ТРУБА ЗОВЕТ…НА ПОМОЩЬ

Новые станции катодной защиты «Элкон», созданные отечественными специалистами на основе высокочастотного, резонансного, управляемого, транзисторного преобразователя, станут надежным барьером против коррозии трубопроводов и других металлоконструкций.

Блуждающие токи усиливают коррозию

Металлоконструкции, находящиеся в земле, разрушаются очень быстро. Особенно подвержены интенсивным коррозионным процессам трубы (нефтегазовые, тепловые, водопроводные…). Так скорость коррозии на наружной поверхности металла подтопленных, заиленных или занесенных грунтом труб составляет до 1 мм в год. 

Эта скорость многократно возрастает на участках, подверженных воздействию т.н. «блуждающих токов» от подземных и наземных коммуникаций (высоковольтных кабелей, рельсового наземного и подземного транспорта, различных городских коммуникаций…). Причем радиус действия этих токов может быть весьма велик – порой до нескольких километров (в зависимости от мощности источника наведения).

Коррозионные процессы под воздействием полей блуждающих токов развиваются очень быстро. Через трещины в изоляции металлоконструкций проникает влага и возникает контакт металла с грунтом. Гальваническая пара «металл-грунт», способствует выносу ионов металла и интенсивному разрушению конструкций. В результате такого воздействия скорость коррозии заглубленных в землю металлоконструкций резко возрастает и на отдельных участках может достигать 5 мм/год.

В последние годы на территории России и стран СНГ вводятся в эксплуатацию новейшие газонефтетранспортные системы, переоборудуются старые трубопроводы и коммуникации. Именно коррозия подземных систем трубопроводов является основной причиной снижения их эксплуатационной надежности: сокращаются их сроки службы, уменьшается пропускная способность труб (из-за необходимости снижения рабочего давления). 

СКЗ – спасает трубы…

Общепринятым и единственным способом защиты подземных трубопроводов от вредного влияния блуждающих токов является электрохимическая защита, с использованием СКЗ — станций катодной защиты, которые сооружаются по трассе залегания трубопроводов.

СКЗ, снабженные расходным элементом – анодом, создающим защитный потенциал, способны эффективно противостоять процессам гальванической коррозии металла. В результате создания встречного (компенсирующего) противотока в цепи электрохимической защиты ток выноса металла (а значит и скорость коррозии) может быть снижена в десятки раз (до 0.05–0.1 мм/год), что позволяет значительно увеличить ресурс работы металлоконструкций.

В настоящее время СКЗ оправданно считаются наиболее надежным средством антикоррозионной защиты нефте- и газопроводных систем, труб тепло- и водоснабжения, а также самых различных заглубленных в землю металлоконструкций, эксплуатирующихся в условиях города, промышленных зон, на трассах подземных и наземных коммуникаций….

…но подводят габариты!

Вместе с тем традиционные (трансформаторные, тристорно-трансформаторные) СКЗ имеют ряд недостатков.

Изготовленные с учетом всех возможных аварийных ситуаций, они, как правило, имеют большой вес и габариты. Многослойное выполнение обмоток трансформаторов затрудняет отвод тепла при работе таких станций, что делает весьма проблематичным использование их в условиях повышенной температуры окружающей среды (и особенно в регионах с жарким климатом).

Существенным недостатком станций такого типа является также отсутствие возможности автоматического поддержания тока или защитного потенциала. Это осложняет эксплуатацию СКЗ, требуя проведения регулярной проверки и настройки режима катодной защиты объекта (особенно в изменяющихся условиях состояния грунта, его удельного сопротивления и т.п.).

И еще – энергопотери, сопутствующие процессам энергопреобразования при работе традиционных СКЗ, довольно велики. Достаточно сказать, что трансформаторные и тристорно-трансформаторные станции имеют КПД не выше 0.65–0.70. А это значит, что энергопотери в виде бесполезного рассеивания тепла и излучений при работе станции весьма ощутимы и достигают 30%.

Поэтому понятен интерес, с которым встречается сегодня новые разработки, появляющиеся в области катодной защиты.

Лучше старой станции – только новая!

Недавно в результате совместного сотрудничества учеными и инженерами фирмы СП «Элкон» и НПК «Вектор» (Москва) созданы и освоены в серийном производстве новые станции катодной защиты «Элкон». Бестрансформаторные, высокочастотные СКЗ «Элкон» разработаны с учетом последних достижений в области силовой электроники и используют современные высоконадежные электронные компоненты. 

В конструктивном отношении СКЗ «Элкон», представляя типоряд станций различной мощности от 0,6 до 5000 кВт, основана на новых технических решениях, использующих метод высокочастотного преобразования параметров электроэнергии, что позволило существенно улучшить рабочие характеристики станции – снизить энергопотери и повысить надежность станции.

Надо сказать, что перед разработчиками стояла непростая задача: создать высоконадежный инвертор, максимально эффективно выполняющий преобразование энергии переменного тока частотой 50Гц в энергию переменного тока частотой 20000 Гц и больше. И они успешно справились с ней. Разработан современный, резонансный инвертор, в котором до минимального уровня снижены энергопотери при переключении силовых транзисторов.

«Новый резонансный инвертор, — рассказывает ведущий инженер НПК «Вектор» Леонид Сыса, — имеет много положительных качеств.

В отличие от обычных трансформаторных СКЗ, он не боится короткого замыкания нагрузки, стабильно работает в режиме холостого хода. Используемые в инверторе современные транзисторы типа IGBT, в отличие от обычных биполярных транзисторов устойчивы к перегрузкам и требуют минимум мощности в режиме их включения и выключения. Для управления транзисторами использованы специальные микросхемы, которые могут одновременно выполнять контрольные и защитные функции. Применение таких интегральных схем в свою очередь позволило уменьшить количество элементов и резко повысить надежность инвертора. В результате инвертор СКЗ «Элкон» получился простым, надежным и с высокими рабочими характеристиками».

Сегодня на предприятии освоен выпуск целого типоряда станций от небольшой станции «Элкон-600» до самой мощной «Элкон-5000» (с выходной мощностью в 5000 Вт).

Все они могут работать как в полевых условиях, так и в закрытом помещении при температуре окружающего воздуха от – 450 С до + 600 С. Станции отличает небольшой вес – от 16 до 36 кг, низкий уровень пульсации (не более 1%), и высокий КПД (до 95%) при коэффициенте мощности до 0.93. Благодаря этому новинка весьма экономична в эксплуатации. Достаточно сказать, что энергопотери при использовании СКЗ «Элкон» в 2.5- 3 раза ниже, чем у лучших традиционных (трансформаторных) станций и позволяют экономить до 8000 кВт/ч в год при одинаковых условиях эксплуатации.

Новая станция хорошо адаптирована к разнообразным условиям эксплуатации самых различных металлоконструкций, и в частности, нефтегазовых трубопроводов.

Базовая комплектация СКЗ всех модификаций гарантировано обеспечивает автоматическое поддержание заданного тока нагрузки и потенциала на защищаемом объекте при колебаниях сетевого напряжения в широком диапазоне 170 – 250 вольт, а также позволяет вести учет времени наличия заданного потенциала на объекте.

Станция имеет надежную защиту от перегрузок и коротких замыканий в цепи нагрузки. Во время грозы срабатывает система аварийного прерывания тока нагрузки и защиты сети от перенапряжения. Предусмотрен также автоматический выход станции на рабочий режим после полного исчезновения и последующего появления напряжения в питающей сети.

В настоящее время новинка прошла весь комплекс рабочих и приемных испытаний, сертифицирована и рекомендована к использованию в качестве высоконадежного и эффективного средства электрохимической защиты объектов, находящихся под комплексным воздействием, как почвенной коррозии, так и блуждающих токов. Станция прошла экспертизу во «ВНИИНЕФТЕМАШ», она отвечает всем требованиям «Госгортехнадзора» по промышленной безопасности и может использоваться на опасных производственных объектах.

Будут спасены не только трубы…

Сфера же реального практического применения СКЗ «Элкон» еще шире. Это – антикоррозионная защита фундаментов зданий производственного и гражданского назначения, защита различных металлоконструкций в зоне железных дорог и другого рельсового транспорта (мостов, платформ, виадуков, мачт контактной сети и др.), защита антенных сооружений, высоковольтных линий электропередач, кабелей различного назначения... 

Новые СКЗ защитят от коррозии корпуса кораблей и морские буровые платформы, портовые сооружения и дамбы, нефте- и газохранилища, буровые вышки и скважины и много-много других важных промышленных объектов.