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《储罐底板阴极保护电位分布规律探讨》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第22卷第4期天 然 气 与 石 油Vol.22,No.42004年12月NaturalGasAndOilDec.2004文章编号:100625539(2004)0420018204储罐底板阴极保护电位分布规律探讨112234马伟平,张国忠,梁昌华,张大鹏,李柏丹,安振山(11石油大学(华东)储运与建筑工程学院,山东东营257061;21中石化管道储运公司东营输油首站,山东东营257067;31大庆油田通信公司研究设计所,黑龙江大庆163453;41秦京输油气分公司,河北秦皇岛 066600)摘 要:建立了储罐底板阴极保护体系数学模型,
2、使用一种典型电流密度分布假设求解保护电位,模拟了两种深井阳极对储罐底板阴极保护体系,将数值计算结果与解析公式、实测数据进行对比,得出结论:大部分数据点吻合较好,远阳极端误差较大,主要是由于选择的阴极保护电位准则范围不同和辅助阳极极化电位动态变化造成的;深井阳极布置是影响保护电位分布的主要原因;使用双阳极可以有效地改善储罐底板保护电位分布;储罐底板保护电位差最大值在水平轴线上取得,对于单罐和单支深井阳极,保护电位最小值并不在罐中心处,而是位于中心轴线上某点。使用储罐底板阴极保护电位分布规律可以研究多罐和多支深井阳极的情形,为准确计算罐底板
3、电位差提供依据。关键词:数学模型;阴极保护;辅助阳极;保护电位;准则;极化中图分类号:O24211;TE35713 文献标识码:A0 前言1 数学模型储罐底板阴极保护电位分布规律研究是区域性稳态分布型阴极保护体系电位分布满足[1,2]阴极保护技术的核心问题,对于已建大型储罐,底板Laplace方程222保护电位存在较大差异;由于缺乏有效测量手段,罐5Φ5Φ5ΦV:2+2+2=0(1)5x5y5z中心电位常通过罐边缘电位估算;罐边缘和中心电S1:Φ=Φ0(第一类边界)位差尚无理论公式计算;国内外学术界对已建大型5Φ1储罐底板中心保护效
4、果的判定也没有统一的标准,S2:=-f(Φ)(第二类边界)5nσ因此准确计算储罐底板阴极保护电位并正确评价储式中 S1———辅助阳极;罐阴极保护效果成为研究的焦点。S2———被保护金属表面;使用数值方法研究阴极保护体系的电位和电流σ———区域内介质电导率;分布是阴极保护技术的发展方向,本文根据一种典f(Φ)———被保护金属表面极化电流密度。型电流密度分布假设求解保护电位,与解析公式计算结果进行了对比;模拟了一个实际深井阳极储罐2 边界条件底板阴极保护体系,将计算结果和实测数据进行了对比,最后探讨了深井阳极储罐底板阴极保护电位211 辅助
5、阳极[3]的分布规律。本文根据文献提供的方法近似计算辅助阳 收稿日期:2003209209;修回日期:2003210229 作者简介:马伟平(19792),男,山东省邹城市人,在读硕士生,研究方向:油气长距离管道输送。电话:13722619639。第22卷第4期马伟平,等:储罐底板阴极保护电位分布规律探讨19极极化电位:a)根据选择的平均电流密度和储罐面式中 L———阳极长度,m;积试算所需的保护电流I0;b)计算罐底板接地电h———阳极顶部距地面深度,m;阻;c)计算阳极电缆电阻RW;d)计算阳极接地电阻I———阳极输出电流,A;
6、R;e)计算回路总电阻;f)计算理论恒电位仪输出电x———P点到阳极中心的水平距离,m;压U′;g)根据恒电位仪的型号和U′的大小选择实ρ———土壤电阻率,Ω·m。际恒电位仪输出电压U,利用欧姆定律得到阳极电储罐底板阴极电场电位简化公式:位近似值。isρr3Uc(y)=Uc(O)+(6y+ky)(7)Φ阳极=U-I0(R+RW)-ξ(2)6(2+k)式中 Uc(O)———罐底中心阴极电位;式中 ξ———焦炭回填料的反电动势2V。2is———罐底平均电流密度,mA/m;212 计算区域边缘k———反映罐底电流密度不均匀性经验常距离阳极较远
7、时,电位变化很小(等于金属在土数。壤中的自然电位,受阳极影响很小),计算区域边缘电位梯度等于零。4 实例计算5Φ=0(3)5n411 假设条件假设:a)计算区域分成土壤介质和沥青砂基础213 储罐两部分,在单独的区域中是均匀各向同性的;b)金属[4]文献根据静电学原理推导圆盘电流密度公结构表面状态不发生变化,保护电位不随时间发生式:变化;c)不考虑杂散电流影响;d)辅助阳极表面是等I电位面,不考虑阳极表面电位随电流密度的非线性i=(4)222πrr-a变化造成的阳极极化。式中 i———圆盘导体距圆心a点的电流密度,2mA/m;412 计
8、算参数a———该点距圆中心的距离,m;土壤电阻率:5Ω·m;储罐沥青砂基础电阻率:r———圆盘半径,m;200Ω·m。土壤和金属材料参数见表1和表2。I———圆盘总电流,A。表1 土壤参数-3物质密度/kg
