مبدأ الحماية من التآكل الكاثودي لخطوط الأنابيب. القابلية للتآكل في شبكات الأنابيب الرئيسية. منشآت الحماية الجلفانية

بغض النظر عن مدى شعبية البلاستيك ، فإن معظم الطرق السريعة الموضوعة في الأرض (المدفونة) يتم تركيبها من عينات من الفولاذ أو الحديد الزهر. من العيوب الكبيرة لهذه الأنابيب ، مع كل المزايا التي لا يمكن إنكارها ، قابلية المواد للتآكل. بغض النظر عن النوع (إلكتروني / كيميائي ، بسبب التيارات الشاردة أو عامل آخر) ، فإنه يقلل بشكل كبير من عمر التشغيل الاتصالات الهندسيةأو جزء منفصل منه.

اعتمادًا على الظروف المحلية والجدوى الاقتصادية ، يتم تنفيذ العديد من طرق حماية خطوط الأنابيب في الممارسة العملية. كل منهم مقسم إلى مجموعتين - نشطة وسلبية. الحماية الكاثودية تنتمي إلى الأول. هذه المواد مكرسة لخصائصها ، تقنية الترتيب ، مبدأ الأداء.

مخطط الحماية الكاثودية لخطوط الأنابيب

مُجَمَّع

• مصدر الجهد / الحفلة.
• محول التيار (AC / DC).
• القطب الكهربائي الأرضي (مفرد أو مجتمعة).
• ربط عناصر السلسلة (موصلات معدنية).

بالإضافة إلى ذلك

• الفولتميتر.
• قطب التحكم (كبريتات النحاس).

مبدأ التشغيل

اتصال

يتم لعب دور الكاثود في هذا المخطط بواسطة خط الأنابيب نفسه. إنه يتصل بـ "-" من المعدل. وفقا لذلك ، الأنود - إلى "+" الخاص به.

حالة تشغيل

وجود بيئة إلكتروليتية (في هذه القضية- تربة) وأنود مصنوع من مادة موصلة. لا يجب أن يكون معدنًا.

كيف تعمل الحماية

عندما يتم تطبيق الجهد على الدائرة ، الحقل الكهربائي، مما يؤدي إلى إنشاء استقطاب كاثودي في قسم خطوط الأنابيب. بدون الخوض في التفاصيل الدقيقة للعمليات الجارية ، يكفي أن نقول إنه نتيجة لذلك ، لم يتم تدمير خط الأنابيب ، ولكن الأنود ، لأنه يتشكل بدقة في منطقة الجهد "+". بعد فترة زمنية معينة ، يكون استبدال القطب الكهربائي الأرضي أسهل بكثير وأرخص من استبدال أنبوب واحد أو عدة أنابيب على الطريق.

ميزات أنظمة الحماية الكاثودية

• يمكن استخدام كل من الخطوط الثابتة والمولدات المتنقلة كمصدر للطاقة.
• لا يتم تنظيم أقصى مجال وقائي لخطوط الأنابيب التي لا تحتوي على طلاء خاص. في حالات أخرى (على سبيل المثال ، إذا كانت عناصر المسار تحتوي على عزل بوليمر) ، يتم حسابها بشكل فردي لكل مخطط.
• اعتمادًا على تفاصيل خط الأنابيب ، قد تختلف أقطاب الأنود الأرضية في طريقة وضعها (موزعة ، مركزة) وفي موضعها بالنسبة إلى مستوى الأرض (ممتد ، عميق).
• يتم اختيار مادة الأنود لتربة معينة بناءً على التشغيل دون استبدال لمدة 15 عامًا على الأقل. يمكن زيادة هذه الفترة بشكل مصطنع عن طريق وضع القطب الكهربائي الأرضي في أي بيئة. على سبيل المثال ، في فحم الكوك المسحوق.

طرق لحماية خطوط الأنابيب من تآكل خارجيمقسمة إلى المبني للمجهول و الإيجابي .

الدفاعات السلبية توفير عزل للسطح الخارجي للأنبوب من ملامسة المياه الجوفية والتيارات الكهربائية الشاردة ، والتي يتم تنفيذها باستخدام طلاءات عازلة مقاومة للتآكل مع مقاومة للماء ، والتصاق قوي بالمعدن ، وقوة ميكانيكية. لعزل خطوط الأنابيب ، يتم استخدام طلاء يعتمد على القار ، يعتمد على البوليمرات والورنيش.

يحتوي المصطكي البيتوميني للطلاء على حشو معدني أو فتات مطاطية لزيادة لزوجته عند التسخين وزيادة القوة الميكانيكية للطلاء. لزيادة قوة ومتانة الطلاءات البيتومينية ، يتم استخدام مواد البريزول والألياف الزجاجية.

الطلاءات القائمة على البوليمر عبارة عن أشرطة بولي إيثيلين أو بولي كلوريد الفينيل مع مادة لاصقة. يتم جرح الشريط على خط أنابيب نظيف ومجهز.

تستخدم الورنيش لحماية خطوط الأنابيب السطحية من التآكل الجوي.

أثناء التشغيل طويل الأمد لخطوط الأنابيب المحمية بطبقة عازلة فقط ، يحدث التلف الناتج عن التآكل في وقت مبكر بعد 5-8 سنوات من وضع خطوط الأنابيب في الأرض بسبب تآكل التربة ، حيث يفقد العزل خصائص قوته بمرور الوقت والعمليات المكثفة يبدأ التآكل الكهروكيميائي الخارجي في شقوقه. جوهر عمليات التآكل الكهروكيميائية كما يلي.

التآكل الكهروكيميائي (التآكل التآكل) يحدث تحت تأثير البيئة المسببة للتآكل ، وهو متنوع في طبيعته ، ويسبب معظم أضرار التآكل لخطوط الأنابيب والمعدات. يستمر التآكل الكهروكيميائي بوجود عمليتين - كاثودية وأنوديك. تستمر عمليات التآكل الكهروكيميائي وفقًا لقوانين الحركية الكهروكيميائية ، عندما يمكن تقسيم التفاعل الكلي للتفاعل إلى عمليات القطب الكهربائي المستقلة التالية إلى حد كبير:

أ) عملية الأنود - انتقال المعدن إلى محلول على شكل أيونات (في محاليل مائية ، عادة ما تكون رطبة) مما يترك عددًا مكافئًا من الإلكترونات في المعدن ؛

ب) عملية الكاثود - استيعاب الإلكترونات الزائدة التي ظهرت في المعدن بواسطة مزيلات الاستقطاب.

وفقًا لذلك ، يتم استخدام الطرق الفعالة للحماية الكهروكيميائية للحماية من التآكل الكهروكيميائي.

طرق الحماية الفعالة توفر خطوط الأنابيب من التآكل الخارجي إنشاء مثل هذا التيار الكهربائي الذي يصبح فيه المعدن الكامل لخط الأنابيب ، على الرغم من عدم تجانس محتوياته ، الكاثود ، والأنود هو المعدن الذي يتم وضعه بشكل إضافي في الأرض. هناك نوعان حماية نشطةخطوط الأنابيب من التآكل الخارجي - الذبيحة والكاثودية .

مع حماية المداس ، يتم وضع معدن أكثر نشاطًا (واقي) بجوار خط الأنابيب ، وهو متصل بخط الأنابيب بموصل معزول. تصنع الواقيات من سبائك الزنك أو الألومنيوم أو المغنيسيوم.

مع الحماية الكاثودية باستخدام مصدر تيار مباشر (محطة الكاثود) (الشكل 13.24) ، يتم إنشاء فرق محتمل بين خط الأنابيب وقطع المعدن الموضوعة بالقرب من خط الأنابيب (عادةً قطع الأنابيب القديمة ، الخردة المعدنية) بحيث تكون الشحنة السالبة تطبق على خط الأنابيب ، وقطع من المعدن - موجبة. وبالتالي ، فإن المعدن الذي يتم وضعه بشكل إضافي في التربة ، سواء في الحماية الكاثودية أو المداس ، هو عبارة عن قطب موجب ويخضع للتدمير ، ولا يحدث تآكل خارجي لخط الأنابيب.

مبدأ التشغيل حماية فقيعلى غرار عمل الخلية الجلفانية (الشكل 13.25).

يتم إنزال قطبين (خط أنابيب وواقي مصنوع من معدن أكثر كهربيًا من الفولاذ) في المنحل بالكهرباء في التربة ويتم توصيلهما بواسطة موصل. نظرًا لأن مادة الحامي تكون أكثر كهرسلبية ، وتحت تأثير فرق الجهد ، هناك حركة موجهة للإلكترونات من الحامي إلى خط الأنابيب على طول الموصل. في الوقت نفسه ، تدخل ذرات أيونات المادة الحامية في محلول ، مما يؤدي إلى تدميرها. يتم التحكم في شدة التيار بواسطة عمود تحكم.

وهكذا ، فإن تدمير المعدن لا يزال يحدث ، ولكن ليس خط الأنابيب ، ولكن الحامي.

تسمى طريقة حماية خطوط الأنابيب من التدمير بواسطة التيارات الشاردة ، والتي توفر إزالتها (الصرف) من الهيكل المحمي إلى الهيكل - مصدر التيارات الشاردة - أو التأريض الخاص. حماية الصرف الكهربائي .

تطبيق الصرف المباشر والمستقطب ومعزز (الشكل 13.26.).

استنزاف كهربائي مباشر - هذه جهاز الصرفالتوصيل الثنائي. تشتمل دائرة الصرف الكهربائي المباشر على: مقاومة متغيرة (R) ، ومفتاح سكين (K) ، ومصهر (Pr) ومرحل إنذار (Cp). يتم تنظيم القوة الحالية في دائرة خطوط الأنابيب والسكك الحديدية بواسطة مقاومة مقاومة متغيرة. إذا تجاوز التيار القيمة المسموح بها ، فسيحترق المصهر ، وسيتدفق التيار عبر لف المرحل ، والذي ، عند تشغيله ، يطلق إشارة مسموعة أو ضوئية.

يتم استخدام الصرف الكهربائي المباشر في الحالات التي تكون فيها إمكانات خط الأنابيب أعلى باستمرار من إمكانات شبكة السكك الحديدية ، حيث يتم تحويل التيارات الشاردة. خلاف ذلك ، سيتحول الصرف إلى قناة لتسرب التيارات الشاردة إلى خط الأنابيب.

الصرف الكهربائي المستقطب هو جهاز تصريف ذو موصلية أحادية الاتجاه. يختلف الصرف المستقطب عن الصرف المباشر بوجود عنصر توصيل أحادي الاتجاه (عنصر صمام) VE. مع الصرف المستقطب ، يتدفق التيار فقط من خط الأنابيب إلى السكة ، مما يلغي تسرب التيارات الشاردة إلى خط الأنابيب عبر سلك الصرف.

الصرف المعزز يتم استخدامه في الحالات التي يكون فيها من الضروري ليس فقط إزالة التيارات الشاردة من خط الأنابيب ، ولكن أيضًا لتوفير إمكانات الحماية اللازمة عليه. إن الصرف المعزز عبارة عن محطة كاثود تقليدية ، متصلة بقطب سالب بالهيكل المحمي ، وإيجابي - ليس بأرض الأنود ، ولكن بقضبان النقل المكهرب.

وتجدر الإشارة إلى أن دوائر التأريض الوقائية لمعدات العملية الموجودة في CS و GDS و PS والمواقع المماثلة الأخرى لا ينبغي أن يكون لها تأثير تدريع على نظام الحماية الكهروكيميائية للمرافق تحت الأرض.

يتميز بناء أجهزة الحماية الكهروكيميائية بنطاق واسع من العمل ، يمتد على عدة كيلومترات من خط الأنابيب الرئيسي ، ووجود مناطق يصعب على المركبات ذات العجلات ، فضلاً عن تعدد عمليات البناء والتركيب.

لا يمكن التشغيل الفعال للحماية الكهروكيميائية إلا عندما جودة عاليةتركيب كل شيء العناصر الهيكلية. وهذا يتطلب تنظيمًا علميًا للعمل ، وأقصى قدر من الميكنة ، ومؤهلات عالية لعمال البناء والتركيب. نظرًا لاستخدام عدد محدود من أنواع التركيبات لحماية خطوط الأنابيب ، وتكون عناصر الحماية الكهروكيميائية نموذجية في الغالب ، فمن الضروري إنتاج وحدات التجميع الرئيسية والكتل مسبقًا في المصنع.

لبناء الحماية الكهروكيميائية لخطوط الأنابيب الرئيسية ضد التآكل ، يتم استخدام وسائل وتركيبات الصرف الكاثودي والكهربائي وحماية المداس والقفزات الكهربائية ونقاط التحكم والقياس والوحدات الهيكلية للمشاريع القياسية.

يجب أن يتم العمل على بناء الحماية الكهروكيميائية على مرحلتين. الخطوة الأولى هي القيام بما يلي:

تحديد مسارات موقع العمل وخطوط الكهرباء والكابلات وإعداد موقع البناء ؛

اختيار وترتيب مساحة التخزين للمعدات ووحدات التجميع والأجزاء والأجهزة والأدوات والمواد ؛

تسليم المعدات والآلات والآليات ؛

تحضير الموقع لإنتاج الأعمال ؛

تسليم معدات التركيب الحماية الكاثودية، وحدات التركيب ، الأجزاء ، الأجهزة ، الأدوات ، التركيبات والمواد ؛

تطوير التربة في الخنادق والحفر. الردم بالحشو بعد تركيب المعدات والكابلات إلى المستوى المحدد في وثائق العمل ؛

بناء الأنود والتأريض الوقائي ، وتركيب ووضع الواقيات ؛

وضع الاتصالات تحت الأرض.

ترآيب كاثود ومآخذ كهربائية للتحكم من خطوط الأنابيب ، بالإضافة إلى وصلات التلامس الخاصة بالقطب الموجب ، والتأريض الواقي ومنافذ الأضاحي ؛

تركيب ووضع الأساسات تحت الإنشاء لهياكل داعمة لتركيب المعدات.

يجب تنفيذ أعمال المرحلة الأولى بالتزامن مع أعمال البناء الرئيسية في الجزء التكنولوجي من خط الأنابيب.

في المرحلة الثانية من الضروري القيام بأعمال تركيب المعدات وتوصيل الكابلات والأسلاك الكهربائية بها والاختبار الفردي للاتصالات الكهربائية والأجهزة المثبتة.

يجب أن يكتمل عمل المرحلة الثانية ، كقاعدة عامة ، بعد الانتهاء من الأنواع الرئيسية أعمال البناءوبالتزامن مع عمل المنظمات المتخصصة التي تقوم ببدء واختبار وتعديل وسائل وتركيبات الحماية الكهروكيميائية وفقًا لجدول زمني موحد.

يتم بدء تشغيل واختبار وتعديل وسائل وتركيبات الحماية الكهروكيميائية من أجل التحقق من قابلية تشغيل كل من الوسائل الفردية ومنشآت الحماية الكهروكيميائية ، ونظام الحماية الكهروكيميائية ، وتشغيله وإنشاء الوضع المنصوص عليه من قبل مشروع لضمان الحماية الكهروكيميائية لقسم خط الأنابيب تحت الأرض من التآكل الخارجي وفقًا للوثائق التنظيمية والفنية الحالية.

تتكون الحماية من التآكل الكهروكيميائي من الحماية الكاثودية والصرف. تتم الحماية الكاثودية لخطوط الأنابيب بطريقتين رئيسيتين: استخدام واقيات الأنود المعدنية (طريقة الحماية الجلفانية) واستخدام المصادر الخارجية التيار المباشر، ناقصها متصل بالأنبوب ، والإيجابي - بأرض الأنود (الطريقة الكهربائية).

أرز. 1. مبدأ العمل في الحماية الكاثودية

الحماية من التآكل القرباني الجلفاني

الطريقة الأكثر وضوحًا لتنفيذ الحماية الكهروكيميائية لهيكل معدني في اتصال مباشر مع بيئة التحليل الكهربائي هي طريقة الحماية الجلفانية ، والتي تعتمد على حقيقة أن معادن مختلفةفي المنحل بالكهرباء لها إمكانات قطب مختلفة. وبالتالي ، إذا قمت بتكوين زوج جلفاني من معدنين ووضعتهما في إلكتروليت ، فإن المعدن الذي يحتوي على المزيد إمكانات سلبيةسوف يصبح أنودًا وقائيًا وسيتم تدميره ، مما يحمي المعدن بإمكانية أقل سلبية. تعمل الواقيات بشكل أساسي كمصادر محمولة للكهرباء.

يستخدم المغنيسيوم والألمنيوم والزنك كمواد رئيسية لتصنيع الواقيات. من خلال مقارنة خصائص المغنيسيوم والألمنيوم والزنك ، يمكن ملاحظة أن العناصر المدروسة تحتوي على أعلى قوة دافعة كهربائية. في الوقت نفسه ، يعد المعامل من أهم الخصائص العملية للحماة عمل مفيد، توضح نسبة كتلة المداس المستخدمة للحصول على فائدة طاقة كهربائيةفي السلسلة. ك. نادراً ما تتجاوز الواقيات المصنوعة من سبائك المغنيسيوم والمغنيسيوم 50٪ ج ، على عكس الواقيات القائمة على الزنك والألمنيوم بكفاءة. 90٪ أو أكثر.

أرز. 2. أمثلة على حماة المغنيسيوم

عادة ، يتم استخدام تركيبات الحماية للحماية الكاثودية لخطوط الأنابيب التي لا تحتوي على الاتصالات الكهربائيةمع الاتصالات الممتدة المجاورة ، والأقسام الفردية من خطوط الأنابيب ، وكذلك الخزانات ، والصلب أغطية واقية(خراطيش) ، وخزانات وخزانات تحت الأرض ، ودعامات وأكوام من الصلب ، وأشياء أخرى مركزة.

في الوقت نفسه ، تعتبر وحدات المداس حساسة جدًا للأخطاء في وضعها وتكوينها. اختيار غير صحيحأو يؤدي وضع تركيبات المداس إلى انخفاض حاد في فعاليتها.

الحماية من التآكل الكاثودي

الطريقة الأكثر شيوعًا للحماية الكهروكيميائية ضد التآكل تحت الأرض الهياكل المعدنية- هذه حماية كاثودية يتم تنفيذها بواسطة الاستقطاب الكاثودي لسطح المعدن المحمي. في الممارسة العملية ، يتم تنفيذ ذلك عن طريق توصيل خط الأنابيب المحمي بالقطب السالب لمصدر خارجي للتيار المستمر ، يسمى محطة الحماية الكاثودية. يتم توصيل القطب الموجب للمصدر بواسطة كابل بإلكترود خارجي إضافي مصنوع من المعدن أو الجرافيت أو المطاط الموصل. يتم وضع هذا القطب الخارجي في نفس البيئة المسببة للتآكل مثل الجسم المحمي ، في حالة خطوط الأنابيب الميدانية تحت الأرض ، في التربة. وبالتالي ، يتم تشكيل دائرة كهربائية مغلقة: قطب كهربائي خارجي إضافي - إلكتروليت التربة - خط أنابيب - كابل كاثود - مصدر تيار مباشر - كابل أنود. كجزء من هذا دائرة كهربائيةخط الأنابيب هو الكاثود ، ويصبح قطب كهربائي خارجي إضافي متصل بالقطب الموجب لمصدر التيار المستمر هو الأنود. يسمى هذا القطب بأرض الأنود. القطب السالب الشحنة للمصدر الحالي المتصل بخط الأنابيب ، في وجود تأريض خارجي للأنود ، يستقطب كاثوديًا خط الأنابيب ، بينما يتم معادلة إمكانات مقاطع الأنود والكاثود عمليًا.

وبالتالي ، يتكون نظام الحماية الكاثودية من هيكل محمي ، ومصدر تيار مباشر (محطة حماية كاثودية) ، وتأريض الأنود ، وربط خطوط الأنود والكاثود ، ووسط موصل كهربائيًا (تربة) يحيط بهم ، بالإضافة إلى عناصر نظام المراقبة - التحكم و نقاط القياس.

الحماية من تآكل الصرف

يتم تنفيذ حماية خطوط الأنابيب من التآكل بواسطة التيارات الشاردة عن طريق الإزالة الموجهة لهذه التيارات إلى المصدر أو إلى الأرض. يمكن أن يكون تركيب حماية الصرف من عدة أنواع: تصريف ترابي ، مستقيم ، مستقطب ومعزز.

أرز. 3. محطة حماية الصرف

يتم إجراء تصريف الأرض عن طريق تأريض خطوط الأنابيب بأقطاب كهربائية إضافية في أماكن مناطق الأنود الخاصة بها ، والتصريف المباشر - عن طريق إنشاء وصلة كهربائية بين خط الأنابيب والقطب السالب لمصدر التيار الضال ، على سبيل المثال ، شبكة السكك الحديدية المكهربة سكة حديدية. الصرف المستقطب ، على عكس الصرف المباشر ، له موصلية من جانب واحد فقط ، لذلك ، عندما تظهر إمكانات إيجابية على القضبان ، يتم إيقاف الصرف تلقائيًا. في الصرف المعزز ، يتم تضمين محول التيار بالإضافة إلى ذلك في الدائرة ، مما يسمح بزيادة تيار التصريف.

إحدى الطرق الشائعة الاستخدام للحماية الكهروكيميائية تصميمات مختلفةمن المعادن ضد الصدأ حماية كاثودية. في معظم الحالات ، يتم استخدامه بالتزامن مع تطبيق الطلاءات الخاصة على الأسطح المعدنية.

1 معلومات عامة عن الحماية الكاثودية

لأول مرة وصف همفري ديفي هذه الحماية للمعادن في عشرينيات القرن التاسع عشر. بناءً على تقاريره ، في عام 1824 ، تم اختبار النظرية المقدمة على السفينة HMS Samarang. تم تركيب واقيات الأنود الحديدي على الطلاء النحاسي للسفينة ، مما قلل بشكل كبير من معدل الصدأ للنحاس. بدأ تطوير هذه التقنية ، واليوم أصبح الكاثود لجميع أنواع الهياكل المعدنية (خطوط الأنابيب وعناصر السيارة وما إلى ذلك) الأكثر فاعلية والأكثر استخدامًا.

في ظل ظروف الإنتاج ، تتم حماية المعادن (تسمى غالبًا الاستقطاب الكاثودي) وفقًا لطريقتين رئيسيتين.

1. الهيكل المحمي من التدمير متصل بمصدر تيار خارجي. في هذه الحالة ، يعمل المنتج المعدني ككاثود. والأنودات هي أقطاب كهربائية إضافية خاملة. تستخدم هذه التقنية بشكل شائع لحماية خطوط الأنابيب والقواعد المعدنية الملحومة ومنصات الحفر.
2. الاستقطاب الكاثودي من النوع الجلفاني. باستخدام هذا المخطط ، يكون الهيكل المعدني على اتصال بمعدن له إمكانات كهرسلبية أعلى (الألومنيوم ، والمغنيسيوم ، وسبائك الألومنيوم ، والزنك). في هذه الحالة ، يُفهم كلا المعدنين (الأساسي والوقائي) على أنهما الأنود. يؤدي انحلال مادة كهروكيميائية (بمعنى عملية كهروكيميائية بحتة) إلى تدفق التيار الكاثودي اللازم عبر المنتج المحمي. بمرور الوقت ، يحدث تدمير كامل للمعدن "المدافع". يعتبر الاستقطاب الجلفاني فعالاً في الهياكل ذات الطبقة العازلة ، وكذلك للمنتجات المعدنية الصغيرة نسبيًا.

وجدت التقنية الأولى تطبيقًا واسعًا في جميع أنحاء العالم. إنه بسيط للغاية ومجدي اقتصاديًا ، فهو يجعل من الممكن حماية المعدن من التآكل العام ومن العديد من أنواعه - التآكل بين الخلايا الحبيبية من "الفولاذ المقاوم للصدأ" ، والتنقر ، وتكسير المنتجات النحاسية بسبب الضغوط التي تعمل بها.

وجدت الدائرة الجلفانية استخدامًا أكبر في الولايات المتحدة. في بلدنا ، يتم استخدامه بشكل أقل ، على الرغم من فعاليته العالية. يرجع الاستخدام المحدود للحماية المعدنية الواقية في روسيا إلى حقيقة أننا لا نطبق طلاءًا خاصًا على العديد من خطوط الأنابيب ، وهذا شرط أساسي لتنفيذ الأساليب الجلفانية المضادة للتآكل.

2 كيف يعمل الاستقطاب الكاثودي القياسي للمعادن؟

يتم إنتاج الحماية الكاثودية من التآكل باستخدام التيار المتراكب. يدخل الهيكل من مقوم أو مصدر آخر للتيار (الخارجي) ، حيث التردد الصناعي التيار المتناوبتم تعديله إلى الثابت المطلوب. الكائن المراد حمايته متصل بتيار مصحح (بالقطب "السالب"). وبالتالي الهيكل هو الكاثود. يتم توصيل تأريض الأنود (القطب الثاني) بـ "زائد".

من المهم أن يكون هناك اتصال إلكتروليتي وإلكتروني جيد بين القطب الثانوي والهيكل. الأول يتم توفيره عن طريق التربة ، حيث يتم غمر القطب الموجب وجسم الحماية. تلعب التربة في هذه الحالة دور الوسط الإلكتروليتي. ويتم تحقيق الاتصال الإلكتروني باستخدام موصلات مصنوعة من مواد معدنية.

يتم تنظيم الحماية الكاثودية ضد التآكل من خلال الحفاظ على القدرة الوقائية بين الوسط الإلكتروليتي ومؤشر جهد الاستقطاب (أو مباشرة بواسطة الهيكل) بقيمة محددة بدقة.قم بقياس المؤشر باستخدام مقياس الفولتميتر بمقياس مقاومة عالية.

من الضروري هنا أن نفهم أن الإمكانات لا تحتوي فقط على مكون استقطاب ، ولكن أيضًا مكون آخر - انخفاض الجهد (أوم). يحدث هذا الانخفاض بسبب تدفق تيار الكاثود من خلال المقاومة الفعالة. علاوة على ذلك ، فإن جودة الحماية الكاثودية تعتمد فقط على الاستقطاب على سطح المنتج المحمي من الصدأ. لهذا السبب ، يتم تمييز خاصيتين لأمان الهيكل المعدني - أكبر وأصغر إمكانات الاستقطاب.

يصبح التنظيم الفعال لاستقطاب المعادن ، مع مراعاة كل ما سبق ، ممكنًا عندما يتم استبعاد مؤشر المكون الأومي من قيمة فرق الجهد الذي تم الحصول عليه. يمكن تحقيق ذلك باستخدام مخطط خاص لقياس إمكانات الاستقطاب. لن نصفها في إطار هذه المقالة ، لأنها مليئة بالعديد من المصطلحات والمفاهيم المتخصصة.

كقاعدة عامة ، يتم استخدام التكنولوجيا الكاثودية بالتزامن مع الترسيب على السطح الخارجيمنتجات محمية من التآكل بمواد حماية خاصة.

لحماية خطوط الأنابيب غير المعزولة وغيرها من الهياكل ، من الضروري استخدام تيارات كبيرة غير مربحة اقتصاديًا وصعبة تقنيًا.

3 الحماية الكاثودية لمكونات السيارة

التآكل هو عملية نشطة وشديدة العدوانية. تسبب الحماية عالية الجودة لمكونات السيارة من الصدأ العديد من المشاكل لسائقي السيارات. جميع المركبات بدون استثناء تتعرض للتدمير بشكل أكّال ، لأن الصدأ يبدأ حتى عندما الطلاءيبدو الجهاز خدش صغير.

التكنولوجيا الكاثودية لحماية السيارة من التآكل شائعة جدًا اليوم. يتم استخدامه جنبًا إلى جنب مع استخدام أنواع مختلفة من المصطكي. تُفهم هذه التقنية على أنها إمداد جهد كهربائي لسطح جزء أو جزء آخر من السيارة ، مما يؤدي إلى تباطؤ فعال وطويل الأمد في الصدأ.

مع الحماية الموصوفة للمركبة ، فإن الكاثود عبارة عن لوحات خاصة يتم تطبيقها على العقد الأكثر ضعفًا. ويلعب جسم السيارة دور الأنود. يضمن توزيع الإمكانات هذا سلامة جسم الماكينة ، حيث يتم تدمير ألواح الكاثود فقط ، ولا يتآكل المعدن الأساسي.

في ظل نقاط الضعف في السيارة ، والتي يمكن حمايتها بالطريقة الكاثودية ، افهم:

• الجزء الخلفي والأمامي من القاع.
• قوس العجلة الخلفية
• مناطق لتثبيت المصابيح الجانبية والمصابيح الأمامية مباشرة ؛
• المفاصل من الجناح إلى العجلة
• مناطق الأبواب والعتبات الداخلية ؛
• مسافة خلف واقيات العجلات (أمامية).

لحماية السيارة ، تحتاج إلى شراء وحدة إلكترونية خاصة (بعض الحرفيين يصنعونها بمفردهم) ولوحات واقية. يتم تثبيت الوحدة في الجزء الداخلي للسيارة ، ومتصلة بالشبكة الموجودة على متن السيارة (يجب تشغيلها عند إيقاف تشغيل المحرك). يستغرق تثبيت الجهاز حرفيًا من 10 إلى 15 دقيقة. علاوة على ذلك ، فهي تستهلك الحد الأدنى من الطاقة ، وتضمن حماية عالية الجودة ضد التآكل.

قد تحتوي لوحات الحماية حجم مختلف. يختلف عددهم أيضًا اعتمادًا على مكان تركيبهم في السيارة ، وكذلك بناءً على المعلمات الهندسية التي يحتوي عليها القطب. في الممارسة العملية ، كلما قل عدد الصفائح المطلوبة ، كلما كان القطب أكبر.

الحماية من التآكل للسيارة باستخدام الطريقة الكاثودية يتم تنفيذها أيضًا بواسطة الآخرين نسبيًا طرق بسيطة. أبسط هو توصيل السلك الإضافي لبطارية السيارة بالأسلاك التقليدية مرآب معدني. يرجى ملاحظة أنه من الضروري استخدام المقاوم للاتصال.

4 حماية خطوط الأنابيب بواسطة الاستقطاب الكاثودي

يحدث إزالة الضغط عن خطوط الأنابيب لأغراض مختلفة في كثير من الحالات بسبب أضرار التآكل الناتجة عن ظهور الفجوات والشقوق والتجاويف. الاتصالات تحت الأرض معرضة بشكل خاص للصدأ. تتشكل عليها مناطق ذات إمكانات مختلفة (قطب كهربائي) ، والذي ينتج عن عدم تجانس التربة والتركيب غير المتجانس للمعادن التي تصنع منها الأنابيب. نظرًا لظهور هذه المناطق ، تبدأ عملية التكوين النشط للمكونات الجلفانية المسببة للتآكل.

يعتمد الاستقطاب الكاثودي لخطوط الأنابيب ، الذي يتم إجراؤه وفقًا للمخططات الموضحة في بداية المقالة (الجلفنة أو مصدر طاقة خارجي) ، على انخفاض معدل انحلال مادة الأنابيب أثناء تشغيلها. يتم تحقيق انخفاض مماثل عن طريق تحويل احتمالية التآكل إلى منطقة بها مؤشرات أكثر سلبية فيما يتعلق بالإمكانات الطبيعية.

حتى في الثلث الأول من القرن العشرين ، تم تحديد إمكانات الاستقطاب الكاثودي للمعادن. مؤشرها -0.85 فولت. في معظم أنواع التربة ، الإمكانات الطبيعية الهياكل المعدنيةفي النطاق من -0.55 إلى -0.6 فولت.

هذا يعني أن حماية فعالةخطوط الأنابيب ، فمن المطلوب "نقل" إمكانية التآكل إلى الجانب السلبيعند 0.25-0.3 فولت. بهذه القيمة ، يكون التأثير العملي للصدأ على حالة الاتصالات مستويًا بالكامل تقريبًا (معدل التآكل سنويًا لا يزيد عن 10 ميكرومتر).

تعتبر التقنية التي تستخدم مصدر حالي (خارجي) مستهلكة للوقت ومعقدة نوعًا ما. لكنها تقدم مستوى عالحماية خطوط الأنابيب ، لا يقتصر مورد الطاقة الخاص بها على أي شيء ، في حين أن المقاومة (المحددة) للتربة لها تأثير ضئيل على جودة التدابير الوقائية.

عادة ما تكون مصادر الطاقة الخاصة بالاستقطاب الكاثودي عبارة عن خطوط طاقة علوية عند 0.4 ؛ 6 و 10 كيلو فولت. في المناطق التي لا يوجد بها ، يُسمح باستخدام مولدات الغاز والحرارة والديزل كمصادر للطاقة.

يتم توزيع تيار "الحامي" بشكل غير متساو على طول خطوط الأنابيب. يتم ملاحظة أكبر قيمة لها في ما يسمى بنقطة الصرف - في المكان الذي يتم فيه توصيل المصدر. كلما زادت المسافة من هذه النقطة ، قلت حماية الأنابيب. في الوقت نفسه ، التيار الزائد مباشرة في منطقة الاتصال له التأثير السلبيعلى خط الأنابيب - هناك احتمال كبير لحدوث تكسير الهيدروجين للمعادن.

توضح طريقة استخدام الأنودات الجلفانية كفاءة جيدة في التربة ذات المؤشر الأومي المنخفض (حتى 50 أوم * م). لا يتم استخدامه في تربة المجموعة عالية المقاومة ، لأنه لا يعطي نتائج خاصة. وتجدر الإشارة هنا إلى أن الأنودات مصنوعة من سبائك تعتمد على الألومنيوم والمغنيسيوم والزنك.

5 باختصار حول محطات الحماية الكاثودية (CPS)

للحماية من التآكل لخطوط الأنابيب الموضوعة تحت الأرض ، على طول مسار حدوثها ، يتم تثبيت SKZ ، بما في ذلك:

• تأريض الأنود
• المصدر الحالي؛
• نقطة التحكم والقياس ؛
• الكابلات والأسلاك التي تؤدي وظائف التوصيل.

المحطات متصلة بشبكات التيار الكهربائي أو بالأجهزة المستقلة. يُسمح بتركيب العديد من مصادر التأريض والطاقة في SKZ عندما يتم وضع خطين أو أكثر من خطوط الأنابيب في ممر واحد تحت الأرض. ومع ذلك ، فإن هذا يستلزم زيادة في تكلفة تدابير مكافحة التآكل.

إذا تم تركيب تركيب واحد فقط على اتصالات متعددة الخطوط ، يتم توصيله بالأنابيب بواسطة كتل خاصة. لا تسمح بتكوين أزواج جلفانية قوية تحدث أثناء تثبيت وصلات العبور الصم على المنتجات الأنبوبية. تعمل هذه الكتل على عزل الأنابيب عن بعضها البعض ، كما تتيح تحديد الإمكانات المطلوبة لكل عنصر من عناصر خطوط الأنابيب ، مما يضمن أقصى حماية للهيكل من الصدأ.

انتاج التيار الكهربائي في محطات الكاثوديمكن ضبطه تلقائيًا (في هذه الحالة ، تكون الوحدة مجهزة بالثايرستور) أو يدويًا (يقوم المشغل بتبديل لفات المحولات إذا لزم الأمر). في الحالات التي تعمل فيها VCS في ظروف متغيرة بمرور الوقت ، يوصى بتشغيل المحطات مع تنظيم الجهد الأوتوماتيكي.

هم أنفسهم يرصدون مؤشرات مقاومة التربة (المحددة) ، وظهور التيارات الشاردة والعوامل الأخرى التي لها التأثير السلبيعلى جودة الحماية ، وضبط عمل SKZ تلقائيًا. ولكن في الأنظمة التي يظل فيها تيار الحماية والمقاومة في دائرته دون تغيير ، فمن الأفضل استخدام التركيبات مع الإعداد اليدويانتاج التيار الكهربائي.

نضيف أن التنظيم في الوضع التلقائي يتم تنفيذه وفقًا لأحد مؤشرين:

• تيار الحماية (المحولات الجلفانية الساكنة) ؛
• من خلال إمكانية حماية الكائن (محولات الطاقة الساكنة).

6 معلومات حول محطات الحماية الكاثودية المعروفة

من بين VHC المحلية الشعبية ، يمكن التمييز بين العديد من التركيبات. يزداد الطلب على المحطة. منيرفا 3000هو نظام قوي طوره مهندسون فرنسيون وروس لمنشآت غازبروم. يكفي جهاز Minerva لحماية ما يصل إلى 30 كيلومترًا من خطوط الأنابيب من الصدأ. تتميز المحطة بالمميزات الرئيسية التالية:

• قابلية التصنيع الفريدة لإنتاج جميع مكوناته ؛
• زيادة قوة SKZ (من الممكن حماية الاتصالات بطبقة واقية سيئة للغاية) ؛
• الشفاء الذاتي (بعد الحمل الزائد الطارئ) لأنماط تشغيل المحطة لمدة 15 ثانية ؛
• وجود معدات رقمية عالية الدقة لمراقبة أوضاع التشغيل ونظام التحكم الحراري ؛
• التوفر دوائر الحمايةضد الجهد الزائد لدوائر القياس والمدخلات ؛
• عدم وجود أجزاء متحركة وضيق الخزانة الكهربائية.

بالإضافة إلى منيرفا 3000من الممكن توصيل منشآت لـ جهاز التحكمعلى عمل المحطة و جهاز التحكممعداتها.

تتمتع الأنظمة أيضًا بأداء تقني ممتاز. ASKG-TM- محطات تكيفية حديثة مؤتمتة عن بعد لحماية الكابلات الكهربائية وخطوط الأنابيب الحضرية والرئيسية وكذلك الخزانات التي يتم فيها تخزين الغاز والمنتجات النفطية. هذه الأجهزة متوفرة مع مؤشرات مختلفة(من 1 إلى 5 كيلوواط) انتاج الطاقة. لديهم مجمع متعدد الوظائف للقياس عن بعد يسمح لك بتحديد وضع تشغيل محدد لـ RMS ، ومراقبة وتغيير معلمات المحطة ، وكذلك معالجة المعلومات الواردة وإرسالها إلى المشغل.

فوائد استخدام ASKG-TM:

• إمكانية التضمين في مجمعات SCADA بسبب دعم تقنية OPC ؛
• قناة الاتصال الاحتياطية والرئيسية ؛
• اختيار قيمة الطاقة (الإخراج) ؛
• زيادة التسامح مع الخطأ.
• مجموعة كبيرة من درجات حرارة التشغيل ؛
• دقة فريدة في تحديد معلمات الإخراج ؛
• حماية الجهد لمخرجات طاقة النظام.

هناك أنواع أخرى من VHCs ، من السهل العثور على معلومات عنها في مواقع متخصصة على الإنترنت.

7 ما هي الأشياء التي يمكن حمايتها بواسطة الاستقطاب الكاثودي؟

بالإضافة إلى حماية السيارات وخطوط الأنابيب ، تُستخدم تقنيات الاستقطاب المدروسة بنشاط لحماية التعزيزات من الهياكل الخرسانية المسلحة (المباني ومرافق الطرق والأساسات وما إلى ذلك) من التآكل. عادةً ما تكون التركيبات عبارة عن نظام كهربائي واحد يتآكل بشكل نشط عند دخول الكلوريدات والمياه إليه.

الاستقطاب الكاثودي مع عملية الصرف الصحي للخرسانة يوقف عمليات التآكل. في هذه الحالة ، يجب استخدام نوعين من الأنودات:

• أهمها مصنوعة من التيتانيوم أو الجرافيت أو توليفاتها مع طلاء من نوع أكسيد معدني ، وكذلك الحديد الزهر السيليكوني ؛
• قضبان التوزيع - قضبان مصنوعة من سبائك التيتانيوم مع طبقة إضافية من الحماية المعدنية أو بطبقة غير معدنية موصلة للكهرباء.

من خلال تنظيم التيار الخارجي الموفر لـ هيكل من الخرسانة المسلحة، حدد إمكانات المحرك.

يعتبر الاستقطاب تقنية لا غنى عنها لحماية الهياكل الثابتة الموجودة على الجرف القاري ، في حقول الغاز والنفط. مبدئي الطلاءات الواقيةفي مثل هذه المرافق ، من المستحيل استعادة (تتطلب تفكيك ونقل إلى حظائر جافة) ، مما يعني أنه لا يوجد سوى مخرج واحد - الحماية الكاثودية للمعادن.

للحماية من التآكل البحري ، يتم استخدام الاستقطاب الجلفاني للسفن المدنية عن طريق الأنودات المصنوعة من الزنك والمغنيسيوم وسبائك الألومنيوم. على الشاطئ (أثناء الإصلاح ووقوف السيارات) ، يتم توصيل السفن بـ CPS ، التي تصنع الأنودات من التيتانيوم المطلي بالبلاتين.

أيضًا ، يتم استخدام الحماية الكاثودية للحماية من التدمير الأجزاء الداخليةالسفن والحاويات ، وكذلك الأنابيب التي تتلامس مع النفايات مياه صناعيةوغيرها من الشوارد العدوانية. يزيد الاستقطاب في هذه الحالة من وقت التطبيق الخالي من الصيانة لهذه الهياكل بمقدار 2-3 مرات.

لكن. جي. سيمينوف, جنرال لواء مدير, مشروع مشترك "إلكون", جي. كيشيناو; إل. ص. سيسا, قيادة مهندس تشغيل ECP, الشخصية غير القابلة للعب "المتجه", جي. موسكو

مقدمة

تعد محطات الحماية الكاثودية (CPS) عنصرًا ضروريًا في نظام الحماية الكهروكيميائية (أو الكاثودية) (ECP) خطوط الأنابيب تحت الأرضمن التآكل. عند اختيار VCS ، غالبًا ما ينطلقون من أقل تكلفة وسهولة في الصيانة ومؤهلات موظفي الخدمة. عادة ما يصعب تقييم جودة المعدات المشتراة. يقترح المؤلفون النظر في المعايير الفنية لدائرة حماية الطفل المشار إليها في جوازات السفر ، والتي تحدد مدى جودة أداء المهمة الرئيسية للحماية الكاثودية.

لم يقصد المؤلفون التعبير عن أنفسهم بدقة لغة علميةفي تحديد المفاهيم. في عملية التواصل مع موظفي خدمات ECP ، أدركنا أنه من الضروري مساعدة هؤلاء الأشخاص على تنظيم المصطلحات ، والأهم من ذلك ، إعطائهم فكرة عما يحدث في كل من شبكة الطاقة وفي VCS بحد ذاتها.

مهمةECP

يتم تنفيذ الحماية الكاثودية عندما يتدفق تيار كهربائي من RMS عبر دائرة كهربائية مغلقة تتكون من ثلاث مقاومات متصلة في سلسلة:

· مقاومة التربة بين الأنابيب والأنود. أنا مقاومة انتشار الأنود ؛

مقاومة عزل خطوط الأنابيب.

يمكن أن تختلف مقاومة التربة بين الأنود والأنود بشكل كبير اعتمادًا على التركيب والظروف الخارجية.

يعد القطب الموجب جزءًا مهمًا من نظام ECP ، ويعمل كعنصر استهلاكي ، حيث يوفر انحلاله إمكانية كبيرة لتنفيذ ECP. تزداد مقاومته أثناء التشغيل بشكل مطرد بسبب الانحلال ، وانخفاض المساحة الفعالة لسطح العمل وتكوين الأكاسيد.

ضع في اعتبارك خط الأنابيب المعدني نفسه ، وهو العنصر المحمي في ECP. الأنبوب المعدني مغطى بالعزل من الخارج ، حيث تتشكل الشقوق أثناء التشغيل بسبب الاهتزازات الميكانيكية ، والتغيرات الموسمية واليومية في درجات الحرارة ، إلخ. تخترق الرطوبة الشقوق في العزل المائي والحراري لخط الأنابيب ويتلامس المعدن في الأنبوب مع الأرض ، وبالتالي تشكل زوجًا كلفانيًا يساهم في إزالة المعدن من الأنبوب. كلما زادت الشقوق وحجمها ، زاد حجم المزيد من المعدنتم أخراجه. وهكذا يحدث التآكل الجلفاني ، حيث يتدفق تيار من أيونات المعادن ، أي كهرباء.

نظرًا لتدفق التيار ، ظهرت فكرة رائعة لأخذ مصدر تيار خارجي وتشغيله لمواجهة هذا التيار بالذات ، والذي يحدث بسببه إزالة المعدن والتآكل. لكن السؤال الذي يطرح نفسه: ما هو حجم هذا التيار الأكثر من صنع الإنسان؟ يبدو أن هذا زائد إلى ناقص يعطي صفر إزالة المعادن الحالية. وكيف يقيس هذا التيار نفسه؟ أظهر التحليل أن التوتر بين الأنابيب المعدنيةوالتربة ، أي على جانبي العزل ، يجب أن يكون بين -0.5 و -3.5 فولت (يسمى هذا الجهد الجهد الوقائي).

مهمةVHC

لا تتمثل مهمة SKZ في توفير التيار في دائرة ECP فحسب ، بل تتمثل أيضًا في الحفاظ عليه بطريقة لا تتجاوز إمكانات الحماية الحدود المقبولة.

لذلك ، إذا كان العزل جديدًا ، ولم يكن لديه وقت للتلف ، فعندئذ تكون مقاومته التيار الكهربائيعالية وتحتاج إلى تيار صغير للحفاظ على الإمكانات المطلوبة. مع تقدم العمر في العزل ، تقل مقاومته. وبالتالي ، يزيد تيار التعويض المطلوب من RMS. سوف يزداد أكثر إذا ظهرت تشققات في العزل. يجب أن تكون المحطة قادرة على قياس إمكانات الحماية وتغيير تيار خرجها وفقًا لذلك. ولا يلزم أكثر من ذلك ، من وجهة نظر مهمة ECP.

أساليبالشغلVHC

هناك أربع طرق لتشغيل ECP:

بدون تثبيت قيم الخرج للتيار أو الجهد ؛

أقوم بتثبيت جهد الخرج ؛

استقرار التيار الناتج ؛

· أنا تثبيت القدرة الوقائية.

دعنا نقول على الفور أنه في النطاق المقبول للتغييرات لجميع العوامل المؤثرة ، يتم ضمان تنفيذ مهمة ECP بالكامل فقط عند استخدام الوضع الرابع. وهو المعيار المقبول لوضع التشغيل في SKZ.

يعطي المستشعر المحتمل للمحطة معلومات حول المستوى المحتمل. تغير المحطة تيارها في الاتجاه الصحيح. تبدأ المشاكل من اللحظة التي يكون فيها من الضروري وضع هذا المستشعر المحتمل للغاية. تحتاج إلى وضعها في مكان محسوب معين ، تحتاج إلى حفر خندق لكابل التوصيل بين المحطة والمستشعر. أي شخص أجرى أي اتصالات في المدينة يعرف مدى المتاعب. بالإضافة إلى ذلك ، يتطلب المستشعر صيانة دورية.

في الحالات التي توجد فيها مشاكل مع وضع الملاحظات المحتملة ، تابع ما يلي. عند استخدام الوضع الثالث ، من المفترض أن تتغير حالة العزل قليلاً على المدى القصير وأن مقاومته تظل مستقرة عمليًا. لذلك ، يكفي ضمان تدفق تيار مستقر من خلال مقاومة عزل ثابتة ، ونحصل على إمكانات وقائية مستقرة. على المدى المتوسط ​​والطويل ، يمكن إجراء التعديلات اللازمة بواسطة عامل خطي مدرب خصيصًا. لا يفرض النظامان الأول والثاني متطلبات عالية على SKZ. هذه المحطات بسيطة في التنفيذ ، ونتيجة لذلك فهي رخيصة ، سواء في التصنيع أو في التشغيل. على ما يبدو ، يحدد هذا الظرف استخدام هذه الطوائف في ECP للكائنات الموجودة في ظروف النشاط المنخفض للتآكل في البيئة. إذا تغيرت الظروف الخارجية (حالة العزل ، ودرجة الحرارة ، والرطوبة ، والتيارات الشاردة) إلى الحدود عند تكوين وضع غير مقبول على الكائن المحمي ، فلن تتمكن هذه المحطات من أداء مهمتها. لضبط وضعهم ، يعد الوجود المتكرر لموظفي الصيانة ضروريًا ، وإلا فسيتم تنفيذ مهمة ECP جزئيًا.

مميزاتVHC

بادئ ذي بدء ، يجب اختيار VHC بناءً على المتطلبات المنصوص عليها في الوثائق المعيارية. وربما يكون أهم شيء في هذه الحالة هو GOST R 51164-98. الملحق "1" من هذه الوثيقة ينص على أن كفاءة المحطة يجب أن تكون على الأقل 70٪. يجب ألا يتجاوز مستوى الضوضاء الصناعية الناتجة عن RMS القيم المحددة بواسطة GOST 16842 ، ويجب أن يتوافق مستوى التوافقيات عند الإخراج مع GOST 9.602.

عادة ما يشير جواز السفر SKZ إلى: لقد صنفت طاقة الإخراج ؛

الكفاءة في انتاج الطاقة المقدرة.

طاقة الخرج المقدرة - الطاقة التي يمكن للمحطة أن توفرها عند الحمل المقنن. عادة هذا الحمل هو 1 أوم. يتم تعريف الكفاءة على أنها نسبة طاقة الخرج المقدرة إلى الطاقة النشطة التي تستهلكها المحطة في الوضع المقنن. وفي هذا الوضع ، تكون الكفاءة هي الأعلى لأي محطة. ومع ذلك ، فإن معظم VCS تعمل بعيدًا عن الوضع الاسمي. يتراوح عامل حمل الطاقة من 0.3 إلى 1.0. في هذه الحالة ، ستنخفض الكفاءة الحقيقية لمعظم المحطات المصنعة اليوم بشكل ملحوظ مع انخفاض طاقة الخرج. هذا ملحوظ بشكل خاص للمحول SKZ الذي يستخدم الثايرستور كعنصر منظم. بالنسبة إلى RMS غير المحول (عالي التردد) ، يكون الانخفاض في الكفاءة مع انخفاض طاقة الخرج أقل بكثير.

يمكن رؤية نظرة عامة على التغيير في كفاءة SKZ للتصاميم المختلفة في الشكل.

من التين. يمكن ملاحظة أنك إذا استخدمت المحطة ، على سبيل المثال ، بكفاءة اسمية 70٪ ، فكن مستعدًا لحقيقة أنك قد أنفقت 30٪ أخرى من الكهرباء الواردة من الشبكة بلا فائدة. وهذا في أفضل حالة لطاقة الإخراج المقدرة.

مع طاقة خرج تبلغ 0.7 من القيمة الاسمية ، يجب أن تكون مستعدًا بالفعل لحقيقة أن فقد الطاقة الخاص بك سيكون مساويًا للطاقة المفيدة التي يتم إنفاقها. أين يتم إهدار الكثير من الطاقة؟

الخسائر الأومية (الحرارية) في لفات المحولات والاختناقات والعناصر النشطة للدائرة ؛

· تكاليف الطاقة لتشغيل دائرة التحكم بالمحطة.

فقدان الطاقة في شكل انبعاث راديوي ؛ فقدان الطاقة من تموج التيار الناتج للمحطة عند التحميل.

تُشع هذه الطاقة في الأرض من الأنود ولا تنتج عملاً مفيدًا. لذلك ، من الضروري جدًا استخدام محطات ذات معامل تموج منخفض ، وإلا فإن الطاقة باهظة الثمن تضيع. ليس هذا فقط ، عند المستويات العالية من التموجات والانبعاثات الراديوية ، يزداد فقدان الكهرباء ، ولكن بالإضافة إلى ذلك ، فإن هذه الطاقة المشتتة بلا فائدة تخلق تداخلاً عملية عاديةكمية كبيرة من المعدات الإلكترونية الموجودة في المنطقة المجاورة. يشير جواز سفر VHC أيضًا إلى الضرورة القوة الكاملة، دعونا نحاول التعامل مع هذه المعلمة. تأخذ SKZ الطاقة من شبكة الطاقة وتقوم بذلك في كل وحدة زمنية بمثل هذه الكثافة كما سمحنا لها أن تفعل مع مقبض الضبط على لوحة التحكم بالمحطة. وبطبيعة الحال ، من الممكن أخذ الطاقة من الشبكة بقوة لا تتجاوز قوة هذه الشبكة نفسها. وإذا تغير الجهد في الشبكة جيبيًا ، فإن قدرتنا على أخذ الطاقة من الشبكة تتغير جيبيًا 50 مرة في الثانية. على سبيل المثال ، في الوقت الذي يمر فيه جهد التيار الكهربائي من خلال الصفر ، لا يمكن أخذ أي طاقة منه. ومع ذلك ، عندما يصل الجهد الجيبي إلى الحد الأقصى ، تكون قدرتنا في هذه اللحظة على أخذ الطاقة من الشبكة هي الحد الأقصى. في أي وقت آخر ، هذا الاحتمال أقل. وهكذا ، اتضح أنه في أي وقت تختلف قوة الشبكة عن قوتها في وقت مجاور. تسمى قيم الطاقة هذه القوة اللحظية في هذه اللحظةالوقت ومثل هذا المفهوم يصعب تشغيله. لذلك ، اتفقنا على مفهوم ما يسمى بالطاقة الفعالة ، والتي يتم تحديدها من خلال عملية تخيلية يتم فيها استبدال شبكة ذات جهد جيبي متغير بشبكة ذات جهد ثابت. عندما حسبنا قيمة هذا الجهد الثابت لشبكاتنا الكهربائية ، حصلنا على 220 فولت - كان يسمى الجهد الفعال. وكانت القيمة القصوى للجيب الجيبي للجهد تسمى جهد السعة ، وهي تساوي 320 فولت. وبالمقارنة مع الجهد ، تم تقديم مفهوم القيمة الفعالة للتيار. يُطلق على ناتج قيمة الجهد الفعال والقيمة الحالية الفعالة إجمالي استهلاك الطاقة ، ويتم الإشارة إلى قيمته في جواز سفر RMS.

ولا يتم استخدام القوة الكاملة في SKZ نفسها بشكل كامل ، لأن. يحتوي على العديد من العناصر التفاعلية التي لا تهدر الطاقة ، ولكن تستخدمها ، كما كانت ، لتهيئة الظروف لبقية الطاقة لتمريرها إلى الحمل ، ثم إعادة طاقة الضبط هذه مرة أخرى إلى الشبكة. عادت هذه الطاقة إلى الوراء تسمى الطاقة التفاعلية. الطاقة التي يتم نقلها إلى الحمل هي طاقة نشطة. يُطلق على المعلمة التي تشير إلى النسبة بين الطاقة النشطة التي يجب نقلها إلى الحمل وإجمالي الطاقة المزودة إلى RMS عامل القدرة ويشار إليها في جواز سفر المحطة. وإذا نسقنا قدراتنا مع إمكانيات شبكة التوريد ، أي. بشكل متزامن مع التغيير الجيبي في جهد الشبكة ، نأخذ الطاقة منه ، ثم تسمى هذه الحالة بالمثالية وسيكون عامل الطاقة الخاص بـ RMS الذي يعمل مع الشبكة بهذه الطريقة مساويًا لعامل واحد.

يجب أن تنقل المحطة الطاقة النشطة بأكبر قدر ممكن من الكفاءة لإنشاء إمكانات وقائية. يتم تقييم الكفاءة التي يقوم بها VHC من خلال عامل الكفاءة. يعتمد مقدار الطاقة التي تنفقها على طريقة نقل الطاقة وطريقة التشغيل. دون الخوض في هذا المجال الواسع للمناقشة ، سنقول فقط أن المحولات والمحول الثايرستور SKZ قد وصلوا إلى أقصى حد من التحسين. ليس لديهم الموارد اللازمة لتحسين جودة عملهم. المستقبل ينتمي إلى نظام VMS عالي التردد ، والذي يصبح كل عام أكثر موثوقية وسهولة في الصيانة. من حيث كفاءة وجودة عملهم ، فقد تجاوزوا بالفعل أسلافهم ولديهم احتياطي كبير للتحسين.

مستهلكملكيات

تشمل خصائص المستهلك لجهاز مثل SKZ ما يلي:

1. أبعاد, الوزن و قوة. ربما ليس من الضروري القول أنه كلما كانت المحطة أصغر حجمًا وأخف وزنًا ، انخفضت تكلفة النقل والتركيب ، أثناء التثبيت والإصلاح.

2. قابلية الصيانة. تعد القدرة على استبدال محطة أو عقدة في الموقع أمرًا مهمًا للغاية. مع الإصلاحات اللاحقة في المختبر ، أي المبدأ المعياري لبناء SKZ.

3. راحة في الخدمات. وتتحدد سهولة الصيانة بالإضافة إلى سهولة النقل والإصلاح في رأينا على النحو التالي:

وجود جميع المؤشرات وأدوات القياس اللازمة ، وإمكانية التحكم عن بعد ومراقبة وضع التشغيل في SKZ.

الموجودات

بناءً على ما سبق ، يمكن استخلاص العديد من الاستنتاجات والتوصيات:

1. المحولات ومحطات الثايرستور عفا عليها الزمن بشكل ميؤوس منه من جميع النواحي ولا تلبي المتطلبات الحديثة ، لا سيما في مجال توفير الطاقة.

2. يجب أن تحتوي المحطة الحديثة على:

· كفاءة عالية في جميع نطاقات التحميل.

معامل القدرة (cos I) لا يقل عن 0.75 في نطاق الحمولة بالكامل ؛

عامل تموج الجهد الناتج لا يزيد عن 2٪ ؛

· يتراوح تنظيم التيار والجهد من 0 إلى 100٪ ؛

جسم خفيف الوزن ودائم وصغير الحجم ؛

· مبدأ البناء المعياري ، أي لديها قابلية عالية للصيانة ؛

· أنا كفاءة الطاقة.

المتطلبات الأخرى لمحطات الحماية الكاثودية ، مثل الحماية من الأحمال الزائدة والدوائر القصيرة ؛ صيانة تلقائيةتيار الحمل المحدد - والمتطلبات الأخرى مقبولة بشكل عام وإلزامية لجميع SKZ.

في الختام ، نقدم للمستهلكين جدولاً يقارن بين معلمات محطات الحماية الكاثودية الرئيسية المصنعة والمستعملة حاليًا. للراحة ، يعرض الجدول محطات بنفس الطاقة ، على الرغم من أن العديد من الشركات المصنعة يمكنها تقديم مجموعة كاملة من المحطات المصنعة.