Характеристики станцій катодного захисту, параметри, класифікація, Устаткування, технології,

Блог технічної підтримки моїх розробок

Головне меню

Станції катодного захисту. Характеристики, параметри, класифікація.

Станція катодного захисту є джерелом зовнішнього струму у системі катодного захисту.

Станції використовують для електрохімічного захисту від корозії металевих об'єктів методом катодної поляризації. Зазвичай вони використовуються для захисту:

підземних нафтопроводів та газопроводів;
трубопроводів водопостачання та тепломереж;
оболонок електричних кабелів;
металеві резервуари, великі об'єкти;
підземних споруд;
суден від корозії у воді;
сталевої арматури в фундаментах, залізобетонних палях.

Основними споживачами станцій є:

підприємства газового, нафтового та енергетичного комплексів;
підприємства хімічної промисловості;
підприємства комунального господарства;
інші галузі промисловості.

Станції катодного захисту бувають різними. Стройної класифікації немає.

Чітко розмежовуються лише трансформаторні та інверторні пристрої. Інші відмінності це різні функціональні можливості та технічні характеристики. Я докладно опишу кожен з параметрів і порівняю трансформаторні та інверторні станції катодного захисту.

Трансформаторні та інверторні станції.

Насамперед, станції діляться за принципом дії: трансформаторні та інверторні.

Інверторні станції поступово витісняють трансформаторні через свої високі технічні характеристики і значно ширші функціональні можливості. Тим не менш, трансформаторніпристрої досі випускають та встановлюють навіть на нових об'єктах електрохімічного захисту.

Трансформаторні станції складаються з низькочастотного (50 Гц) трансформатора та тиристорного випрямляча.

Пристрій управління тиристорами може бути найпростішим фазоімпульсним регулятором потужності, а може використовуватися контролер з функціями стабілізації вихідного струму, напруги, захисного потенціалу.

Одним з основних недоліків трансформаторних пристроїв катодного захисту є несинусоїдальна форма струму, як на виході, так і струму споживання від мережі живлення. Це призводить до великого рівня пульсацій на виході та низького коефіцієнта потужності. Для покращення цих параметрів у схему пристрою додають низькочастотний дросель. Неприємне рішення, т.к. розміри та вага дроселя приблизно такі ж, як і у силового трансформатора. При цьому коефіцієнти пульсацій і потужності у станцій з дроселем, що згладжує, все одно, значно гірше, ніж у інверторних.

Інверторні станції катодного захисту будуються з урахуванням високочастотних імпульсних перетворювачів.

Головний виграш у технічних характеристиках інверторних станцій відбувається через те, що розміри силового трансформатора практично обернено пропорційно залежать від частоти перетворення. Збільшивши частоту, можна зменшити розміри трансформатора, а значить зменшити вагу пристрою, довжину проводів обмоток, теплові втрати тощо. Крім того висока частота сигналу дозволяє (знову ж таки пропорційно) зменшити індуктивності та ємності фільтрів, що згладжують, зменшити рівень пульсацій на виході пристрою.

Ось типова структурна схема та діаграма роботи інверторної станції катодного захисту серії ”ТІЕЛЛА” (виробник НВП ”СІЕЛ”, м. Новочеркаськ,sielectr.ru).

Вхідна напруга мережі живлення випрямляється, згладжується, в результаті чого виходить постійна напруга 300 - 400 В. Далі вона перетворюється інвертором в змінну напругу високої частоти прямокутної форми і надходить на силовий трансформатор. Трансформатор здійснює гальванічну розв'язку вихідний та вхідний ланцюгів та знижує напругу до потрібного рівня. Далі йдуть високочастотний випрямляч та фільтр. В результаті на виході пристрою виробляється постійний струм. Частота перетворення у сучасних інверторних станцій катодного захисту 20 - 50 кГц, але в деяких технологіях досягає 100 кГц.

При тій же потужності розміри високочастотних трансформаторів набагато менше низькочастотних. Ось фотографія високочастотного силового трансформатора потужністю 1500 Вт станції серії ТІЕЛЛА.

Він працює частоті 100 кГц, тобто. частота перетворення у 2000 разів вища, ніж у класичного трансформатора 50 Гц. Тому розміри трансформатора 50 x 50 мм, а вторинна обмотка - всього 4 витки (при вихідній напрузі 60 В). Це провід довжиною приблизно 50 см. А довжина дроту вторинної обмотки низькочастотного трансформатора - кілька метрів.

Для забезпечення синусоїдальної форми струму споживання від мережі живлення в інверторних станціях застосовують активні коректори коефіцієнта потужності. При використанні цих пристроїв коефіцієнт потужності сягає 0,99. Але бувають інверторні станції і без коректора. Коефіцієнт потужності таких пристроях, зазвичай, вбирається у 0,7.

Параметри та функціональні можливості станцій катодного захисту.

1. Режими стабілізації.

Раніше станції ділили на автоматичні та ручні. Малося на увазі, щоавтоматичні пристрої щось стабілізують (струм чи потенціал), а в ручних станціях вихідні параметри виставляються обхідником для конкретних умов. Зі зміною навколишніх умов (коливання напруги живильного середовища, зміна стану анодного заземлення, дощ, мороз...), вихідні параметри ручних станцій змінюються.

Для сучасних станцій правильніше називати конкретні параметри, що стабілізує пристрій. Можуть бути такі варіанти:

Станція не стабілізує нічого, струм захисту регулюється у ручному режимі. Це дуже старі варіанти механізмів, але вони досі працюють і навіть виробляються.
Стабілізація вихідного струму. При зміні опору навантаження, напруги мережі живлення, вихідний струм залишається незмінним, на заданому рівні. Досить поширений режим.
Стабілізація вихідної напруги. При зміні навколишніх умов незмінною залишається напруга. Такий режим використовується рідко.
Стабілізація захисного потенціалу. Пристрій підтримує стабільний потенціал електрода порівняння.
Стабілізація одночасно всіх вище наведених параметрів. Наприклад, потенціал на рівні 0,8, якщо струм не перевищить 10 А, а напруга повинна бути не вище 30 В.

У принципі, всі ці режими можуть бути як трансформаторні, так і інверторні станції. Але в інверторних пристроїв функціональні можливості, як правило, ширші. Важко уявити інверторну станцію без стабілізації бодай струму.

2. Енергетичні вихідні параметри.

Номінальна вихідна потужність
Номінальний вихідний струм.
Номінальна вихідна напруга.

Значення струму, напруги та потужності на виході станції визначаються конкретними умовамиексплуатації. Пристрій повинен забезпечити ці параметри в межах заявлених. Наприклад, станція з вихідними параметрами 1200 Вт, 24 А, 50 В повинна в номінальному режимі (тобто як завгодно довго) забезпечувати струм до 24 А, якщо напруга не перевищить 50 В. При надто високому опорі навантаження, наприклад 3 Ом, і заданому струмі 20 А пристрій може не забезпечити необхідний струм, т.к. для струму 20 А напруга має бути 20 А * 3 Ом = 60 В, а параметрах зазначено тільки 50 В.

Більшість станцій у газовій промисловості має вихідну потужність 1 – 3 кВт, хоча зустрічаються пристрої до 10 кВт. Найпоширеніша вихідна напруга 50 В та 100 В.

3. Коефіцієнт корисної дії.

Параметр, що визначає економічність станцій. Витрата електроенергії залежить саме від нього.

Трансформаторні пристрої значно програють за цим інверторним параметром.