Сезонные колебания производительности газопровода, как показал анализ газопотребления, представляют собой периодический процесс, который может быть представлен периодической функцией, используемой для прогнозирования работы как всего газопровода, так и режимов работы ГПА:

,

где-фактическая производительность газопровода;

-среднегодовая производительность газопровода;

-амплитуда изменения производительности;

; - период и время эксплуатации газопровода от начала календарного года, соответствующие максимуму производительности;

; - период и время эксплуатации газопровода от начала календарного года до рассматриваемого момента;

-время эксплуатации газопровода в течении года (365 дней, 12 месяцев).

Сезонная неравномерность газопотребления оказывает неблагоприятное влияние на экономические показатели газотранспортных систем, так как приводит к снижению их загрузки, недоиспользование мощности ГТУ и снижению таких технико-экономических показателей, как фондоотдача, фондоемкость, производительность труда.

Наиболее значительное уменьшение производительности газопровода происходит в летний период эксплуатации, когда температура наружного воздуха выше расчетной температуры ГПА. В этом случае мощность ГТУ ниже номинальной, что в свою очередь приводит к значительному снижению КПД, а следовательно, к увеличению (относительному) расхода топливного газа, уменьшению коэффициента загрузки ГПА, неравномерному использованию установленного силового оборудования, что в некоторой степени зависит также от количества рабочих агрегатов, установленных на КС и диапазона их регулирования.

4. Противокоррозионная защита трубопроводов на компрессорной станции

4.1 Коррозия. Классификация процессов коррозии

Для изготовления трубопроводов, резервуаров, насосов, арматуры, железнодорожных цистерн и другого оборудования, применяемого в системе транспорта и хранения нефти и газа, наиболее широко применяются углеродистые низколегированные стали. Срок службы и надежность работы этого оборудования во многом определяются степенью защиты его от постепенного самопроизвольного разрушения при взаимодействии с жидкими и газообразными веществами, окружающими металлические конструкции в воздухе, в воде и под землей.

Самопроизвольное окисление металлов, уменьшающее долговечность изделий, называется коррозией. Среда, в которой металл подвергается коррозии, называется коррозионной, или агрессивной. При этом процессе образуются продукты коррозии: химические соединения, содержащие металл в окисленной форме.

По характеру взаимодействия металла со средой различают два основных типа коррозии: химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия поисходит по законам кинетики химических реакций металла с окружающей газообразной или жидкой средой. При этом продукты коррозии образуются непосредственно на всем участке поверхности металла, находящемся в контакте с агрессивной средой. С химическим механизмом протекают следующие виды коррозионных процессов:

газовая коррозия - окисление металла кислородом или другим газом при высокой темпертуре и полном отсутствии жидкостной пленки на поверхности металлического изделия (например, коррозия лопаток газовых турбин на компрессорных станциях газопроводов, дымогарных труб котельных усановок, выхлопных коллекторов двигателей внутреннего сгорания, образование окалины при нагреве и прокате металла);

коррозия в неэлектролиах - разрушение металла в жидких или газообразных агрессивных средах, обладающих малой электропроводностью (например, коррозия стали в бензине, бензоле, при контакте с серой при температуре свыше 200⁰ С, коррозия внутренней поверхности трубопроводов и аппаратуры при перекачке высокосернистых сортов нефти).

Электрохимическая корозия - это окисление металлов в электропроводных средах, сопровождающееся образованием электрического тока. При этом взаимодействие металла с окружающей средой характеризуется анодным и катодным процессами, протекающими на различных участках поверхности металла. Продукты коррозии образуются только на анодных участках. С электрохимическим механизмом протекают следующие виды коррозионных процессов:

коррозия в электролитах - коррозия металлов в жидких средах, проводящих электрический ток; в зависимости от электролита различают коррозию в морской или речной воде, растворов кислот, щелочей и солей (кислотная, щелочная и солевая виды коррозии);

почвенная коррозия- коррозия подземных металлических сооружений под воздествием почвенного электролита;

электрокоррозия- коррозия металлического подземного сооружения, вызванная проникновением на сооружение токов утечки с рельсов электрофицированного транспорта или других промышленных электроустановок и сооружений;

атмосферная коррозия - коррозия металлов в атмосфере воздуха или в среде любого влажного газа;

биокоррозия - частный случай почвенной коррозии, протекающей под воздействием микроорганизмов, в результате жизнедеятельности которых образуются вещества, ускоряющие коррозионные процессы;

контактная коррозия - коррозия, вызванная электрическим контактом двух металлов, имеющих различный электрохимический потенциал.

Для основной массы металлов, эксплуатирующихся в атмосфере, морской и речной воде, а также в почве, характерна электрохимическая коррозия.

Помимо перечисленных видов коррозии возможны также коррозия под напряжением - при одновременном воздействии коррозионной среды и механических напряжений в металле; щелевая коррозия - ускорение коррозионного разрушения металла электролитах в узких зазорах и щелях (в резьбовых и фланцевых соединениях); коррозионная эрозия - при одновременном воздействии коррозионной среды и трения; коррозионная кавитация - при одновременном коррозионном и ударном воздействии окружающей среды (разрушение лопаток гребных винтов на судах, коррозия лопаток рабочих колес центробежных насосов).

4.2 Определение опасности коррозии блуждающими токами при помощи электрических измерений

Для получения качественной оценки опасности коррозии блуждающими токами измеряют разность потенциалов между подземным металлическим сооружением и окружающей средой, подземными металлическими сооружениями и рельсами, а также между обследуемыми и рядом расположенными подземными металлическими сооружениями. Если необходимо определить количественную сторону опасности коррозии блуждающими токами, дополнительно измеряют силу тока, текущего по подземному сооружению, и плотность тока утечки на участках, имеющих положительный потенциал по отношению к земле (в анодных зонах).

4.2.1 Определение наличия блуждающих токов в земле

Наличие блуждающих токов в земле на трассе проектируемого подземного металлического сооружения рекомендуется определять по результатам измерений разности потенциалов между проложенными в данном районе подземными металлическими сооружениями и землей. При отсутствии подземных металлических сооружений наличие блуждающих токов в земле на трассе проектируемого сооружения целесообразно определять измерением разности потенциалов между двумя точками земли через каждые 1000 м по двум взаимно перпендикулярным направлениям при разносе измерительных электродов на 100 м. При проведении измерений должны применяться вольтметры, имеющие внутреннеее сопротивление не менее 20000 Ом на 1 В шкалы с пределами измерений 75-0-75 мВ; 0,5-0-0,5В; 1-0-1 В; 5-0-5 В или с другими, близкими к указанным пределам.

Контакт с грунтом должен осуществляться с помощью медно-сульфатных электродов. Показания вольтметра рекомендуется отмечать через каждые 5-10 с в течение 10-15 мин в каждой точке. Если измеряемая разность потенциалов изменяется по величине и знаку или только по величине, это указывает на наличие в земле блуждающих токов. Если измеряемая разность потенциалов имеет устойчивый характер, то это свидетельствует о наличии в земле токов почвенного происхождения или токов от линий электропередачи постоянного тока по системе «провод-грунт», если таковые имеются в данном районе.

4.2.2 Измерение разности потенциалов между трубопроводом и землей

Разность потенциалов определяют контактным методом с помощью высокоомных показывающих и самопищущих вольтметров, имеющих внутреннее сопротивление не менее 20000 Ом на 1 В шкалы. Положительную клемму измерительного прибора присоединяют к трубопроводу, а отрицательную - к электроду сравнения. Измерения рекомендуется выполнять в контрольно-измерительных пунктах, колодцах, камерах, шурфах вблизи трубопровода.

Медно-сульфатный электрод сравнения применяют в тех случаях, когда амплитуда колебаний измеряемой разности потенциалов не превышает 1В. При больших амплитудах могут быть использованы стальные электроды сравнения. Электроды сравнения устанавливают на минимальном расстоянии от трубопровода, над его осью. При использовании стального электрода сравнения для исключения ошибок, связанных со стабилизацией потенциала электрода во времени, неоходимо выполнять следующие условия: измерения следует начинать не ранее чем через 10 мин после установки электрода в грунт; для обеспечения достаточной площади контакта стали с грунтом глубина забивки электрода в грунт должна быть не менее 20 см.

В графической части дипломного проекта представлены неполяризующиеся медно-сульфатные электроды сравнения:

– переносной, для измерений на почве;

– стационарный, длительного действия.

4.3 Защита от блуждающих токов

4.3.1 Основные мероприятия по защите от блуждающих токов

С учетом условий распространения электрического поля блуждающих токов и электрохимической природы электрокоррозии мероприятия по защите подземных металлических сооружений от электрокоррозии можно разделить на две группы. Первая группа включает в себя комплекс мероприятий, направленных на уменьшение блуждающих токов в земле и проводимых непосредственно на сооружениях, которые являются источниками блуждающих токов, вторая - комплекс мероприятий, проводимых на защищаемых подземных сооружениях для уменьшения блуждающих токов, проникающих в сооружение из окружающего грунта, и вредного действия этих токов, проникающих в подземное сооружение. В последнем случае комплекс мероприятий носит название электродренажной защиты.

К числу основных мер ограничения блуждающих токов, создаваемых в земле рельсовым транспортом постоянного тока, относятся увеличение переходного сопротивления между рельсами и землей (окружающей средой), проводимости рельсового пути, числа тяговых подстанций, числа и проводимости отсасывающих линий, выравнивание потенциалов отсасывающих пунктов, изоляция рельсов от ферм мостов и контактных опор. Основными мероприятиями, ограничивающими проникновение блуждающих токов из огружающего грунта в подземное сооружение, являются увеличение переходного сопротивления «сооружение-грунт» и продольного сопротивления сооружений, создание на сооружении электрического потенциала более отрицательного, чем потенциал рельсов.

Увеличение переходного сопротивления «сооружение-грунт» достигается устройством изоляционных покрытий, обладающих повышенными диэлектрическими свойствами. ГОСТ 9.015-74 предусмотрено устройство изоляционных покрытий усиленного типа на магистральных трубопроводах, подверженных действию блуждающих токов, и весьма усиленного типа - на территории городов и промышленных предприятий. Увеличение продольного сопротивления трубопроводов достигается электрическим секционированием путем применения изолирующих фланцев. Создание на подземном сооружении электрического потенциала более отрицательного, чем потенциал рельсов, достигается катодной поляризацией сооружения с помощью установок катодной защиты или устройством протекторной защиты.

Катодные установки применяют в следующих случаях:

– при наличии остаточных положительных потенциалов на трубопроводе после ввода в эксплуатацию электродренажных установок; этим обеспечивается более надежная защита подземного трубопровода от коррозии; поляризованные электродренажи включаются только в момент появления анодной зоны на трубопроводе, в остальное время на трубопроводе электрохимически не защищается;

– при значительном удалении трубопроводов от рельсов и отсасывающих пунктов, когда применение электрического дренажа экономически нецелесообразно.

– Протекторные установки можно применять в тех случаях, когда величина блуждающих токов в земле невелика, а разность потенциалов «труба-грунт» в анодных зонах из-за наличия блуждающих токов увеличивается не более чем на 0,1 В по сравнению с естественной.

4.3.2 Катодная защита

Катодная поляризация осуществляется с помощью наложенного тока от внешнего источника энергии, обычно выпрямителя, кторый преобразует переменный ток промышленной частоты в постоянный. Защищаемая конструкция соединяется с отрицательным полюсом внешнего источника выпрямленного тока, так что она действует в качестве катода. Второй электрод (анодное заземление) соединяется с положительным полюсом источника тока, так что она действует в качестве анода.

Катодная защита возможна только в том случае, когда защищаемая конструкция и анодное заземление находятся в электронном и электролитическом контакте: первое достигается с помощью металлических проводников, а второе - благодаря наличию электролитической среды (грунта), в которую погружаютс защищаемая конструкция и анодное заземление. Катодная защита регулируется путем поддержания необходимого защитного потенциала, который измеряется между конструкцией (или датчиком поляризационного потенциала) и ЭС (электрод сравнения). Обычно ЭС служит МЭС (медно-сульфатный электрод сравнения) длительного действия, находящийся постоянно в электролитической среде (грунте). Потенциал между ЭС и защищаемой контрукцией измеряемый высокоомным вольтметром, включает в себя кроме поляризационной составляющей, омическое падение напряжения IR, обусловленное прохождением катодного тока I через эффективное сопротивление R между электродом сравнения и защищаемой конструкцией. Только поляризация на поверхности защищаемой конструкции обуславливает эффект катодной защиты. Поэтому критериями защищенности являются минимальный и максимальный защитные поляризационные потенциалы. Таким образом, для точного регулирования поляризационного потенциала защищаемой конструкции по отношению к электроду сравнения из измеренной разности потенциалов должна быть иллюминирована (исключена) величина омической составляющей. Это достигается применением специальной схемы измерения поляризационного потенциала.

Катодная поляризация неизолированной металлической конструкции до величины минимального защитного потенциала требует значительных токов. Наиболее вероятные причины плотностей токов, необходимых для поляризации стали в различных средах до минимального защитного потенциала (-0,85 В) по отношению к медно-сульфатному электроду сравнения приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1. Плотность тока, необходимая для катодной защиты неизолированной стальной поверхности в различных средах

Среда	Плотность тока, необходимая для катодной защиты, мА/м2
Стерильная нейтральная почва	4,3 …16,1
Хорошо аэрируемая нейтральная почва	21,5…32,3
Сухая, хорошо аэрируемая почва	5,4…16,1
Влажная почва	16,9…64,6
Высококислая почва	53,8…161,4
Почва, поддерживающая активность сульфатвосстанавливающих бактерий	451,9

Обычно катодная защита используется совместно с изоляционными покрытиями, нанесенными на наружную поверхность защищаемого сооружения. Поверхностное покрытие уменьшает необходимый ток на несколько порядков. Так, для катодной защиты стали хорошим покрытиям в почве требуется всего 0,01…0,2 мА/м². По мере разрушения покрытия и оголения металла катодный ток должен возрастать для обеспечения защиты сооружения. Качество наружного покрытия на защищаемой поверхности определяет интегральную площадь неизолированного металла, контактирующего с электролитом, и также ток, который будет протекать через покрытие. Ток, необходимый для катодной защиты подземных металлических трубопроводов, почти полностью зависит от качества покрытия.

4.3.3 Протекторная защита

Протекторная защита имеет те же основы, что и катодная защита. Разница заключается лишь в том, что необходимый для защиты ток создается крупным гальваническим элементом, в котором роль катода играет металлическая поверхность защищаемого сооружения, а роль анода - более электроотрицательный металл. Протекторную защиту иначе называют катодной защитой гальваническими анодами. При этом положительный полюс находится на защищаемой поверхности, а отрицательный - на разрушаемом аноде, то есть в порядке, обратном порядку при катодной защите с наложенным током от внешнего источника. Активным материалом гальванического элемента, расходуемого на получение электрической энергии, является протектор, а элекролитом - грунт, окружающий трубопровод и протектор.

В соответствии со СНиП 45-75 применение протекторов в проектах электрохимической защиты магистральных трубопроводов допускается только в групповых установках и грунтах с удельным электрическим сопротивлением не более 50 Ом*м.

4.3.4 Электрическое секционирование трубопроводов

Электрическое секционирование трубопроводов осуществляется с помощью изолирующих фланцев, которые представляют собой прочно-плотное фланцевое соединение трубопровода с электроизолирующими прокладками и деталями крепежа, не имеющими электрического контакта с корпусом фланца. Изолирующие фланцы могут применяться в следующих случаях:

– для электрического разделения подземных сооружений на отдельные участки;

– для электического разъединения трубопроводов - отводов от основной магистрали;

– для увеличения продольного сопротивления трубопроводов;

– для электрического отсоединения изолированного трубопровода от неизолированных сооружений (компрессорная или насосная станция с собственным контуров заземления, резервуары, скважины и т.п.);

– для электрического разъединения участков трубопровода из различных металлов;

– для электрического разделения участков трубопровода с резким изменением окружающей среды (на выходе подводного трубопровода на берег);

– для электрического отсоединения трубопроводов от подземных соружений трубопроводов, на которых защита не предусмотрена или запрещена из-за взрывоопасности.

При проектировании электрохимической защиты трубопровода следует иметь в виду, что большое число изолирующих фланцев на тубопроводе значительно усложняет эксплуатацию трубопровода и средств защиты.

Выбор мест установки изолирующих фланцев в каждом отдельном случае определяется на основании электрических измерений непосредственно на трассе трубопровода. Неправильный выбор может сделать применение изолирующих фланцев не только бесполезным, но и вредным, так как пропорционально числу фланцев увеличивается число местных анодных зон.

Анодные зоны, возникающие на трубопроводах при установке изолирующих фланцев, устраняются путем присоединения к трубопроводу заземленных токоотводов, а также шунтированием фланцев регулируемым сопротивлением, позволяющим регулировать режим защиты по силе пропускаемого тока, а также поляризованным шунтом. В качестве токоотводов могут быть использованы магниевые и цинковые протекторы, которые, кроме того, осуществляют защиту трубопровода в анодных зонах у изолирующих фланцев. Применение токоотводов предохраняет изолирующие фланцы от пробоя в случае попадании на трубопровод высокого напряжения (удар молнии и т. п.).

4.4 Расчет катодной защиты

Мощность СКЗ определяется:

, Вт(4.1)

где-ток СКЗ в точке дренажа, А;

-напряжение на зажимах источника постоянного тока, В.

Общее число СКЗ

, шт(4.2)

где-общая длина трубопровода, км;

-расчетная длина защищаемого участка трубопровода, км.

Расчетную длину защищаемого участка трубопровода можно определить по формуле:

, м(4.3)

где-постоянная распространения тока вдоль трубопровода;

, 1/м(4.4)

-входное сопротивление трубопровода;

, Ом(4.5)

-удельное электрическое сопротивление грунта, Ом·м;

-расстояние от трубопровода до анодного заземления, м;

-коэффициент, учитывающий взаимное влияние соседних катодных станций.

Для расчета электрических параметров защищаемого трубопровода и необходимо определить продольное сопротивление трубопровода и переходное сопротивление «труба-земля» .

Продольное сопротивление единицы длины трубопровода можно рассчитать по формуле:

, Ом/м(4.6)

где-удельное сопротивление грунта, Ом·мм²/м;

-наружный диаметр трубопровода, мм;

-толщина стенки трубопровода, мм.

При наличии двух трубопроводов, проложенных параллельно, определяют продольное сопротивление эквивалентного сооружения по формуле:

, Ом/м(4.7)

где и -продольные сопротивления соответственно первого и второго трубопроводов, Ом/м.

Переходное сопротивление изоляции трубопровода на единице длины можно определить по формуле:

, Ом·м(4.8)

Изменение переходного сопротивления «трубопровод-земля» в период от 1 до 20 лет можно определить по формуле:

, Ом·м²(4.9)

где-начальное переходное сопротивление «трубопровод-земля», принимается равным 10⁴ Ом·м²;

-показатель скорости старения покрытий, 1/год;

-продолжительность периода, на конец которого оценивается переходное сопротивление, год.

Вместо берут - нормативный срок эксплуатации устройств катодной защиты, год.

, год(4.10)

где-норма амортизационных отчислений, идущих на полное восстановление основных фондов, принимается равной 10,5 % в год.

Переходное сопротивление нескольких параллельных трубопроводов определяется как сопротивление эквивалентного трубопровода:

, Ом·м²(4.11)

где и -переходное сопротивление соответственно первого и второго сооружений;

и -взаимные переходные сопротивления соответственно между первым и вторым, между вторым и первым сооружениями.

Для приближенных расчетов можно принять

(4.12)

где-расстояние между трубопроводами, м;

и -постоянные распределения токов и потенциалов по длине соответственно 1 и 2-го трубопроводов, 1/м.

Расчетные значения потенциалов.

При расчете катодной защиты подземных металлических сооружений различают три значения потенциалов:

1. естественный потенциал трубопровода , т. е. существующий до включения катодной защиты. Многочисленные измерения потенциалов «трубопровод-земля» показывают, что крайними значениями естественного потенциала стали в почве являются -0,23 В и -0,72 В при измерении по медно-сульфатному электроду (МСЭ) сравнения. Наиболее часто встречаются значения в пределах от -0,45В до -0,6 В. Если нет точных данных о величине естественного потенциала стали в данной точке, то рекомендуется принимать его равным -0,55 В по МСЭ.

2. наложеный или расчетный потенциал , дополнительно накладываемый на сооружение в результате действия защиты.

3. общий или защитный потенциал сооружения, т. е. установившийся после подключения защиты.

Если все значения потенциала измерены относительно одного и того же электрода сравнения, то между их абсолютными значениями имеется следующая зависимость:

, В(4.13)

Общее сопротивление цепи катодной защиты

(4.14)

где-сопротивление растеканию тока с анодного заземления;

-сопротивление соединительных проводов;

-сопротивление собственно защиты.

Таким образом,

(4.15)

Силу тока в точке дренажа определяют по формуле:

, А(4.16)

Сопротивление растеканию тока одиночного вериткального электрода в коксовой засыпке (при ; ):

, Ом(4.17)

где, , -соответственно диаметр электрода, диаметр и длина засыпки;

-расстояние от поверхности земли до середины электрода;

-удельное сопротивление засыпки, принимаем Ом·м.

Оптимальное число электродов анодного заземления

, шт(4.18)

где-стоимость электроэнергии руб/кВт·час, принимаем ;

-коэффициент использования электрода, ;

-время работы СКЗ в году, ;

-норма амортизационных отчислений, для расчета примем срок амортизации равным 20 годам, тогда %/год;

-стоимость установки одного электрода руб, руб;

-КПД катодной установки, ;

-коэффициент экранирования электродов при выбранном расстоянии между ними.

Сопротивление растеканию тока с анодного заземления

, Ом(4.19)

Оптимальная плотность тока в дренажной линии

(4.20)

где-удельное сопротивление материала проводов, принимаемое Ом·м²/м;

-стоимость прокадки дренажной линии, руб/м·мм².

Оптимальное сечение дренажного провода

, мм²(4.21)

Сопротивление дренажной линии

, Ом(4.22)

где-длина проводника.

На основании закона Фарадея срок службы анодного заземления (в годах), установленного в грунт определяется по формуле:

, лет(4.23)

где-общий вес рабочих электродов заземления, кг;

-коэффициент использования электродов, ;

-электрохимический эквивалент материала электродов, кг/А·год.

Определим мощность и число СКЗ МГ при диаметре газопровода 1020 мм с толщиной стенки 13,5 мм. Протяженность газопровода - 130 км. Две нитки на расстоянии 50 метров друг от друга. Газопровод расположен на местности с удельным электросопротивлением грунта 10 Ом·м. Анодное заземление выполнено из вертикальных упакованных электродов марки АК-1, дренажная линия - воздушная с подвеской из аллюминиевого провода. Начальное переходное сопротивление «трубопровод-грунт» 10⁴ Ом. Средняя стоимость электроэнергии 0,32 руб./кВт·ч.

1. Продольное сопротивление единицы длины трубопровода

Ом/м.

2. Продольное сопротивление эквивалентного сооружения Ом/м.

3. Нормативный срок эксплуатации устройств катодной защиты

года.

4. Переходное сопротивление изоляции «трубопровод-земля»

Ом·м².

5. Переходное сопротивление изоляции на единице длины трубопровода

Ом·м.

6. Постоянная распространения тока вдоль трубы

1/м.

7. Взаимные переходные сопротивление между первым и вторым сооружениями

Ом.

8. Переходное сопротивление эквивалентного трубопровода

Ом.

9. Переходное сопротивление изоляции на единице длины эквивалентного трубопровода

Ом·м.

10. Постоянная распространения тока вдоль эквивалентного трубопровода

1/м.

11. Входное сопротивление трубопровода

Ом.

12. Расчетные значения потенциалов

;

В по МСЭ;

В по МСЭ;

В по МСЭ;

В;

В.

13. Расчетная длина защищаемого участка трубопровода

Определим с учетом оптимального удаления анодного заземления от трубопровода

.

Результаты расчетов приведены в табл. 4.2.

Таблица 4.2. Определение с учетом оптимального удаления анодного заземления от трубопровода

Y, м	L, м
40	3903,48
50	7691,98
100	17502,85
150	21824,05
200	24290,26
250	25891,66
300	27017,29

Увеличение длины защищаемого участка дает возможность снизить количество СКЗ, что ведет к снижению затрат. При наших полученных данных принимаем равным 200 метрам (оптимальный вариант), тогда

штук.

Количество СКЗ, необходимых для защиты 130 км трубопровода - 6 штук.

14. Напряжение, имеющееся на сопротивлении собственно защиты

В.

15. Сопротивление растеканию тока с одиночного проводника при и

м, принимаем м;

тогда м и м.

Ом.

16. Сила тока дренажа с учетом защищаемого участка

А.

17. Оптимальное число электродов анодного заземления

штук.

Для снижения количества заземлителей (за счет увеличения ) примем , где - расстояние между электродами; - длина.

м, в соответствии с этим принимаем .

18. Сопротивление растеканию тока с анодного поля

Ом.

19. Напряжение «заземлитель (анод) - земля»

В.

20. Оптимальная плотность тока в дренажной линии

А/мм².

21. Оптимальное сечение дренажного провода

мм².

22. Сопротивление дренажной линии

м;

Ом.

23. Напряжение на зажимах источника постоянного тока

В.

24. Мощность, потребляемая СКЗ

Вт при источнике питания на 6,8 В.

25. Срок службы анодного заземления

кг;

года.

Отметим: мы приняли амортизацию равной 20 годам, что меньше срока службы анодного заземления.

5. Экономическая часть

В данном разделе производится расчет технико-экономических показателей КС, баланс рабочего времени среднесписочного рабочего, численность обслуживающего персонала, годовой фонд заработной платы, среднемесячной зарплаты различных категорий работников.

Баланс рабочего времени одного работника КС.

Исходные данные: число календарных дней - 365 - ; число выходных дней - 104 - .

Рассчитаем номинальный и эффективный фонд рабочего времени:

,(5.1)

,(5.2)

где-номинальный фонд рабочего времени, дни;

-эффективный фонд рабочего времени, дни;

-число дней основного и дополнительного отпуска;

-число дней декретного отпуска и невыходов по болезни;

-число дней выполнения государственных и общественных обязательств.

день;

дней.

Средняя продолжительность рабочей смены принимаем, 8 часов. Тогда число отработанных в течение года рабочих часов:

.

Баланс рабочего времени одного среднесписочного рабочего отображен в табл. 5.1.

Таблица 5.1. Баланс рабочего времени одного среднесписочного рабочего

Категория времени	Дни	Часы
Календарный фонд	365	2920
Выходные дни	104	832
Номинальный фонд рабочего времени	261	2088
Потери рабочего времени, в том числе:
- очередной и дополнительный отпуск	32	256
- декретный отпуск	4	32
- невыходы по болезни	7	56
- время выполнения гос. и общ. обязательств	0,6	4,8
Эффективный фонд рабочего времени	217,4	1739,2

Расчет численности обслуживающего персонала.

Расчет численности обслуживающего персонала выполняется в разрезе отдельных категорий работающих.

Потребность в рабочих кадрах определяется на основе норм среднесписочной численности:

,(5.3)

где-численность рабочих i-ой профессии, чел;

-норма среднесписочной численности, т. е. число рабочих i-той профессии, обслуживающих один объект, чел;

-общее число обслуживаемых объектов;

-число рабочих смен.

Результаты расчетов приведены в табл. 5.2.

Таблица 5.2 Данные о профессиональном составе, квалификации и оплате труда рабочих

Службы компрессорной станции	Профессия	Разряд	Часовая тарифная ставка, руб/час	Норма числен, ч	Общая численность рабочих, ч
1	2	3	4	5	6
Газокомпрессорная служба:
а) участок обслуживания и ремонт ГПА	1. Машинист технологических комп.	6	47,89	13,5	81
	2. Слесарь-ремонтник	5	40,49	1,9	12
б) служба по эксплуатации и ремонту КИПиА	1. Приборист	6	36,57	6	18
	2. Слесарь по КИПиА	5	31,98	1	6
	3. Электромонтер	5	31,98	6	18
	4. Аккумуляторщик	4	31,98	1	1
	5. Регенераторщик	4	31,98	1	1
в) служба энергоснабжения	1. машинист котельной	5	31,98
	2. Машинист Н. у	5	31,98	1	3
	3. Машинист ДВС	5	35,96
	4. Слесарь т/п	4	31,41	1	1
	5. Слесарь-ремонтник	4	31,41	1	1
	6. Электромонтер	4	31,41	1	1
г) хим. лаборатория	1. Лаборант хим. анализа	5	35,96	3	3
д) механическая мастерская	1. Токарь	5	35,96
	2. Фрезеровщик	5	35,96
	3. Слесарь механосборочных работ	5	35,96	2	2
	4. Сверловщик	5	35,96
2. Служба телемеханики и связи	1. Монтер аппаратуры	5	35,96	14	14
3. Обслуживание водозаборных сооружений	1. Аппаратчик химводоочистки	4	28,41	3	9
	2. Оператор	4	28,41
	3. ЛХА	4	28,41	3	3
	4. Электромонтер	4	28,41
4. ВОХР	1. Ст. стрелок		56,10	6	6
	2. Стрелок		51,00
5 МОП	1. Подсобный рабочий	3	25,65	3	3
Итого:	102

Таблица 5.3. Состав руководителей и служащих

Наименование должностей	Численность, чел.
1. Диспетчерская служба
- диспетчер	3
2. ГКС
а) участок обслуживания ГПА
- начальник КС	1
- зам. начальника	1
- инженер	3
- старший инженер	1
б) на обслуживании ГПА и установок осушки, очистки и т. д.
- инженер	1
- мастер	1
- техник	1
в) служба КИПиА
- начальник	1
- инженер	1
г) служба энергоснабжения
- начальник	1
- старший инженер	1
- инженер	1
- старший мастер	1
- мастер	1
- техник	1
Всего:	20

На основе полученных данных о численности отдельных категорий работников рассчитывается структура промышленно-производственного персонала.

Таблица 5.4. Структура ППП

Категории работников	Численность, чел	Удельный вес
1. Рабочие	93	76,2
2. ИТР и служащие	20	16,4
3. МОП и ВОХР	9	7,4
Итого:	122	100

Основной задачей организационно-экономической части является расчет всех экономических показателей проектируемой КС.

Годовые эксплуатационные затраты на компримирование газа.

Расчет ведется по статьям затрат:

1. Оплата труда.

2. Отчисления на социальные нужды.

3. Амортизационные отчисления.

4. Материальные затраты:

- затраты на топливный газ;

- затраты на электроэнергию.

Рассчитаем годовую заработную плату работников КС.

,(5.4)

где-годовая заработная плата работников КС, млн. руб.;

-заработная плата работников i-ой категории, млн. руб.;

-число работников i-ой категории, чел.

Среднегодовая заработная плата рабочих:

тыс. руб.

Среднегодовая заработная плата служащих

тыс. руб.

Среднегодовая заработная плата руководителей:

тыс. руб.

млн. руб.

Амортизационные отчисления

Амортизационные отчисления КС определяются в размере 7 % от общих капвложений в КС.

Капвложения в КС с агрегатами ГТК-10-4 по составляют 13,07 млрд. рублей.

млн. руб.

Отчисления на социальные нужды

Отчисления на социальные нужды КС определяются в размере 35,6 % от среднегодовой заработной платы работников КС.

млн. руб.

Материальные затраты.

а) Затраты на газ собственных нужд

,(5.5)

где-расход газа собственных нужд, млн. м³;

-цена покупки газа, руб / 1000 м³.

,(5.6)

где-расход топливного газа ГПА, млн. м³;

-расход газа на прочие технологические нужды, млн. м³.

Прочие технологические нужды: пуски-остановки и изменение режимов работы ГПА и т. д.

Расход топливного газа:

,(5.7)

где-эффективная мощность последовательно соединенных нагнетателей, кВт;

-число групп таких нагнетателей;

-время работы группы нагнетателей в течении рассматриваемо го периода (год);

-индивидуальная норма расхода топливного газа, м³/кВт·ч.

Индивидуальная норма расхода топливного газа ГПА:

,(5.8)

где-исходная индивидуальная норма расхода газа, кг у. т. / кВт·ч;

-коэффициент, при одноступенчатой схеме работы ;

-коэффициент перевода кг у. т. в м³.

ч;

м³/кВт·ч;

млн. м³.

Расход газа на прочие технологические нужды:

,(5.9)

где-исходная индивидуальная норма расхода газа на прочие технологические нужды, м³/кВт.

млн. м³;

млн. м³.

млн. руб.

Затраты на электроэнергию:

,(5.10)

где-количество потребляемой электроэнергии в год на освещение КС, кВт·ч;

-тариф за 1 кВт·ч электроэнергии, руб./кВт·ч.

Так как привод нагнетателя газотурбинный, то количество потребляемой электроэнергии состоит только из электроэнергии на освещение КС.

млн. руб.

Прочие затраты.

Прочие затраты составляют 10% от вышерассчитанных эксплуатационных затрат:

млн. руб.

Результаты расчетов приведены в табл. 5.5.

Таблица 5.5. Результаты расчетов затрат

Наименование затрат	Значение	Уд. вес, %
1. Оплата труда	11,71	6,3
2. Отчисления на соц. нужды	4,57	2,5
3. Амортизационные отчисления	91,94	49,1
4. Материальные затраты
а) газ собст. нужды	60,64	32,4
б) на электроэнергию	1,24	0,6
5. Прочие затраты	16,97	9,1
Итого:	187,06	100

Расчет экономических показателей КС.

Удельные издержки обращения

,(5.11)

где-сумма эксплуатационных затрат на компримирование газа, млн. руб.;

-годовой объем компримирования, млн. м³/год.

руб./тыс. м³.

Производительность труда

,(5.12)

где-количество работников КС.

млн. м³/чел.

Удельные капвложения

(5.13)

где-общие капвложения в КС, млн. руб.

руб./тыс. м³.

Технико-экономические показатели проектируемой КС приведены в табл. 5.6.

Таблица 5.6. Технико-экономические показатели проектируемой КС

Наименование показателя	Единица измерения	Численное значение
1.Объем компримируемого газа	млн. м3/сут.	200
2.Численность работников	чел.	122
3. Производительность труда	млн. м3/чел	598,4
4. Общие капвложения в КС	млн. руб.	1307
5. Удельные капвложения	руб./тыс. м3	19,90
6. Годовые зксплуат. затраты
- оплата труда.	млн. руб.	11,71
- ОСН	млн. руб.	4,57
- амортизация	млн. руб.	91,94
- газ на собственные нужды	млн. руб.	60,64
- электроэнергия	млн. руб.	1,24
- прочие	млн. руб.	16,97
7. Удельные эксплуатационные затраты	руб./тыс. м3	2,56

6. Безопасность и экологичность проекта

6.1 Основные вредные вещества, применяемые на производстве

В процессе транспортировки природного газа могут выделяться; двуокись углерода, природный газ, газовый конденсат, относящиеся к вредным производственным факторам.

Двуокись углерода (СО₂) - бесцветный, тяжелый, малореакционноспособный газ. При содержании в. воздухе до 1 % не оказывает токсичного действия, при 4-5 % раздражающе действует на органы дыхания, значительно учащая частоту дыхания, при 10 %. вызывает сильное отравление.

Основную часть природного газа составляет метан (СН₄). Это бесцветный газ, без запаха, малорастворим в воде, горит бледным синим пламенем. В смеси с воздухом образует взрывоопасные смеси. Природный газ, скапливаясь в закрытых помещениях, вытесняет воздух, действуя на человека удушающе. При содержании его в воздухе 10%, человек испытывает недостаток кислорода, при большем содержании наступает удушье.

Признаки отравления: учащение пульса, ослабление внимания, увеличение объема дыхания.

Газовый конденсат, основа которого - тяжелые углеводороды - горючая жидкость, легче воды, с водой не смешивается. Обладает высокой испаряемостью при нормальных условиях. Пары конденсата могут при определенных концентрациях с воздухом образовывать взрывоопасную смесь. Конденсат может скапливаться в пылеуловителях, аппаратах очистки газа. Действует на центральную нервную систему. При воздействии на кожу обезжиривает ткани, может вызвать заболевания - дерматиты и экзему.

Таблица 6.1. Характеристика вредных веществ, выделяющихся на КС

Характеристика	Наименование вещества
	Метан	Этан	Пропан	Бутан	Газовый конденс.	Двуок. углерода	Метанол
1	2	3	4	5	6	7	8
1. Плотность по воздуху	0,55	1,05	1,56	2,07	2,52	1,47	1,1
2. Предельно-допустимая концентрация мг/м3
- в рабочей зоне	300	300	300	300	300	78500	5
- в населенном пункте	200	200	200	200	5	9800	1
- сметрельная *103	235	125	86	62	50	410	6
- среднесуточная *103	180	96	65	48	38	165	0,3
3. Класс опасности	4	4	4	4	4	4	3
4. Температура всп.	-161	-90	-42	-0,5	-44	-	8
5. Температура восп.	537	515	466	405	345	-	464
6. Пределы воспламенения
- нижний	5	2,9	2,1	1,8	0,9	-	6
- верхний	15	15	9,5	9,1	5,1	-	34,7

Для обеспечения безопасности на производстве созданы нормальные санитарно-гигиенические условия на рабочих местах.

6.1.1 Мероприятия по выполнению санитарных и противопожарных требований

По санитарной характеристике производственных процессов работающие на компрессорной станции относятся к группе I-6. Ширина защитной зоны 1000 м.

Основными вредными факторами, выделяющимися в помещениях КС, являются:

а) в компрессорном цехе - газ, тепло;

6) в служебно-вспомогательном помещении - влага, тепло. Во всех помещениях, где выделяются вещества, устанавливается механическая приточно-вытяжная вентиляция. Приточный воздух подается в рабочую и верхнюю зоны помещений от приточных камер с помощью воздуховодов и воздухораспределительных насадок.

В зимнее время приточный воздух необходимо подогревается до температуры +18 °С.

Для локализации тепла от газотурбинных агрегатов устанавливаем устройства местных отсосов из под кожуха турбины с отводом горячего воздуха за пределы машинного зала.

Тепловыделения от турбогруппы и камера сгорания агрегатов ГТК-10-4 составляют 250000 ккал/час. Основная часть этого тепла удаляется вентилятором с воздухом, отсасываемом из-под кожуха. Тепловыделения от других источников составляют 100000 ккал/час.

Для ассимиляции избыточного тепла предусмотрена приточная вентиляция. Приточный воздух подается в рабочю зону при помощи воздухораспределителей.

Удаление нагретого воздуха производится местными отсосами и посредством дефлекторов.

Для борьбы с газовыделениями предусмотрен трехкратный воздухообмен. Удаление воздуха производится из верхней зоны помещения дефлекторами. Вытяжка преобладает над притоком.

Дополнительно к постоянно действующей вентиляции предусмотрена аварийная вытяжная вентиляция из расчета восьмикратного воздухообмена.

Аварийная вентиляция осуществляется осевыми вентиляторами, установленными в верхней зоне наружной стены зала нагнетателей, и включается автоматически от газоанализаторов при повышении концентрации взрывоопасных газов до 20% от нижнего предела взрываемости. Предусмотрено включение аварийной вентиляции вручную снаружи у входных дверей. Аварийный вентилятор установлен во взрывобезопасном исполнении.

6.1.2 Служебно-вспомогательное помещение

В помещениях служебно-вспомогательной пристройки находится приточно-вытяжная механическая и естественная вентиляция.

Вентилятор и электродвигатель приточной вентиляции установлены в нормальном исполнении с установкой на приточном воздуховоде автоматического обратного клапана во взрывобезопасном исполнении.

Вентилятор вытяжной установки установлен во взрывобезопасном исполнении. Во всех остальных помещениях служебно-вспомогательной пристройки притонный воздух подается из венткамеры по воздуховодам, размещенным над подшивным потолком.

Вытяжная вентиляция - естественная.

Для периодического удаления тепла из щитовой предусмотрена вытяжка осевым вентилятором, установленным в наружной стене под потолком помещения.

6.1.3 Отопление

Для подогрева воздуха вспомогательных помещений используется тепло отходящих газов газотурбинной установки. Установлена система воздушного отопления вспомогательных помещений.

6.1.4 Электрическое освещение

Предусмотрены рабочее, аварийное и эвакуационное освещение. Величина аварийного освещения - 2 лк внутри помещения и 1 лк на территории. Для эвакуационного освещения минимальная освещенность внутри помещения - 0,5 лк, открытых площадок - 0,2 лк. Используются лампы накаливания.

Таблица 6.2. Нормы освещенности (в лк) лампами накаливания

Компрессорная
- у компрессоров	50
- на столе у оператора	75
- в проходах	30
Помещения щитов управления и операторные КИП и диспетчера	75
Лаборатория	100
Ремонтные мастерские	75
Дороги	1-3
Охранное освещение	0,5

Для освещения операторных, помещений щитов управления, бытовых помещений используются люминесцентные лампы типа ЛБ.

В компрессорном цехе, галерее нагнетателей установлены светильники повышенной надежности против взрыва В4Б-300М с лампой 300Вт.

Для ремонтного освещения взрывоопасных помещений используются взрывозащищенные переносные светильники (БП-62В и ПР-60В), питаемые от взрывозащитных штепсельных соединений, расположенных внутри помещения.

Освещение территории КС выполнено прожекторами заливающего света с лампами накаливания мощностью 500 Вт. Прожекторы установлены на прожекторных мачтах высотой 15 м. Дороги и проезды, не попадающие в зону действия прожекторов, а так же охранное освещение вдоль ограждения объекта выполнено светильниками наружного освещения, подвешенными на деревянных опорах на высоте 6 м.

Управление всеми видами наружного освещения ведется централизованно из диспетчерского пункта.

6.1.5 Мероприятия по защите от статического электричества и молниеза-щита

На КС предусмотрена защиту от всех проявлений атмосферного электриче...