地铁杂散电流对埋地钢质燃气管道的腐蚀预测研究

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1、工程硕士学位论文地铁杂散电流对埋地钢质燃气管道的腐蚀预测研究作者姓名马德良工程领域安全工程校内指导教师方江敏副教授校外指导教师曹光贵高级工程师所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2018年4月ResearchonCorrosionPredictionofBuriedSteelGasPipelinebyStrayCurrentinSubwayADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：MaDeliangSupervisor：AssociateProf.FangJiangminSouthChinaUniversit

2、yofTechnologyGuangzhou,China分类号：TE88学校代号：10561学号：201521002904华南理工大学硕士学位论文地铁杂散电流对埋地钢制燃气管道的腐蚀预测研究作者姓名：马德良指导教师姓名、职称：方江敏副教授、曹光贵高级工程师申请学位级别：工程硕士工程领域名称：安全工程论文形式：□产品研发□工程设计应用研究□工程/项目管理□调研报告研究方向：油气储运安全论文提交日期：2018年4月12日论文答辩日期：2018年5月29日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：袁智委员：陈国华、游革新、黄思、张永君摘要地铁系统为机

3、车供电提供动力，供电电流流经过走行轨时，部分电流泄漏至大地形成杂散电流。对于敷设在地铁周围的埋地钢制燃气管道，杂散电流流入时会发生电化学腐蚀，影响管道使用，甚至造成腐蚀穿孔引发泄漏及火灾爆炸事故。因此深入分析杂散电流的产生原因及腐蚀机理，研究杂散电流分布规律，构建杂散电流腐蚀预测模型，对埋地管道杂散电流腐蚀防护具有重要意义。本文在查阅大量国内外文献的基础上，基于地铁杂散电流分布规律，建立杂散电流分布模型并进行仿真，结合杂散电流腐蚀评价标准对实测数据进行评价分析，并提出防护措施，然后建立杂散电流腐蚀预测模型对埋地管道进行腐蚀预测。论文主要研究内容包括：（1）建立走行轨-金属

4、网、走行轨-排流网-金属网的杂散电流分布模型，推导出走行轨电流、走行轨电压、杂散电流及排流网中电流的分布计算公式。（2）运用MATLAB对杂散电流分布进行仿真，研究排流网的影响效果及不同影响因素对杂散电流分布的影响。结果表明：敷设排流网可以收集产生的72%左右的杂散电流；杂散电流与供电电流和走行轨纵向电阻呈线性增长关系；变电站间距超过2km时排流速率明显低于杂散电流的增大速率；当过渡电阻大于11Ω·km时杂散电流衰减速率降低，且保持在相对较小值。（3）综合杂散电流腐蚀评价标准，对广佛线地铁沿线埋地管线实测数据进行腐蚀评价分析，确定杂散电流的流入流出点及腐蚀位置。结合杂散电

5、流分布仿真结果，提出从地铁系统的源头控制、流通过程的排流控制和埋地管道的腐蚀防护措施。（4）建立ANFIS腐蚀预测模型和BP神经网络腐蚀预测模型，运用灰色关联度分析确定模型输入，以管地电位波动值作为模型输出，分别研究训练数据和测试数据的预测误差。结果表明：相较于BP神经网络预测模型，ANFIS预测模型的训练数据误差更低，有更好的预测精度；对于测试数据预测，ANFIS预测误差基本小于10%，具有更好的泛化性能。关键词：杂散电流；分布模型；腐蚀预测；ANFIS；腐蚀防护IABSTRACTThesubwayprovidespowerforthemetrolocomotive.W

6、henthepowersupplycurrentflowsthroughtherails,partofthecurrentleakstotheearthtoformthestraycurrents.Forburiedsteelgaspipelineslaidaroundthesubway,whenstraycurrentsflowingintothepipelinemaycauseelectrochemicalcorrosion,affectingtheuseofthepipeline,andevencausingcorrosionperforationtocausele

7、akageandfireandexplosionaccidents.Therefore,itisofgreatsignificancetoanalyzethecausesofstraycurrentsandcorrosionmechanisms,studythestraycurrentdistribution,andconstructstraycurrentcorrosionpredictionmodels.Basedonalargenumberofdomesticandforeignliteratures,thispaper