一、陽極接地電阻
Ra=ρln(L/r)/2πL
Ra=陽極接地電阻(ohms)
ρ=土壤電阻率(ohm-m)
L=陽極長度(m)
r=陽極半徑(m)
需要指出的是,由於填料電阻率很低,陽極的長度和半徑是根據填料袋尺寸來確定。
二、陽極驅動電位
假設被保護結構的極化電位為-1.0V,則驅動電壓 ΔV=V+1.0。
V=陽極電位:高電位鎂陽極-1.75V,低電位鎂陽極-1.55V,鋅陽極電位-1.10V。
三、陽極發電量計算
陽極實際發電量I=ΔV/Ra
四、應用舉例:
某埋地管道,長度為13公里,直徑159毫米,環氧粉末防腐層,處於土壤電阻率30歐姆.米環境中,犧牲陽極設計壽命15年。計算陽極的用量。
由於土壤電阻率較高,設計採用高電位鎂陽極陰極保護系統。
1、被保護面積:A=π×D×L
D=管道直徑,159mm
L=管道長度,13x103m
A=3.14×0.159×13000=6490m2
2、所需陰極保護電流:I=A×Cd×(1-E)
I=陰極保護電流
Cd=保護電流密度,取10mA/m2
E=塗層效率,98%
I=6490×10×2%=1298mA
3、根據設計壽命以及陽極電容量計算陽極用量
W=8760It/ZUQ
I=陽極電流輸出(Amps)
t=設計壽命(years)
U=電流效率(0.5)
Z=理論電容量(2200Ah/kg)
Q=陽極使用率(85%)
W=陽極重量(Kg)
W=8760×1.298×15/(2200×0.5×0.85)=183Kg
選用7.7公斤鎂陽極,需要24支。
4、根據陽極實際發電量計算陽極用量
7.7Kg陽極填包後尺寸為:長=762mm,直徑=152mm。
Ra=30×ln(2×0.762/0.152)/(2×3.14×0.762)=16.9Ω
假設管道的自然電位為-0.55V,極化電位-1.0V,保護電流1298mA,則管道的接地電阻為=0.35Ω,加上導線電阻,則電路電阻共計17.5Ω。
假設管道的極化電位為-1.0V,鎂陽極的驅動電位為-1.75V,則鎂陽極的驅動電壓為0.75V。
單支陽極的輸出電流為:0.75/17.5=43mA,輸出1298mA電流需要陽極為1298/43=30.1支,取30支。
由於根據接地電阻計算的陽極用量大於根據電流量計算的陽極用量,所以,取30支陽極。
將30支陽極沿管道每隔433米埋設一支,然後與管道連線。
5.犧牲陽極系統實際壽命驗算:
t=WZUQ/8760I=30×7.7×2200×0.5×0.85÷(8760×1.298)=19
t=19years
犧牲陽極系統的實際壽命為19年。
一、陽極接地電阻
Ra=ρln(L/r)/2πL
Ra=陽極接地電阻(ohms)
ρ=土壤電阻率(ohm-m)
L=陽極長度(m)
r=陽極半徑(m)
需要指出的是,由於填料電阻率很低,陽極的長度和半徑是根據填料袋尺寸來確定。
二、陽極驅動電位
假設被保護結構的極化電位為-1.0V,則驅動電壓 ΔV=V+1.0。
V=陽極電位:高電位鎂陽極-1.75V,低電位鎂陽極-1.55V,鋅陽極電位-1.10V。
三、陽極發電量計算
陽極實際發電量I=ΔV/Ra
四、應用舉例:
某埋地管道,長度為13公里,直徑159毫米,環氧粉末防腐層,處於土壤電阻率30歐姆.米環境中,犧牲陽極設計壽命15年。計算陽極的用量。
由於土壤電阻率較高,設計採用高電位鎂陽極陰極保護系統。
1、被保護面積:A=π×D×L
D=管道直徑,159mm
L=管道長度,13x103m
A=3.14×0.159×13000=6490m2
2、所需陰極保護電流:I=A×Cd×(1-E)
I=陰極保護電流
Cd=保護電流密度,取10mA/m2
E=塗層效率,98%
I=6490×10×2%=1298mA
3、根據設計壽命以及陽極電容量計算陽極用量
W=8760It/ZUQ
I=陽極電流輸出(Amps)
t=設計壽命(years)
U=電流效率(0.5)
Z=理論電容量(2200Ah/kg)
Q=陽極使用率(85%)
W=陽極重量(Kg)
W=8760×1.298×15/(2200×0.5×0.85)=183Kg
選用7.7公斤鎂陽極,需要24支。
4、根據陽極實際發電量計算陽極用量
Ra=ρln(L/r)/2πL
Ra=陽極接地電阻(ohms)
ρ=土壤電阻率(ohm-m)
L=陽極長度(m)
r=陽極半徑(m)
7.7Kg陽極填包後尺寸為:長=762mm,直徑=152mm。
Ra=30×ln(2×0.762/0.152)/(2×3.14×0.762)=16.9Ω
假設管道的自然電位為-0.55V,極化電位-1.0V,保護電流1298mA,則管道的接地電阻為=0.35Ω,加上導線電阻,則電路電阻共計17.5Ω。
假設管道的極化電位為-1.0V,鎂陽極的驅動電位為-1.75V,則鎂陽極的驅動電壓為0.75V。
單支陽極的輸出電流為:0.75/17.5=43mA,輸出1298mA電流需要陽極為1298/43=30.1支,取30支。
由於根據接地電阻計算的陽極用量大於根據電流量計算的陽極用量,所以,取30支陽極。
將30支陽極沿管道每隔433米埋設一支,然後與管道連線。
5.犧牲陽極系統實際壽命驗算:
t=WZUQ/8760I=30×7.7×2200×0.5×0.85÷(8760×1.298)=19
t=19years
犧牲陽極系統的實際壽命為19年。