ГЛУБИННЫЙ АНОДНЫЙ ЗАЗЕМЛИТЕЛЬ

Предлагаемая полезная модель относится к катодной защите подземных металлических сооружений от коррозии и может быть использована в качестве малорастворимых анодных устройств (анодных заземлителей) для передачи постоянного тока по системе катодная станция - провод - анодный заземлитель - земля в системах электрохимической защиты нефтегазовой отрасли и трубопроводов системы газоснабжения и газораспределения и других подземных металлических сооружений.
Известно, что при катодной защите металлических сооружений используются литые электроды анодных заземлителей с присоединенным проводом токоввода (см. а.с. СССР №1516510 от 15.10.1987 г, патенты РФ №54949 от 07.12.2005 г; №61291 от 17.07.2007 и другие)
Недостатком известных аналогов является то, что они в основном используются как подповерхностные анодные заземлители, а при глубинном исполнении требуют применять сложное и дорогостоящее оборудование при соединении их в гирлянду и опускании в скважину.
Из известных аналогов наиболее близким техническим решением к предлагаемому варианту является анодный заземлитель (см, патент SU 61291 U1 C23F 13/00 опубликован 27.02.2007 г бюл. №6), содержащий ферросилидовый литой электрод и присоединенный к нему провод токоввода, имеющий надежный контактный узел и упрощенный процесс его сборки.
Недостатками этого анодного заземлителя являются:
- сложный и трудоемкий процесс монтажа анодных заземлителей при использовании их в качестве глубинного анодного заземления.
- относительно малая площадь поверхности стекания анодного тока с рабочей части электрода.
- вероятная возможность преждевременного выхода из строя анодного заземлителя из-за повышения напряженности и плотности тока в анодном поле контактного узла и в торце анодного заземлителя.
Техническая задача предлагаемой полезной модели стояла в разработке конструкции глубинного анодного заземлителя, позволяющей повысить срок службы анодных заземлителей при катодной защите подземных металлических сооружений, упростить процесс сборки анодных заземлителей в гирлянду и опускание ее в скважину, снизить энергозатраты и предотвратить обрыв провода токоввода при эксплуатации.
Поставленная техническая задача достигается за счет того, что предлагаемая конструкция глубинного анодного заземлителя отличается от известной тем, что:
анодный заземлитель оборудован дополнительным трубчатым сцепным устройством (4, 11) электрически и механически соединенным с основным электродом и пластмассовым трубчатым элементом. Сцепное устройство состоит из нижнего (4) и верхнего (11) корпусов, которые надежно удерживают основной электрод за счет сил трения болтами (5) или другими известными способами, а так же выполняет роль дополнительного электрода, увеличивая длину, диаметр, массу и площадь поверхности предлагаемого глубинного анодного заземлителя.
Сущность полезных моделей поясняется чертежами (фиг.1, 2, 3 и 4), гделредставлен анодный заземлитель, состоящий из основного литого металлического электрода [1], надежно соединенного контактным узлом [2] с проводом токоввода [3]. Основной электрод снабжен дополнительным металлическим электродом в виде трубчатого сцепного устройства, имеющим болтовое соединение [5] с электродом, при этом утолщенная часть основного электрода оборудована нижним корпусом сцепного устройства [4] имеющим, отверстие [6] для фиксации электродов анодных заземлителей при опускании гирлянды в скважине, отверстие [7] для соосного соединения двух заземлителей металлическим пальцем со шплинтом [8], окно [9] для прохода провода токовода [3] и второе окно [10] с противоположной стороны для прохода элементов подъемного механизма.
Противоположный конец основного электрода оборудован верхним трубчатым металлическим корпусом [11] сцепного устройства, имеющим также болтовое соединение [5] с основным электродом, отверстие [12] для соосного соединения двух анодных заземлителей металлическим пальцем со шплинтом[8] и окно [13] для прохода провода токоввода [3].
При этом внутренний диаметр нижнего трубчатого корпуса [4] больше внешнего диаметра верхнего корпуса [11] с целью прохбда последнего при сборке гирлянды, а внутренний диаметр верхнего корпуса должен быть больше диаметра рабочей части основного электрода [1] для возможности монтажа сцепного устройства.
Вместо верхнего корпуса сцепного устройства возможно использовать армированные в тело основного электрода пластину [14] или пруток, имеющих отверстие необходимое для соединения с нижним корпусом сцепного устройства [4] металлическим пальцем со шплинтом [8].
Применение верхнего корпуса сцепного устройства [11] более целесообразно в виду того, что он увеличивает площадь поверхности соприкосновения с грунтом и уменьшает плотность стекающего тока с конца электрода, что позволяет увеличивать срок службы анодного заземлителя.
При наличии сцепного устройства торцевой конец утолщенной части основного электрода может иметь пластмассовый трубчатый элемент [15], имеющий отверстие [16] для фиксации анодного заземлителя при опускании гирлянды в скважине, отверстие [17] для соосного соединения двух заземлителей в гирлянду металлическим пальцем со шплинтом [8], окно [18] для прохода провода токоввода [3] и второе окно [19] для пропускания элементов подъемного механизма.
Необходимость его вызвана тем, что под воздействием электрохимических процессов, протекающих при катодной защите металлических сооружений, происходит разрушение (переход в ионное состояние) электродов в процессе эксплуатации. Более тонкостенный дополнительный электрод в виде сцепного устройства растворяется быстрее массивного основного электрода. Вследствие этого верхние электроды гирлянды глубинного заземления опускаются на нижние, что приводит к обрыву провода токоввода или нарушению его изоляции, что вызывает преждевременный выход из строя заземлителей. Пластмассовый трубчатый элемент служит опорой до окончания срока эксплуатации заземления, а также предотвращает опускание гирлянды электродов при глубинном заземлении и исключает обрыв или повреждение провода токоввода.
Глубинный анодный заземлитель работает следующим образом: от катодной станции на провод токоввода [3], имеющего надежное контактное соединение [2] с основным электродом, подается постоянный ток необходимой величины. Проходя по основному электроду [1] и корпусам сцепного устройства [4, 11] ток равномерно распределяется в гирлянде анодных заземлителей по глубине и растекается по пластам грунта с натеканием на подземные металлические сооружения, предохраняя их от коррозии.
Дополнительный электрод в виде сцепного устройства в глубинных анодных заземлителях увеличивает их длину, диаметр и площадь поверхности соприкосновения с грунтом, что снижает сопротивление растеканию электрического тока анодного заземления и следовательно, повышает срок службы анодных заземлителей.
Предлагаемая полезная модель отличается от известных тем, что, благодаря снабжению заземлителя сцепным устройством, появляется возможность с помощью металлического пальца со шплинтом обеспечить соединение строго по центру скважины при монтаже гирлянд, обеспечивая качественное центрирование анодного заземления, что приводит к увеличению его срока службы. При этом изготовление в заводских условиях анодных заземлителей полной заводской готовности упрощает процесс сборки и опускания гирлянды анодных заземлителей в полевых условиях, что позволяет снизить трудоемкость выполнения электромонтажных операций.
Кроме того, строгое центрирование в скважине гирлянды анодных заземлителей позволяет снизить затраты на бурение скважины за счет возможного уменьшения ее диаметра, а также исключения применения дополнительного крепления при монтаже кабельного зажима, полумуфт с кабельными выводами, клея расплава и термоусаживаемых муфт.
Электрическое и механическое соединение анодных заземлителей предлагаемой полезной модели в гирлянду сцепным устройством, возможность подачи тока в оба конца электрода делает гирлянду глубинного анодного заземления единым проводником электрического тока. Это избавляет глубинный анодный заземлитель от влияния электрического поля другого заземлителя при раздельном их нахождении в скважине, что снижает энергозатраты, увеличивает срок службы и дает возможность уменьшить количество заземлителей.
Известно, что электрод анодного заземлителя преимущественно растворяется в процессе эксплуатации с концов электрода (концевой эффект), а также вблизи контактного узла (места соединения провода токоввода с электродом), поэтому увеличение длины, диаметра и площади соприкосновения с грунтом на концах и вблизи контактного узла за счет сцепного устройства в предлагаемой полезной модели снизило плотность тока и напряженность электрического поля в этих областях, что привело к уменьшению растворения концов электрода, а, следовательно, к повышению срока службы.
Использование трубчатого пластмассового элемента обеспечивает сохранность провода токоввода в процессе эксплуатации анодного заземлителя и является следствием надежности изделия.
В последенее время ОАО. «Ростовгоргаз» принял к внедрению, показавшую при испытании высокую эффективность, полезную модель глубинного анодного заземлителя с дополнительным электродом в виде трубчатого сцепного устройства, состоящего из нижнего и верхнего корпусов, (см. фиг.1)
Положительные результаты получены также в ОАО «Краснодаркрайремстройгазкомплект» и ОАО «Армавиргоргаз», где проводились испытания предлагаемой полезной модели без верхнего корпуса сцепного устройства, роль которого выполняла пластина с отверстием (см. фиг.2), а также с пластмассовым трубчатым элементом на утолщенном торце основного электрода (фиг.3, 4)
Опытно-промышленное испытание полезной модели глубинного анодного заземлителя в ОАО «Ростовгоргаз», ОАО «Армавиргоргаз» и ГРО Краснодарского края показало лучшие эксплуатационные качества по сравнению с известным аналогом, высокую надежность глубинного анодного заземления, значительно упростило процесс монтажа в полевых условиях, а также снизило энергозатраты при эксплуатации.
Указанная конструкция глубинного анодного заземления прошла тестирование в ОАО «Газпромрегионгаз» с оформлением техническим требований.