【摘要】：在油氣輸送過程中,由于外界土壤特性及地形沉降等因素的影響,管道外表面發(fā)生電化學(xué)腐蝕,引起管道穿孔,造成油氣泄漏。盡管陰極保護(hù)可以有效抑制電化學(xué)腐蝕,但是對(duì)于長輸管道來說,陰極保護(hù)電位檢測(cè)難度大,從而導(dǎo)致陰極保護(hù)效果評(píng)價(jià)困難,比站場(chǎng)、儲(chǔ)罐等區(qū)域性的陰極保護(hù)更具有挑戰(zhàn)性。因此,研究長輸管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的電位分布,對(duì)確定合理的陰極保護(hù)參數(shù)和提高陰極保護(hù)效果至關(guān)重要。本文綜合運(yùn)用電化學(xué)腐蝕、陰極保護(hù)、數(shù)值模擬技術(shù)及優(yōu)化算法的相關(guān)知識(shí),對(duì)埋地長輸管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的電位分布進(jìn)行了如下研究:(1)建立陰極保護(hù)電位分布數(shù)學(xué)模型,并利用數(shù)值模擬方法研究了不同因素對(duì)埋地管道陰極保護(hù)系統(tǒng)電位分布的影響;(2)建立陰極保護(hù)陽極配置優(yōu)化模型,并利用粒子群算法進(jìn)行尋優(yōu),結(jié)合模型特點(diǎn),設(shè)計(jì)算法參數(shù),經(jīng)多次迭代計(jì)算得到最佳陽極點(diǎn)坐標(biāo);(3)基于埋地管道陰極保護(hù)設(shè)計(jì)的案例,對(duì)比傳統(tǒng)方法和數(shù)值模擬兩種設(shè)計(jì)方案下,陰極保護(hù)系統(tǒng)的電位分布曲線,驗(yàn)證了粒子群算法在陽極配置優(yōu)化上的可行性。結(jié)果表明:管道周圍土壤介質(zhì)的變化,陽極數(shù)量以及埋深的變化都會(huì)對(duì)其陰極保護(hù)電位分布產(chǎn)生影響,所以陰極保護(hù)的設(shè)計(jì)需要考慮這些變化因素;通過對(duì)陽極配置進(jìn)行優(yōu)化,有效改善了管道表面電位分布不均勻的情況,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)陰極保護(hù)系統(tǒng)中陽極地床的設(shè)計(jì)有指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TE988.2;TP18
【圖文】：

圖2-10兩種陰極保護(hù)方法的適用范圍

主要考慮外加電流陰極保護(hù)法，系統(tǒng)安裝方法如圖2-11 所示。圖 2-11 外加電流陰極保護(hù)安裝示意圖圖 2-11 的外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)中，電源正極連接輔助陽極，負(fù)極連接被保護(hù)管道（電源與管道連接點(diǎn)為匯流點(diǎn)）。保護(hù)電流從陽極通過土壤流入管道，然后通過電纜回流至電源負(fù)極。因此，管道匯流點(diǎn)處電流值最大，保護(hù)電位也最負(fù)，陰極保護(hù)電位及電流分布如圖 2-12 所示。

圖 3-7 管道的網(wǎng)格劃分示意圖由式（3-14）可以看出，絕緣邊界 Γc上的電流密度 q 與電位 u 均為零，因此可以略去邊界 �！薏挥�(jì)；而陽極邊界 Γa不能略去不計(jì)，因此需要尋找一個(gè)特定的基本解 u*，使得既不用對(duì)邊界 Γa進(jìn)行網(wǎng)格劃分，又不影響其精確性；而對(duì)于陰極邊界 Γb需要進(jìn)行單

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本文編號(hào)：2802972