于海濤 大慶油田工程有限公司

一種多通電點且各點電位可調(diào)的陰極保護(hù)設(shè)計

于海濤 大慶油田工程有限公司

哈拉哈塘油田哈6聯(lián)合站儲罐和埋地鋼質(zhì)管道采用強(qiáng)制電流陰極保護(hù)，每套系統(tǒng)采用多通電點設(shè)置，并使每個通電點均可以作為恒電位儀電位反饋點，通電點處輸出電壓和輸出電流通過恒電位儀進(jìn)行調(diào)節(jié)。以保護(hù)2座700 m3回收水罐和1座400 m3凈化水罐陰極保護(hù)系統(tǒng)為例，每座水罐均設(shè)置1個通電點。系統(tǒng)運行2年后的測試結(jié)果說明，多通電點陰極保護(hù)設(shè)計可以有效解決以往陰極保護(hù)系統(tǒng)中單通電點的局限性和陰極保護(hù)電流分布不均勻的問題。

哈6聯(lián)合站；強(qiáng)制電流陰極保護(hù)；多通電點設(shè)置；電位調(diào)節(jié)；電流分布

哈拉哈塘油田哈6區(qū)塊為哈拉哈塘油田主產(chǎn)區(qū)，哈6聯(lián)合站為該區(qū)塊中心處理站。哈6聯(lián)合站由原油脫水單元、天然氣處理單元、火炬單元、空氮站單元、污水處理及回灌單元和導(dǎo)熱油單元組成。哈6聯(lián)合站共有立式和臥式容器59臺，儲罐5座。哈6聯(lián)合站與哈拉哈塘臨時設(shè)施毗鄰，臨時設(shè)施建有2套陰極保護(hù)系統(tǒng)，來保護(hù)5座儲罐底板下表面和埋地管道外壁。

1 陰極保護(hù)分析

哈6聯(lián)合站場區(qū)建構(gòu)筑物和容器儲罐采取聯(lián)合接地極，埋地管道種類多且走向分散，站場平面布置緊湊。陽極地床不能設(shè)置在最合理的位置，同時也無法準(zhǔn)確預(yù)測埋地設(shè)施對陰極保護(hù)電流的影響。

通常1臺恒電位對應(yīng)1個通電點。陰極保護(hù)一旦投入使用，再調(diào)整通電點的位置以改變電流分布不均勻的問題，將破壞廠區(qū)地面并重新敷設(shè)電纜，調(diào)整電纜走向，因此改變通電點的位置很困難。

結(jié)合站場區(qū)域性陰極保護(hù)和保護(hù)效果問題，本工程陰極保護(hù)設(shè)計的主要任務(wù)是解決陰極保護(hù)系統(tǒng)中單通電點的局限性和陰極保護(hù)電流分布不均勻的問題。

2 陰極保護(hù)方法

哈6聯(lián)合站主要被保護(hù)體見表1和表2。

經(jīng)過核算并結(jié)合站場平面布置，本工程采用4套系統(tǒng)保護(hù)哈6聯(lián)合站站內(nèi)被保護(hù)體。每套系統(tǒng)采用多通電點設(shè)置，并使每個通電點電位均可以作為恒電位儀電位反饋點，通電點處輸出電壓和輸出電流通過恒電位儀進(jìn)行調(diào)節(jié)。

陰極保護(hù)系統(tǒng)多通電點設(shè)計原理如圖1所示，設(shè)計方法如下：

表1 哈6聯(lián)合站儲罐統(tǒng)計

表2 哈6聯(lián)合站埋地管道統(tǒng)計

圖1 陰極保護(hù)系統(tǒng)多通電點設(shè)計原理

深井陽極地床引出陽極電纜接至恒電位儀陽極接線柱。恒電位儀陰極接線柱、參比電極接線柱和零位接線柱分別接出一根電纜接至相應(yīng)的陰極電纜分線箱、參比電纜分線箱和零位電纜分線箱。

陰極電纜分線箱、參比電纜分線箱和零電纜分線箱按通電點設(shè)置的數(shù)量，從分線箱分別引出相應(yīng)數(shù)量電纜連接至每個通電點測試箱的接線柱，被保護(hù)體通電點處設(shè)置的陰極電纜、零位電纜和參比電極電纜連接至測試箱接線柱。其中測試箱內(nèi)兩個陰極電纜接線柱用銅連接片連接，使其處于連通狀態(tài)。

恒電位儀需要哪一通電點處被保護(hù)體反饋電位，就接通哪點的零位電纜和參比電纜，此時恒電位儀顯示的是該點的輸出電壓、電流和通電點電位。

這樣實現(xiàn)了一套陰極保護(hù)系統(tǒng)有多個通電點，并且每個通電點處參比電極都可以作為恒電位儀的電位信號反饋源，可以分別調(diào)試每一個通電點電位。通過每一通電點電位調(diào)試對比，選擇陰極保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)效果最好的通電點作為恒電位儀的電位信號反饋源。

為了減少陰極保護(hù)“盲點”，在站場埋地管道較多且交叉、站場角落處易受接地極影響的管道或儲罐設(shè)置測試樁，監(jiān)測被保護(hù)體保護(hù)電位。在強(qiáng)制電流陰極保護(hù)保護(hù)不到的“盲點”處設(shè)置犧牲陽極進(jìn)行補(bǔ)充保護(hù)。

通過多通電且各點電位可調(diào)的強(qiáng)制電流陰極保護(hù)和輔助性犧牲陽極保護(hù)可以使站場被保護(hù)體最大限度得到保護(hù)。

3 陰極保護(hù)設(shè)計實例

以保護(hù)2座700 m3回收水罐和1座400 m3凈化水罐陰極保護(hù)系統(tǒng)為例，每座水罐均設(shè)置1個通電點。陰極保護(hù)投產(chǎn)調(diào)試時，在1#測試箱將來自零位電纜分線箱電纜與罐底板零位電纜用窺口銅接端子（俗稱“銅鼻子”）連接，同時將來自參比電纜分線箱電纜與罐底板參比電極電纜用窺口銅接端子連接。此時恒電位儀顯示的輸出電壓、輸出電流和通電點電位反映的是1#通電點。同理，按照相同方法操作，恒電位儀可以顯示2#和3#通電點處輸出電壓、輸出電流和通電點電位。每個通電點調(diào)試過程中，記錄該系統(tǒng)各測試樁保護(hù)電位。通過調(diào)節(jié)3個通電點，比較被保護(hù)體保護(hù)電位，選擇保護(hù)電位較理想的通電點作為恒電位儀的電位信號反饋源。

哈6聯(lián)合站4套陰極保護(hù)系統(tǒng)運行2年后，恒電位儀輸出和各測試樁電位見表3和表4。

表3 恒電位儀統(tǒng)計

強(qiáng)制電流陰極保護(hù)投運調(diào)試后，通過測試樁檢測，排泥泵出口去排污池管線和部分熱網(wǎng)管線電位未達(dá)到保護(hù)。通過在管道兩側(cè)補(bǔ)充鋅合金陽極補(bǔ)充保護(hù)，“盲點”部分被保護(hù)體電位均達(dá)到保護(hù)要求。

站場陰極保護(hù)設(shè)計達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)對于被保護(hù)體保護(hù)電位要求。

表4 測試樁電位統(tǒng)計

4 結(jié)語

陰極保護(hù)系統(tǒng)通過采用多通電點及各通電點電位可調(diào)的設(shè)計方法，有效解決了以往陰極保護(hù)系統(tǒng)中單通電點的局限性和陰極保護(hù)電流分布不均勻的問題，減少了因被保護(hù)體達(dá)不到保護(hù)電位而增加的陰極保護(hù)系統(tǒng)，避免單一通電點過大電流輸出造成被保護(hù)體局部過保護(hù)和離通電點較遠(yuǎn)處被保護(hù)體受埋地鋼結(jié)構(gòu)影響達(dá)不到保護(hù)電位要求的情況。

由于儀表專業(yè)和電力專業(yè)共用接地極，為滿足接地電阻值要求，場區(qū)通常采取聯(lián)合接地保護(hù)，使陰極保護(hù)系統(tǒng)電流消耗量大[1]。在功能集中、平面布局復(fù)雜、埋地鋼結(jié)構(gòu)密集的油氣站場，使各被保護(hù)體達(dá)到保護(hù)要求，是站場陰極保護(hù)設(shè)計的難題?，F(xiàn)階段各專業(yè)對陰極保護(hù)存在認(rèn)識上偏差，容易導(dǎo)致各專業(yè)只完成本專業(yè)設(shè)計任務(wù)，而對陰極保護(hù)缺少統(tǒng)一考慮。在今后的工程設(shè)計中需要腐蝕防護(hù)專業(yè)與工藝專業(yè)、電力專業(yè)、儀表自控專業(yè)和土建專業(yè)對站場陰極保護(hù)有統(tǒng)一的設(shè)計思想。

[1]雷鳴．陰極保護(hù)技術(shù)在接地網(wǎng)防腐中的應(yīng)用[J]．油氣田地面工程，2014，33（6）：44.

（欄目主持 焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.9.035

于海濤：畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)材料物理與化學(xué)專業(yè)，碩士研究生。從事防腐保溫設(shè)計工作。參與過新疆塔里木油田標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、哈拉哈塘油田一期二期開發(fā)設(shè)計和漠大線二期設(shè)計。

2015-03-04

（0459）5903353、80712718@qq.com