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    區(qū)域陰極保護技術(shù)在大港某油氣輸送站的應(yīng)用

    2019-09-02 11:14:04尹黨強
    石油天然氣學(xué)報 2019年4期
    關(guān)鍵詞:模擬計算站場陰極保護

    張 煜,尹黨強,李 雪

    1中國石油管道局工程有限公司國際事業(yè)部,河北 廊坊

    2中國石油天然氣管道局工程有限公司天津濱海分公司,天津

    1.引言

    傳統(tǒng)區(qū)域陰極保護技術(shù)選擇陽極位置、數(shù)量等設(shè)計參數(shù)時往往依靠經(jīng)驗性估算。由于缺乏理論指導(dǎo),導(dǎo)致陽極布置不夠合理,引起管道和設(shè)備欠保護或過保護。因此,對于地下金屬結(jié)構(gòu)復(fù)雜、干擾和屏蔽現(xiàn)象嚴(yán)重的站場,傳統(tǒng)的陰極保護技術(shù)難以滿足要求。筆者以大港油田某聯(lián)合站為例,結(jié)合新開發(fā)的優(yōu)化設(shè)計軟件,對該站場進(jìn)行了區(qū)域陰極保護優(yōu)化設(shè)計。

    2.區(qū)域陰極保護技術(shù)特點

    典型的站場區(qū)域陰極保護具有如下特點:

    1)接地系統(tǒng)消耗陰極保護電流高。區(qū)域陰極保護的對象為埋地管網(wǎng),但與埋地管線連接的接地網(wǎng)無法進(jìn)行電絕緣,接地網(wǎng)消耗了大量電流。

    2)干擾屏蔽問題嚴(yán)重。站內(nèi)金屬結(jié)構(gòu)存在電連續(xù)性,尤其是年代久遠(yuǎn)的站場,已廢棄管線仍與在用設(shè)施連接,地下金屬結(jié)構(gòu)錯綜復(fù)雜,干擾和屏蔽問題突出。

    3)需考慮調(diào)試整改。陰極保護回路復(fù)雜多變,要達(dá)到理想的保護和最大限度地降低對非本保護系統(tǒng)的干擾,施工和調(diào)試階段的設(shè)計調(diào)整是必不可少的[1]。

    3.陽極地床比選

    陽極地床設(shè)計是整個區(qū)域陰極保護中的重要環(huán)節(jié),目前陽極地床有3種方式:深井陽極、淺埋陽極和線性陽極。

    深井陽極地床安裝在地表以下15~150 m范圍內(nèi),其接地電阻受季節(jié)和水位變化影響小,施工作業(yè)面小,輸出電流大,保護范圍大。深井陽極地床傾向于把保護對象整體極化[2],但對鄰近的其他金屬構(gòu)筑物的干擾程度不易精準(zhǔn)控制,不能保證打井一次成功。

    淺埋陽極地床采用淺埋立式或水平式敷設(shè),可根據(jù)工程需要埋設(shè)在構(gòu)筑物周圍,在特定局部區(qū)域可提供大電流,可能對鄰近的其他金屬構(gòu)筑物產(chǎn)生干擾,受土壤電阻率影響大。

    線性陽極地床沿管道敷設(shè),保護電流分布定向且均勻,在陽極與被保護體之間能夠形成很好的回路[3],能有效解決復(fù)雜管網(wǎng)區(qū)域內(nèi)屏蔽,對線路管道及陰極保護系統(tǒng)干擾小。但費用較高,敷設(shè)中與管道、接地網(wǎng)等縱橫交叉,容易發(fā)生短路,需與管道同時施工。

    經(jīng)過對比分析,該聯(lián)合站陽極地床采用深井陽極地床、淺埋陽極地床或二者組合的方式。

    4.軟件模擬計算

    4.1.聯(lián)合站陰極保護數(shù)值模擬類型

    在聯(lián)合站的1#、2#、3#位置布置3口30 m深的陽極井,同時補充4組淺埋陽極地床,聯(lián)合站的管網(wǎng)及陽極地床分布如圖1所示。根據(jù)圖1建立了區(qū)域陰極保護數(shù)值模擬三維模型(見圖2(a)),并進(jìn)行了邊界元網(wǎng)格劃分(見圖2(b))。

    Figure 1.The distribution diagram of pipe network in a joint station圖1.聯(lián)合站管網(wǎng)分布圖

    Figure 2.Three-dimensional calculation model and the distribution of model grid in the joint station圖2.聯(lián)合站三維計算模型及模型網(wǎng)格分布

    4.2.聯(lián)合站陰極保護數(shù)值模擬計算結(jié)果

    經(jīng)模擬計算整個站場內(nèi)埋地管網(wǎng)、儲罐及接地網(wǎng)基本均處于保護范圍內(nèi),每個地床的模擬計算輸出電流如表1所示。

    Table 1.The calculated output current value of each anode groundbed表1.各個陽極地床計算輸出電流值

    4.3.現(xiàn)場數(shù)據(jù)反饋

    陰極保護系統(tǒng)施工完成后,經(jīng)調(diào)試其效果達(dá)到了設(shè)計指標(biāo)[4],現(xiàn)場恒電位儀輸出電流如表2所示。

    Table 2.The actual output current value of each channel of the potentiostat表2.恒電位儀各路實際輸出電流值

    5.結(jié)語

    區(qū)域陰極保護優(yōu)化設(shè)計軟件將先進(jìn)的計算機數(shù)值模擬技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計中,陰極保護系統(tǒng)投產(chǎn)運行后,通過現(xiàn)場實地測試,被保護的埋地管線及儲罐電位均達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),滿足了工程要求。該設(shè)計技術(shù)對同類工程項目具有借鑒意義。

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