Зачем нужны изолирующие соединения (ИС) на газопроводах
09.02.2018
Необходимость установки изолирующих соединений (ИС) для газопровода.
Высокую опасность для оборудования, персонала и самого газопровода представляют собой блуждающие токи.
Основная проблема в том, что участок газопровода, подверженный воздействию блуждающих токов, заранее вычислить невозможно или крайне сложно.
Такие воздействия создают предпосылки для возникновения разрушительных процессов и нарушают работу контрольно-измерительных приборов.
Обратите внимание
Разделить участки между собой и исключить появление электрохимической коррозии позволяет изолирующее соединение (ИС) для газопровода.
Оно обеспечивает разрывы гальванического соединения секций газопровода и устраняет возможность инициирования коррозийных процессов. ИС отсекают от общей ветки заземленные участки, контактирующие со смежным оборудованием или конструкционными элементами.
ИС газопровода увеличивает сопротивление между секциями до значений, исключающих дальнейшее распространение токов по длине газопровода. Допускается использовать только узлы, изготовленные на специализированных предприятиях и имеющие соответствующие сертификаты.
Каждое изделие должно иметь паспорт. Использование изолирующего соединения является обязательным пунктом технического регламента.
Изолирующее соединение (ИС, ИФС, ИССГ, ИСМ) — изделие,предназначенное для диэлектрического разделения (секционирования) газопровода на смежные участки с целью исключения (ограничения) перетекания электрического тока между ними.
ИС являются дополнительным к пассивной и активной защите средством защиты подземных газопроводов от электрохимической коррозии и рекомендуется для:
– электрического разделения подземных газопроводов на отдельные участки, что повышает эффективность их электрохимической защиты;
– электрической отсечки участков подземных газопроводов от плохо изолированных либо заземленных участков;
– предотвращения образования и действия макрогальванических коррозионных пар, возникающих на участках контактов газопроводов и сооружений из различных металлов;
– исключения натекания защитного тока на участки газопроводов, где электрохимическая защита невозможна из соображений безопасности;
– увеличения продольного сопротивления подземных газопроводов, вдоль которых вероятно распространение блуждающих токов;
– экономии энергозатрат.
Использование ИС позволяет:
– снизить в 1,5 — 2 раза плотность тока электрохимической защиты;
– увеличить зону действия защитной установки с одновременным уменьшением ее мощности.
ИС целесообразно устанавливать:
– на вновь строящихся газопроводах в случае необходимости их катодной поляризации согласно нормам;
– на действующих газопроводах, если катодная защита их работает неэффективно или они подлежат капитальному ремонту.
ИС не должна оказывать вредного влияния на смежные подземные сооружения или на «отсекаемые» участки газопровода:
– уменьшать или увеличивать по абсолютной величине минимальные и максимальные значения защитных потенциалов на соседних металлических сооружениях, имеющих катодную поляризацию;
– вызывать электрохимическую коррозию на соседних подземных металлических сооружениях, ранее не требовавших защиты.
Установка ИС необходима в зоне действия ЭХЗ:
– входе и выходе газопровода из земли;
– входе и выходе подземного газопровода из ГРП (ШРП);
– вводе газопроводов в здание, где возможен контакт газопровода с землей через заземленные металлические конструкции, инженерные коммуникации здания и нулевые проводники электропроводки здания; вводе газопровода на промышленное предприятие;
– вводе газопровода на объект, являющийся источником блуждающих токов.
ИС устанавливается также для секционирования газопроводов и электрической изоляции отдельных участков газопровода от остального газопровода.
Если сопротивление растеканию контура заземления ГРП или подземных резервуаров СУГ составляет более пяти (5) Ом, ИС на газопроводах допускается не устанавливать.
При переходе подземного газопровода в надземный допускается вместо установки ИС применять электрическую изоляцию газопроводов от опор и конструкций изолирующими прокладками.
ИС запрещается устанавливать на участках газопроводов, проложенных под дверными проемами и балконами.
Важно
При прокладке вводов газопроводов по наружным стенам кирпичных зданий ИС устанавливаются на ответвлениях к отдельным потребителям (стояках подъездов жилых зданий).
При прокладке подводящих газопроводов по наружным стенам железобетонных зданий или при прокладке газопроводов по опорам, мостам или эстакадам ИС устанавливаются на входах и выходах газопровода из земли.
Установка ИС должна предусматриваться на надземных участках газопроводов (на вводах в промышленные и коммунальные предприятия, здания, а также на опорах, мостах и эстакадах). ИС допускается устанавливать на подземных вводах в специальных колодцах. Колодец должен иметь надежную гидроизоляцию и быть сухим.
ИС при размещении в колодцах должно быть зашунтировано постоянной разъемной электроперемычкой. Контактные соединения перемычки следует предусматривать вне колодца.
В качестве токоотвода могут быть использованы магниевые и (или) цинковые протекторы, которые, кроме того, осуществляют защиту газопровода в анодных зонах у изолирующих соединений и предохраняют их от пробоя в случае попадания на трубопровод высокого напряжения.
Установка ИС
ИС устанавливаются на участках, указанных в проектах электрозащиты. Главные требования к монтажу заключаются в следующем:
– Сечение труб должно быть в пределах 20-1400 мм.
– Избыточное давление жидкости или газа внутри системы – до 7 МПа. В случае, когда назначение трубопровода имеет не промышленный, а бытовой характер, применяются фланцевые соединения изолирующие и малогабаритные, которые выдерживают рабочее давление до 1,6 МПа.
– Температурный режим внутренней среды – -60 до +180 °C.
– Влажность – до 100% при условии среднего показателя температуры в 25 °C.
– Электрическое сопротивление – от 5 мОм.
ИС после установки до включения электрозащиты проверяют на отсутствие короткого замыкания между металлическими концами труб по обе стороны ИС, а электроизолирующие фланцы проверяют дополнительно между стяжными болтами и металлическим фланцами.
ИС должны быть защищены от воздействия внешней среды (фартуки, короба и пр.).
Эксплуатация, в т.ч.
периодическое техническое обследование ИС, осуществляется специализированными конторами «Подземметаллзащита» или службами (группами) защиты, лабораториями и отделами предприятий газового хозяйства, имеющих в своем составе необходимый штат обученных и допущенных к данным видам работ специалистов. ИС на газопроводах, принадлежащих предприятиям и организациям, должны обслуживаться силами и средствами этих предприятий (ведомств) или специализированными организациями по договорам на проведение работ.
При эксплуатации ИС необходимо систематически, не реже одного раза в год:
– проверять исправность (эффективность) действия ИС;
– измерять и при необходимости регулировать ток в шунтирующих перемычках;
– определять сопротивление растеканию токоотводов.
Виды изолирующих соединений
Совет
ИС бывают фланцевые (ИФС) и бесфланцевые (ИС-приварные, ИССГ- сгоны, ИСМ-муфты). Большей популярностью пользуются фланцевые модели, устройство которых включает изоляционные прокладки (кольца, втулки), патрубки, фланцы, шпильки, гайки и шайбы.
Бесфланцевые имеют резьбу для соединения с ответными деталями либо элементы для возможности приваривания ИС к трубопроводу. ИС второго типа также имеют ряд преимуществ, по которым не утрачивают своей актуальности: стойкость к деформации, стабильность диэлектрического фона до 30 лет, низкая цена.
По способу установки различают ИС неразъемного и разъемного типа.
ОР-13.02-45.21.30-КТН-002-1-03
– группа (группы) резервуаров, предназначенных для хранения нефти и нефтепродуктов и размещенных на территории, ограниченной по периметру обвалованием или ограждающей стенкой при наземных резервуарах и дорогами или противопожарными проездами – при подземных резервуарах и резервуарах, установленных в котлованах или выемках.
– электрическое соединение, обеспечивающее выравнивание электрических потенциалов между объектами и землей.
– помещение или ограниченное пространство в помещении или наружной установки, в котором имеются или могут образоваться взрывоопасные смеси. Классификация взрывоопасных зон определяется по п. 7.3 [11].
– жидкость, удельное объемное электрическое сопротивление которой превышает 108 Ом·м-1.
– проводник (электрод) или совокупность металлических соединенных между собой проводников (электродов), находящихся в соприкосновении с землей.
– заземлитель, предназначенный для отвода в землю токов молнии или ограничения перенапряжений, возникающих на металлических корпусах оборудовании при близких разрядах молнии. Заземлители применяются естественные и искусственные.
– специально проложенные в земле контуры из полосовой или круглой стали, состоящие из вертикальных и горизонтальных проводников.
– заземлитель, в качестве которого используются, заглубленные в землю, электропроводящие части строительных и производственных зданий и сооружений.
– проводник, соединяющий заземляемые части с заземлителем.
– совокупность конструктивно объединенных заземляющих проводников и заземлителя.
– заземляющий проводник с двумя или более ответвлениями.
отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю.
комплекс защитных устройств и сооружений (молниеприемники, токоотводы, заземляющие устройства, и т.д.), предназначенных для обеспечения безопасности людей, защиты резервуарных парков нефтеперекачивающих станций и нефтебаз от опасного воздействия молнии, вторичных ее проявлений (заноса высокого потенциала, электромагнитной индукции), электростатической индукции и статического электричества.
– комплекс защитных устройств, предназначенных для обеспечения безопасности людей, сохранности зданий и сооружений, оборудования и материальных ценностей от возможных взрывов, пожаров и разрушений, возникающих в результате воздействия молнии.
– устройство, воспринимающее удар молнии и отводящее ее ток в землю, состоящее из молниеприемника, токоотвода и заземляющего устройства, позволяющее защитить резервуары и другие объекты нефтеперекачивающих станций и нефтебаз от прямых ударов молнии.
– единичная конструкция стержневого или тросового молниеотвода.
– два (или более) стержневых или тросовых молниеотвода, образующих общую зону защиты.
– устройство непосредственно воспринимающее удар молнии.
проводник, соединяющий молниеприемник с заземляющим устройством.
– искровой разряд, возникающий под действием поля зарядов статического электричества, в результате заноса высокого потенциала и вторичных проявлений молнии.
– пространство, внутри которого здание или сооружение защищено от прямых ударов молнии с надежностью не ниже определенного значения.
– молниеотводы, опоры которых установлены на земле на некотором удалении от защищаемого объекта.
– непосредственный контакт канала молнии со зданием или сооружением, сопровождающийся протеканием через него тока молнии.
наведение потенциалов на металлических элементах конструкций, оборудования, в незамкнутых металлических контурах, вызванное близкими разрядами молнии и создающее опасность искрения внутри защищаемого объекта.
– наведение потенциалов в незамкнутых металлических контурах в результате быстрых изменений тока, создающее опасность искрения в местах сближения этих контуров.
– наведение потенциалов на наземных предметах в результате изменений электрического поля, создающее опасность искрения между металлическими элементами конструкций и оборудования.
– перенесение в защищаемое здание или сооружение по протяженным металлическим коммуникациям (подземным и надземным трубопроводам, кабелям и т.п.) электрических потенциалов, возникающих при прямых и близких ударах молнии и создающих опасность искрения внутри защищаемого объекта.
накопление электрических зарядов в результате электризации неэлектропроводных веществ (материалов),создающих электрическое поле и электрические потенциалы, способные вызвать искрение или вредное воздействие на людей и животных , нарушать работу приборов, оборудования и т.д.
– жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющая температуру вспышки не выше 61 С.[11]
– жидкость способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющая температуру вспышки выше 61 С [11].
– нефтеперекачивающая станция.
Iг и подлежат оборудованию устройствами молниезащиты не ниже II категории.
Iг – пространства у наружных технологических установок, содержащих горючие газы или ЛВЖ, определяемые согласно п.7.3.43 [11].
II -ой категории молниезащиты и должны быть защищены от прямых ударов молнии, ее вторичных проявлений и статического электричества.
= (r + 1,63hx) / 1,5,
hх – высота зоны защиты защищаемого резервуара, м;
– радиус зоны защиты на высоте hх защищаемого резервуара, м.
0 = 0,92 · h;
0 = 1,5 · h;
= 1,5 · (h – hх / 0,92),
h0 – высота зоны защиты, м;
0 – радиус зоны защиты на уровне земли, м;
– радиус зоны защиты на высоте hх.
h < L < 6h, внутренние области зон защиты двойного стержневого молниеотвода имеют следующие габаритные размеры, которые определяются по уравнениям:
с= h0 – 0,14·(L – h);
с = r0;
сx = r0 · (hс – hх) / hс,
hс – высота зоны защиты в середине пролета, м;
– расстояние между молниеприемниками, м;
L > 6h для построения зоны Б молниеотводы следует рассматривать как одиночные.
hс и L (при rсх = 0) высота молниеотвода для зоны Б определяется по уравнению
= (hс + 0,14 · L)/1,06
40 мм2, проложенной в земле на глубине не менее 0,5 м по периметру резервуара в каре на расстоянии 1 метра от грунтового фундамента. Контур заземления резервуаров присоединяется к общему контуру заземления лучевыми электродами не менее чем в двух местах с противоположных сторон.
Iг должны проводиться только приборами во взрывозащищенном исполнении.
Обратите внимание
Iг приборами общего назначения при условии, что взрывоопасные смеси во время проведения испытаний отсутствуют или содержание паров ЛВЖ во взрывоопасной зоне находится в пределах установленных норм и исключена возможность образования взрывоопасных смесей во время проведения испытаний. Работы по измерениям должны оформляться нарядом – допуском на огневые работы с непрерывным контролем за состоянием паровоздушной среды.
:
должна храниться следующая документация:
должна храниться следующая документация:
должна храниться следующая документация:
должна храниться следующая документация:
подразделениями проектных,
0,1
0,2
0,2
0,4
1,0
0,5
1,0
1,5
1,5
2,0
3,0
4,0
5,0
7,0
10,0
1,8
0,4
2,2
= 0,25 – 0,4
5
0,5
4 мм
= 3 – 5
d = 10…20 мм
= 3 – 5
0,5
4
= 3-5
d= 10…20 мм
= 5-6
Присоединение провода к трубопроводу
Тpyбы в месте присоединения провода должны быть очищены от ржавчины и грунта до блеска. Присоединение вывода может быть выполнено при помощи обеспечивающего надежный контакт обматывания трубы проводом (рис. 43) или железным хомутком, надетым на трубу и скрепленным контактным болтом (рис. 44).
Рис. 43. Присоединение провода к трубопроводу.
Рис. 44. Присоединение провода к трубопроводу железным хомутом.
Переходное сопротивление стыка трубопровода может достигать большой величины, на которое существенное влияние оказывает среда (газ, эмульсия, пары, кислоты, сырость, коррозия и т. д.), качество сборки, вид выполненного соединения (муфтами на .резьбе, с паклей и суриком, заливка стыков цементом и т. д.) и длительность периода эксплуатации.
В среднем переходное сопротивление одного стыка (исключая стыки, залитые цементом), будет эквивалентно сопротивлению 1—2 м трубы.
При отогреве временных водопроводов, проложенных на открытом воздухе (водопровод к бетонным заводам) и отопительных систем в производственных цехах с пониженной температурой рекомендуется применять специальные железные перемычки, надежно шунтирующие места соединения стыков труб.
Для открытых трубопроводов, отогреваемых электрическим током с устройством шунтирующих перемычек и для трубопроводов, уложенных в земле со сварными стыками характеристика стальных и чугунных труб приведена в табл. 19.
Для определения общего сопротивления цепи трубопровода, уложенного в земле с соединениями стыков муфтами на резьбе, сопротивления, полученные из табл. 19, должны быть увеличены на 20%.
К производству работ по оттаиванию трубопровода разрешается приступать лишь при наличии соответствующих технических расчетов, устанавливающих для данного случая необходимую мощность источника тока, расход электроэнергии и длительность процесса разогрева.
Рис.45. Отогрев трубопровода при включении его в электросеть последовательно с грунтом при помощи вертикальных электродов: 1 — трубопровод; 2 — питающая сеть; 3 — вертикальные электроды; 4 — опилки.
При этом необходимо иметь в виду, что при недостаточной мощности источника тока разогрев происходит весьма медленно или вовсе не приводит к желаемым результатам; наоборот, при слишком большой мощности, вызванной малым общим сопротивлением цепи, приводит к недопустимым перегрузкам и авариям источнике питания; наконец, недостаточная длительность процесса отогрева приводит к быстрому повторному замерзанию трубопровода.
Важно
Ориентировочные значения расхода энергии, мощности и длительности отогрева 100 м трубопровода с учетом оттаивания льда в трубах и мерзлого грунта толщиной 10 см, прилегающего к трубам, приведены в табл. 20.
Предельное напряжение при отогреве трубопровода не рекомендуется принимать выше 120 в. При использований для отогрева труб сварочных трансформаторов последние могут быть соединены по схемам, приведенным на рис. 46. Температура трубопровода, во избежание порчи его, не должна превышать 150°.
Приблизительная температура трубопровода может быть определена по формуле:
где tmp—температура трубопровода; v — напряжение в в; I —сила тока в а; Ro—сопротивление трубопровода при 0°; а — температурный коэффициент; D — наружный диаметр трубопровода в мм; d — внутренний диаметр трубопровода в мм; L — длина трубопровода в м; р—удельное сопротивление материала труб в ом мм2:м
Эта формула дает результаты, довольно близкие к истинным в начале отогрева (при первичном включении тока), когда лед в трубопроводе и промерзший грунт представляет собой изоляторы.
При подсчете температуры нагретого трубопровода приведенная формула дает несколько заниженные значения, так как ток в этом случае проходит не только по металлу трубопровода, но и по воде в трубопроводе (получившейся вследствие оттаивания льда) и по оттаявшему грунту; сила тока, отмечаемая амперметром несколько больше той, которая проходит через трубопровод.
При отогреве трубопровода лед в трубах оттаивает ранее грунта, прилегающего к трубопроводу, поэтому рекомендуется продолжать отогрев водопровода (при закрытых вентилях) около 1 часа, после того как пойдет вода.
При наличии полного электрического контакта между звеньями трубопровода (участки небольшой длины) даже при пониженных напряжениях (50 — 65 в и ниже) ток, протекающий через трубопровод, может достигать тысячи ампер. Применять такой ток при имеющемся на стройках оборудовании, приборах и проводах, не представляется возможным.
Кроме того, при такой силе тока трубопровод может быть поврежден вследствие высоких температур, полученных в металле трубопровода от прохождения электрического тока большой силы, поэтому применять ток выше 500 а при отогреве трубопроводов не рекомендуется.
Совет
В случае невозможности получения напряжения, обеспечивающего допустимую при отогреве трубопровода силу тока (не более 500 а) может быть применен способ последовательного с трубопроводом включения грунта (рис.45)при помощи стержневых электродов.
По мере оттаивания грунта электроды должны заглубляться в грунт (забивкой) до величины не меньшей половины глубины заложения трубопровода.
Расстояние между электродами и концами трубопровода надлежит подбирать опытным путем, ориентируясь на показания амперметра.
Для удобства подбора необходимого расстояния между электродами и концом трубопровода рекомендуется забить несколько электродов (два—три) подряд на расстоянии 20—30 см друг от друга.
Между электродами рекомендуется пробить бороздку глубиной до 5 см и шириной 15—20 см; бороздку перед началом работ следует залить водным раствором соли с концентрацией 0,01 — 0,02% и сверху засыпать слоем опилок толщиной 15 — 20 см.
Конец трубопровода надлежит подключить последовательно к одному, затем к другому, третьему и т. д. электродам, пока не получится оптимальная сила тока.
При снижении силы тока (в процессе отогрева) конец питающего провода нужно присоединить к электроду, более близкому к концу трубопровода; при возрастании тока, наоборот, питающий провод следует присоединить к электроду более отдаленному от конца трубопровода.
Регулирование силы тока можно также производить за счет изменения сопротивления опилок (не отключая питающего провода от электрода), что может быть осуществлен большим или меньшим смачиванием их водным раствором соли (0,01—0,02%). При поливке опилок раствором рубильник, к клеммам которого, присоединены провода, питающие трубопровод и электроды, должен быть выключен.
Обратите внимание
Так как способ последовательного включения трубопровода с грунтом связан с добавочным расходом энергии, идущей на разогрев грунта, применять его при массовых работах не рекомендуется.
Контроль за процессом отогрева должен осуществляться путем наблюдений за силой тока, напряжением и температурой на трубопроводе. Проверка силы тока и напряжения должна производиться через каждые 15 мин., подсчет температуры на трубопроводе — через каждые полчаса. Наблюдения следует записывать в журнал.