода сравнения.

Известная электрохимическая система катодной защиты включает:

- источник постоянного тока, представляемый как преобразователь переменного тока в постоянный, подключаемый к напряжению 220 вольт, который обеспечивает создание на границе раздела «сталь - почвенный электролит» защитного электрохимического потенциала;

- анодное заземление, выполненное из материала, имеющего достаточную стойкость к электролитическому растворению, а именно из углеграфита, функцией которого является обеспечение заданного сопротивления растеканию и распределение разности потенциалов «труба-земля» вдоль трубопровода;

- дренажный кабель и контактное устройство предназначены для соединения элементов системы;

- автомат, применяемый в электрических цепях для защиты от высокого электрического перенапряжения;

- молниеприемник выполнен из стального прутка диаметром не менее 20 мм, закрепляется на трубе в верхней ее части на высоте 3-5 метров.

Защита преобразователя автоматическим устройством обусловлена тем, что молниеприемник, включенный в электрохимическую систему, обладает положительным электромагнитным полем и при включенной системе будет представлять собой активный улавливатель грозовых разрядов с дальнейшим отведением их на анодный заземлитель, тем самым защищая преобразователь от поломки.

Электротехнические характеристики катодного преобразователя, дренажного кабеля, анодного заземления, автомата будут определяться конкретным рабочим проектом для каждого объекта.

План расположения элементов системы защиты от грозовых разрядов и электрохимической коррозии представлена на фигуре 1, схема подключения системы защиты от грозовых разрядов и электрохимической коррозии представлена на фигуре 2.

Описание элементов фигур.

Фигура 1. План расположения элементов совместной системы защиты от грозовых разрядов и электрохимической коррозии на промышленном объекте сжигания углеводородного топлива

На фигуре 1 представлен план расположения элементов:

1 Промышленное предприятие переработки углеводородного сырья

2 Подземное стальное сооружение (трубопровод) подачи углеводородного топлива

3 Промышленные трубы, через которые в атмосферу поступают продукты горения

4 Грозовой разряд

5 Источник постоянного тока (у стены здания)

6 Автоматическое устройство защиты от высокого напряжения

7 Контактное устройство подключения анодных электродов к положительной шине источника постоянного тока

8 Анодные электроды из углеграфитовых труб

9 Контактное устройство подключения подземного трубопровода к отрицательной шине источника постоянного тока

10 Дренажный кабель

11 Стальная полоса

12 Молниеприемник

13 Соединительный кабель

14 Кабель питания источника постоянного тока

Фиг 2. Схема подключения совместной системы защиты от грозовых разрядов и электрохимической коррозии на промышленном объекте сжигания углеводородного топлива.

На фиг. 2. представлена электрическая схема подключения, совместная система, которая содержит следующие элементы:

1 Промышленное предприятие переработки углеводородного сырья

2 Подземное стальное сооружение (трубопровод) подачи углеводородного топлива

3 Промышленные трубы, через которые в атмосферу поступают продукты горения

4 Грозовой разряд

5 Источник постоянного тока (установленный на опоре ВЛ)

6 Автоматическое устройство защиты от высокого напряжения

7 Контактное устройство подключения анодных электродов к положительной шине источника постоянного тока

8 Анодные электроды из углеграфитовых труб

9 Контактное устройство подключения подземного трубопровода к отрицательной шине источника постоянного тока

10 Дренажный кабель

11 Стальная полоса

12 Молниеприемник

13 Соединительный кабель

14 Кабель питания источника постоянного тока

15 Медно-сульфатный электрод длительного (МЭСД) действия для измерения электрохимического потенциала

16 Стальной электрод сравнения (СЭС) для измерения величины положительного потенциала, необходимого для выполнения эффективной функции молниезащиты

17 Столб ВЛ 220 В для питания источника постоянного тока (в зависимости от ситуационного плана источник может быть установлен на подставке у стены промышленного здания с подключением электропитания 220 В)

18 3аземление источника постоянного тока от заноса высокого напряжения

19 Уровень земли

Способ защиты на промышленных объектах сгорания углеводородного топлива от грозовых разрядов и электрохимической коррозии подземных стальных сооружений для углеводородного топлива, включающий использование системы, содержащей источник постоянного тока и углеграфитовое анодное заземление, с системой молниезащиты, содержащей стержневой молниеприемник, токоотвод, контактное устройство и стальной электрод сравнения, при этом углеграфитовое анодное заземление системы катодной защиты используют в качестве контура заземления молниезащиты, катодную поляризацию защищаемого стального подземного сооружения, подключенного через контактное устройство и медносульфатный электрод сравнения, обеспечивают в постоянном режиме наложением защитного суммарного потенциала в пределах от -1,2 вольт до -2,5 вольт, отведение грозовых разрядов от защищаемого объекта и принудительное улавливание грозового разряда в систему молниезащиты на анодное заземление осуществляют путем наведения положительного электрохимического потенциала, величина которого не превышает 90 вольт относительно стального электрода сравнения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области защиты от коррозии металлоконструкций и может быть использовано для защиты корпуса корабля, находящегося в морской воде. Система катодной защиты от коррозии корпуса корабля содержит источник эталонного напряжения, отрицательный выход которого соединен с корпусом корабля, электрод сравнения и аноды, при этом источник эталонного напряжения соединен с одним входом дифференциального операционного усилителя (ОУ), второй вход которого соединен с электродом сравнения, а выход соединен первым входом измерительного ОУ, второй вход которого соединен с выходом опорного напряжения фазосдвигающего ШИМ-конвертора, вход которого соединен с выходом измерительного ОУ, выходы которого через последовательно включенный разделительный конденсатор соединены с первичной обмоткой высокочастотного трансформатора, вторичная обмотка которого через последовательно соединенные выпрямитель и фильтр соединена положительным выводом с анодами, а отрицательным выводом - с корпусом корабля.

Изобретение относится к области катодной защиты металлической поверхности от коррозии в грунте или другой токопроводящей среде и может быть использовано в системе трубопроводного транспорта.

Изобретение относится к области защиты металлических сооружений от электрохимической коррозии и грозовых разрядов. Способ включает использование системы катодной защиты от коррозии, содержащей источник постоянного тока и углеграфитовое анодное заземление, с системой молниезащиты, содержащей стержневой молниеприемник и токоотвод, посредством контактного устройства и стального электрода сравнения, при этом углеграфитовое анодное заземление системы катодной защиты используют в качестве контура заземления молниезащиты, устанавливают режимы работы «режим без грозы» и «режим гроза», причем катодную поляризацию металлических объектов обеспечивают в постоянном режиме, а режим грозоотведения подключают к системе катодной защиты в период опасности грозовых разрядов, при этом обеспечивают отведение грозовых разрядов от защищаемого объекта путем наведения на систему молниезащиты положительного электрохимического потенциала, величина которого не превышает 90 В относительно стального электрода сравнения.

Изобретение относится к области защиты подземных трубопроводов от коррозии и может быть использовано для защиты трубопроводов, проложенных на территории компрессорных и насосных станций.

Изобретение относится к области катодной защиты металлических объектов от коррозии и может быть использовано для объектов, находящихся в контакте с электропроводной жидкостью.

Изобретение относится к области защиты металлических изделий от коррозии. Устройство для защиты трубопровода от воздействия натекающих и стекающих постоянного и переменного токов, наводимых от внешних источников блуждающих токов, содержит конденсаторный блок для фильтрации переменного тока, размещенный в электрическом шкафу, при этом оно выполнено с возможностью подключения к станции катодной защиты (СКЗ) и дополнительно содержит выпрямительный диодный мост с возможностью подключения между анодным заземлителем СКЗ и защищаемым трубопроводом параллельно выходу СКЗ, и балластный нагрузочный резистор, подсоединенный к выходу выпрямительного диодного моста параллельно конденсаторному блоку.

Изобретение относится к антикоррозионной защите металлических трубопроводов для предотвращения коррозионного разрушения их внутренних и наружных поверхностей и может быть использовано в нефтегазовой промышленности, сфере коммунального хозяйства для снижения аварийности при эксплуатации трубопроводов, транспортирующих коррозионно-активные вещества, проложенных подземным, наземным и надземным способом.

Изобретение относится к области защиты металлических изделий от коррозии. .

Изобретение относится к аккумуляторному водонагревателю и способу защиты резервуара водонагревателя от электрохимической коррозии. .

Изобретение относится к области защиты подземных сооружений от коррозии, в частности, к регулированию потенциалов катодной защиты участков подземных трубопроводов.

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии в кислотах и может быть использовано в травильных ваннах и при кислотных очистках оборудования. Способ защиты стали от коррозии в хлороводородной кислоте включает введение ингибитора, содержащего органические соединения, в агрессивную среду, при этом в качестве ингибитора используют водный экстракт листьев чистотела большого, который вводят в количестве 3-6 г в пересчете на сухое вещество на литр агрессивной среды. Технический результат - повышение эффективности защиты от коррозии стали. 2 табл., 1 пр.

Изобретение может быть использовано на промышленных объектах сгорания углеводородного топлива для защиты от грозовых разрядов и электрохимической коррозии подземных стальных сооружений для углеводородного топлива. Используют систему, содержащую источник постоянного тока и углеграфитовое анодное заземление, с системой молниезащиты, содержащей стержневой молниеприемник, токоотвод, контактное устройство и стальной электрод сравнения. Углеграфитовое анодное заземление системы катодной защиты используют в качестве контура заземления молниезащиты. Катодную поляризацию защищаемого стального подземного сооружения, подключенного через контактное устройство и медносульфатный электрод сравнения, обеспечивают в постоянном режиме наложением защитного суммарного потенциала в пределах от -1,2 вольт до -2,5 вольт. Отведение грозовых разрядов от защищаемого объекта и принудительное улавливание грозового разряда в систему молниезащиты на анодное заземление осуществляют путем наведения положительного электрохимического потенциала, величина которого не превышает 90 вольт относительно стального электрода сравнения. Обеспечивается одновременно сохранность объектов промышленной инфраструктуры предприятий, где в значительном объеме используется углеводородное сырье в виде топлива, от поражений атмосферного электричества, и защита от электрохимической коррозии подземных сооружений транспортировки и хранения углеводородного сырья. 2 ил.

Наверх