Глубинный анодный заземлитель

Полезная модель относится к катодной защите подземных металлических сооружений от коррозии и может быть использована в качестве малорастворимых устройств анодных заземлителей в системах электрохимической защиты нефтяной, газовой и других отраслей промышленности, а так же в коммунальном хозяйстве. Техническим результатом предлагаемой модели является увеличение срока службы анодного заземления, упрощение процесса сборки анодных заземлителей в гирлянду глубинного заземления, снижение энергозатрат при эксплуатации и предотвращения обрыва провода токоввода. Поставленная техническая задача достигается тем, что литой металлический электрод глубинного анодного заземлителя, дополнительно оборудованный сцепным устройством, которое увеличило длину, диаметр, массу и площадь соприкосновения с грунтом, а также облегчило процесс сборки и опускание гирлянды заземлителей по центру скважины. При этом глубинное анодное заземление, имея благодаря сцепному устройству единую механическую и электрическую связь всей гирлянды, работает как один заземлитель, не испытывая влияния других заземлителей, а трубчатый пластмассовый элемент исключает обрыв провода токоввода из-за возможного в процессе длительной эксплуатации опускания верхнего заземлителя при выходе из строя сцепного устройства. 1 дп. фиг.4

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.

1. Анодный заземлитель глубинного заземления для катодной защиты от коррозии подземных металлических сооружений, состоящий из литого электрода и подсоединенного к нему провода токоввода, отличающийся тем, что снабжен дополнительным металлическим электродом в виде трубчатого сцепного устройства, имеющим электрическое и механическое соединение с основным электродом, при этом утолщенная часть основного электрода оборудована нижним корпусом сцепного устройства, имеющим отверстие для фиксации анодного заземлителя при опускании в скважину, отверстие для соосного соединения двух заземлителей в гирлянду металлическим пальцем со шплинтом, окно для прохода провода токоввода и второе окно для пропускания элементов подъемного механизма, а противоположный конец основного электрода оборудован верхним корпусом сцепного устройства, который имеет отверстие для соосного соединения двух анодных заземлителей металлическим пальцем со шплинтом и окно для прохода провода токоввода, причем внутренний диаметр нижнего трубчатого корпуса больше внешнего диаметра верхнего корпуса сцепного устройства, а внутренний диаметр верхнего корпуса сцепного устройства больше диаметра рабочей части основного электрода, либо торец, противоположный утолщенному концу основного электрода, оборудован армированными пластинами или прутком с отверстием для соединения двух анодных заземлителей металлическим пальцем со шплинтом.

2. Анодный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что торцевой конец утолщенной части основного электрода круглого или крестовидного сечения оборудован пластмассовым трубчатым элементом, имеющим отверстие для фиксации анодного заземлителя при опускании в скважину, отверстие для соосного соединения двух заземлителей в гирлянду металлическим пальцем со шплинтом, окно для прохода провода токоввода и второе окно для пропускания элементов подъемного механизма.