Министерство труда, занятости и трудовых ресурсов Новосибирской области

Искитимский  филиал ГБПОУ НСО «НСМК»

Чарковская Татьяна Ивановна

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

для выполнения курсового проекта

по профессиональному модулю ПМ. 03

«Организация, проведение и контроль работ по эксплуатации

систем газораспределения и газопотребления»

образовательной программы (ОПОП)

по специальности среднего профессионального образования

08.02.08 Монтаж и эксплуатация оборудования и систем газоснабжения   

г. Искитим 2014 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ        

1. Общие положения        

2.Порядок выполнения расчетной части проекта краткие методические указания.        

3.Состав графической части проекта и требования к оформлению.        

4.Краткие методические указания к выполнению курсового проекта.        

4.1. Требования к содержанию и структуре  пояснительной записки курсового проекта        

4.2. Климатические данные населенного пункта.        

4.3.Характеристика газопровода.        

4.5.Коррозионные измерения на газопроводах.        

4.6.Расчет катодной защиты.        

4.8. Технико-экономическое сравнение двух вариантов защиты от коррозии.        

4.9.Выбор вида защиты.        

4.10. Монтаж устройств защиты от коррозии.        

4.11. Эксплуатация устройств защиты от коррозии.        

4.12. Правила техники безопасности при эксплуатации установок защиты.        

4.13 Защита окружающей среды.        

ЛИТЕРАТУРА        

ПРИЛОЖЕНИЕ 1        

ПРИЛОЖЕНИЕ 2        

ПРИЛОЖЕНИЕ 3        

ПРИЛОЖЕНИЕ 4        

ПРИЛОЖЕНИЕ 5        

ПРИЛОЖЕНИЕ 6        

ВВЕДЕНИЕ

Требования к уровню подготовки выпускника специальности  08.02.08 «Монтаж и эксплуатация оборудования и систем газоснабжения» предусматривает знание студентами различных способов защиты газопроводов от электрохимической коррозии;  устройство, принцип действия, основные технические характеристики оборудования и систем газоснабжения и умение применять данные знания при эксплуатации оборудования и систем газоснабжения. Поэтому в курсе профессионального модуля ПМ.03 «Организация, проведение и контроль работ по эксплуатации систем газораспределения и газопотребления» значительная часть учебного времени отводится на проведение курсового проектирования.

Выполнение студентом курсовой работы (проекта) по дисциплине проводится с целью:

• систематизации и закрепления полученных теоретических знаний и практических умений по общепрофессиональным и профессиональным модулям;
• углубления теоретических знаний в соответствии с заданной темой;
• формирования умений применять теоретические знания при решении поставленных вопросов;
• формирования умений использовать справочную, нормативную и правовую документацию;
• развития творческой инициативы, самостоятельности, ответственности и организованности;
• подготовки к государственной итоговой аттестации.

 В результате выполнения курсового проекта студент должен:

Знать:

• способы защиты материалов и изделий  от коррозии;
• критерии коррозионной активности грунта;
• знать особенности обеспечения безопасных условий труда, правовые, нормативные и организационные основы охраны труда при производстве газоопасных работ;
• методы определения коррозионной активности грунта;
• устройство и принцип работы устройств защиты от коррозии;
• технологию и организацию работ по монтажу и эксплуатации  оборудования и систем газоснабжения;
• правила эксплуатации наружных и внутренних систем газоснабжения;

Уметь:

• выполнять расчет различных видов защиты газопроводов от коррозии;
• выполнять электрические измерения;
• выбирать материалы на основе анализа их свойств и для конкретных условий использования;
• читать  и  выполнять  рабочие  чертежи  и  схемы;
• эксплуатировать оборудование и системы газоснабжения;

Один из разделов курсового проектирования  «Расчёт активной защиты газопровода от электрохимической коррозии», несомненно, является одним из важнейших, ему уделяется особое внимание, т.к. данные расчеты играют немаловажную роль в определении вида защиты газопровода.

Расчёт активной защиты газопровода от электрохимической коррозии проводится  с целью определения вида защиты и его дальнейшей эксплуатации. По результатам произведенных расчетов делается вывод о возможности применения защиты и дальнейшей  безопасной эксплуатации газопроводов.

Курсовое проектирование проходит в форме учебной самостоятельной работы, при подготовке к которой студентами изучается теория данного вопроса с использованием лекций преподавателя. Преподаватель руководит работой студентов, выполняющих задание по имеющимся рекомендациям, оказывая необходимую помощь слабым учащимся. Представленные ниже методические рекомендации являются образцом руководства для студентов. Они также могут быть использованы при домашней подготовке студентов к занятию, выполнению курсового проектирования студентами заочного отделения .

По структуре курсовой проект состоит из пояснительной записки и графической части

Все расчеты, выполняемые в проекте и обоснования принимаемых решений, оформляются в виде пояснительной записки. Пояснительная записка составляется в соответствии с настоящими указаниями и оформляется согласно «Методическим указаниям по оформлению учебной документации» под редакцией Пицыной Т.М.,Шебалиной Т.К.

Курсовой проект по ПМ выполняется в сроки, определенные рабочим учебным планом специальности. Конкретные сроки выполнения курсового проекта указываются в индивидуальном задании, которое выдает руководитель проекта. Задания выдаются каждому студенту на бланке независимо от текущей оценки по дисциплине не позднее, чем за полтора месяца до срока сдачи курсового проекта, темы курсовых проектов должны соответствовать рекомендуемой примерной тематике курсовых проектов в рабочей программе профессионального модуля.

Общее руководство и контроль за ходом выполнения курсового проекта осуществляет преподаватель . На время выполнения курсового проекта руководитель составляет график ее выполнения. В графике указываются сроки выполнения основных разделов проекта. Выполнение графика всеми студентами проверяется руководителем курсового проекта каждую неделю.

Перед началом курсового проектирования проводиться вводное занятие, на котором разъясняются задачи курсового проекта, значение данной работы для подготовки специалиста, сообщаются требования, распределение времени на выполнение отдельных частей задания  в соответствии с графиком.

По завершении студентом курсового проекта руководитель проверяет, подписывает его и вместе с письменным отзывом передает студенту для ознакомления. Письменный отзыв должен включать:

• заключение о соответствии курсового проекта заявленной теме;
• оценку качества выполнения курсового проекта;
• оценку полноты разработки поставленных вопросов, теоретических и практической значимости курсового проекта;
• оценку курсового проекта.

К защите курсового проекта  допускаются студенты, исправившие все замечания. Курсовой проект оценивается по пятибалльной системе.

Предложенные методические указания включают в себя  методические рекомендации на подготовку, написание и оформление письменных курсовых проектов , выполняемых студентами ИФНМТ в соответствии с учебными планами по  направлениям подготовки. А также  теоретические основы эксплуатации оборудования и систем газоснабжения обоснование и методику расчета активной защиты газопровода от электрохимической коррозии, разобранный пример выполнения расчетов, задания для самостоятельной работы студентов.

Настоящие методические рекомендации адресованы студентам, преподавателям, организаторам учебного процесса. 

1. Общие положения

 Курсовой проект  по защите газопровода от коррозии  района города /населенного пункта/, выполняемый студентами специальности 08.02.08 имеет целью закрепить знания по профессиональному модулю  «Организация, проведение и контроль работ по эксплуатации систем газораспределения и газопотребления»

     В процессе проектирования студент обучается практическим  методам проектирования устройств  защиты от коррозии, расчетам отдельных элементов систем, использованию норм, технических условий. Типовых материалов и решений, учится работать с литературой.

    Студент должен самостоятельно решить весь комплекс вопросов по проектированию устройств защиты от коррозии, проделать  все необходимые расчеты, а также дать технико-экономическое обоснование принятых решений, составить спецификацию оборудования и материалов.

     В результате выполнения проекта должно быть получено рациональное  и экономичное решение принципиальных основных вопросов защиты  газопроводов от коррозии.

2.Порядок выполнения расчетной части проекта краткие методические указания.

     2.1. Пояснительная записка должна составляться в строгом соответствии с настоящим разделом.

Пояснительная записка должна содержать:

• титульный лист, который является обложкой;        
• задание на проектирование;
• заглавный лист пояснительной записки;
• оглавление записки с перечнем всех разделов с указанием страниц;
• основной текст пояснительной записки;
• список использованной литературы.

2.2.Основной текст пояснительной записки излагается в следующем порядке:

1. Климатические данные населенного пункта.
2. Характеристика газопровода.
3. Критерии коррозионной опасности грунта.
4. Коррозионные измерения на газопроводах.
5. Расчет катодной защиты газопроводов.
6. Расчет протекторной защиты газопроводов.
7. Технико-экономическое сравнение двух вариантов.
8. Выбор вида защиты газопроводов от коррозии.
9. Монтаж установки защиты от коррозии.
10. Эксплуатация устройств защиты от коррозии.
11. Правила техники безопасности при эксплуатации устройств защиты от коррозии.
12. Вопросы охраны окружающей среды.

3.Состав графической части проекта и требования к оформлению.

3.1.Оформление проекта производить согласно с ГОСТ.По объему курсовой проект должен быть не менее 20 страниц печатного текста,  графическая часть- 2 листа формата А-2.(А-1) Студент разрабатывает и оформляет курсовой проект с использований персонального компьютера в соответствии  с требованиями  ЕСТД и ЕСКД.

3.2.Графическая часть проекта состоит из 2 листов формата А1 размером 594х840

3.3.Рекомендуемое расположение графической части на листах:

лист 1- генплан района города/населенного пункта/ с нанесением газопроводов низкого и среднего давления в масштабе 1:1000,условные обозначения, общие данные.

Лист 2-генплан микрорайона  с нанесением газопровода и санитарно- технических коммуникаций в масштабе 1:500;детальную разработку выбранной схемы защиты; спецификацию на защитную установку.

3.4.Условные обозначения на чертежах должны отвечать требованию ЕСКД.

4.Краткие методические указания к выполнению курсового проекта.

4.1. Требования к содержанию и структуре  пояснительной записки курсового проекта

Введение. Курсовой проект (работа) всегда начинается с введения, в котором осуществляется постановка конкретной проблемы - проблемы написания курсового проекта (работы), откуда следует обоснование актуальности темы, краткого обзора литературы по теме. Затем формулируются вопросы, рассматриваемые в курсовом проекте (работе), и оговаривается, какие вопросы, имеющие непосредственное отношение к проблеме, не будут затронуты. Далее раскрывается структура работы и дается сжатое изложение ее основных положений.

Примечание. Обязательным атрибутом курсового исследования является краткий обзор привлеченных источников и литературы. Обзор литературы может быть приведен во введении или в основной части исследования, где рассматриваются теоретические аспекты проблемы.

Необходимо отметить важное правило - введение, как и заключение, рекомендуется писать после полного завершения основной части. До того, как будет создана основная часть работы, реально невозможно написать хорошее введение, так как автор еще не вполне овладел материалами по теме.

Не рекомендуется делать введение объемом более 2-2,5 страниц.

Описательная часть. Содержанием описательной части курсового проекта (работы) является теоретическое осмысление проблемы и изложение эмпирического1, фактического материала. Последовательность изложения того и другого может быть различной. Все зависит от желаний и предпочтений автора.

Чаще всего вначале излагаются основные теоретические положения по исследуемой теме, а затем конкретизируемый текстовой или эмпирический материал, который аргументировано подтверждает изложенную теорию.

Заголовок основной части в работе пишется заглавными буквами. Как правило, основная часть состоит из нескольких подразделов, как минимум, двух. В курсовом проекте (работе) достаточно разделить описательную часть на 2-3 подраздела, не выделяя пункты. Разделы должны быть соразмерны друг другу, как по структурному делению, так и по объему.

Студентам рекомендуется в описательной части проекта отразить климатические данные района застройки, которые  выбираются из соответствующей литературы (8). А также охарактеризовать населенный пункт, в котором будут вестись запроектированные работы, применяемое оборудование жилых домов и предприятий. В данном разделе проекта, необходимо отразить из какого материала проектируется газопровод, под каким давлением будет работать, сколько ступеней в проектируемом газопроводе, от какого месторождения снабжается газом населенный пункт. А также необходимо обосновать, почему данный газопровод должен быть защищен от коррозии. В данном разделе проекта необходимо отразить, что критериями опасности коррозии стальных подземных трубопроводов являются: коррозионная агрессивность среды по отношению к металлу сооружения (почвенная коррозия), опасное воздействие постоянного и переменного блуждающих токов (коррозия блуждающими токами).

          Коррозионная агрессивность грунта по отношению к стали, характеризуется удельным электрическим сопротивлением грунта, определенным в полевых и лабораторных условиях.

         Опасным действием блуждающих токов на подземные сооружения

считается наличие знакопеременного (знакопеременная зона) или изменяющегося во времени положительного (анодная зона) смещения разности потенциалов между трубопроводом и электродом сравнения.

    Необходимо провести краткое, но исчерпывающее описание установок, используемых для определения удельного сопротивления грунта:  полевой метод ;лабораторный метод. А также необходимые виды электрических измерений, необходимые для обеспечения безопасной эксплуатации газопроводов. Принцип действия и устройство применяемого вида защиты газопроводов от коррозии. При необходимости приводят иллюстрации.

Расчетная часть. Содержанием расчетной части курсового проекта (работы) является подтверждение теоретического изложения материала необходимыми расчетами. В данном разделе приводят расчеты катодной станции и протекторной станции, а также их сравнение и выбор наиболее эффективного вида защиты с точки зрения наименьших затрат на строительство и дальнейшую эксплуатацию средств защиты и газопроводных сетей.

Технологическая часть. В этом  разделе необходимо отразить все вопросы связанные с наладкой и приемкой в эксплуатацию выбранного вида защиты от коррозии, работы связанные с дальнейшей эксплуатацией устройств защиты, газовых сетей и газового оборудования жилых домов и предприятий различного назначения. Также в этом разделе можно затронуть вопросы по разработке технологических карт на тот или иной вид работ (выбранного или заданного строительно-монтажного процесса с учетом требований СНиП 3.01.01-85* «Организация строительного производства»).

Техника безопасности и охрана труда. Данный раздел должен включать решение всех вопросов по охране труда и технике безопасности, связанных с разработанными в проекте средствами защиты или при выполнении различных видов газоопасных работ.

Заключение. Заключение содержит краткую формулировку результатов, полученных в ходе работы. В заключении, как правило, автор курсового исследования суммирует результаты осмысления темы, выводы, обобщения и рекомендации, которые вытекают из его работы, подчеркивает их практическую значимость, а также определяет основные направления для дальнейшего исследования в этой области знаний.

Необходимо иметь в виду, что введение и заключение никогда не делятся на части.

Объем заключения примерно равен объему введения.

Список литературы - это перечень книг, журналов, статей с указанием основных данных (место и год выхода, издательство и др.).

4.2. Климатические данные населенного пункта.                                        

Климатические данные населенного пункта выбираются из соответствующей литературы (8).  

4.3.Характеристика газопровода.                                                                                

В данном пункте проекта, необходимо отразить из какого материала проектируется газопровод, под каким давлением будет работать, сколько ступеней в проектируемом газопроводе, от какого месторождения снабжается газом населенный пункт. А также необходимо обосновать, почему данный газопровод должен быть защищен от коррозии.

4.4.Критерии коррозионной опасности.    

В данном пункте проекта необходимо отразить, что критериями опасности коррозии стальных подземных трубопроводов являются: коррозионная агрессивность среды по отношению к металлу сооружения (почвенная коррозия), опасное воздействие постоянного и переменного блуждающих токов (коррозия блуждающими токами).

          Коррозионная агрессивность грунта по отношению к стали, характеризуется удельным электрическим сопротивлением грунта, определенным в полевых и лабораторных условиях.

         Опасным действием блуждающих токов на подземные сооружения

считается наличие знакопеременного (знакопеременная зона) или изменяющегося во времени положительного (анодная зона) смещения разности потенциалов между трубопроводом и электродом сравнения.

4.5.Коррозионные измерения на газопроводах.

    Необходимо провести краткое, но исчерпывающее описание установок, используемых для определения удельного сопротивления грунта:

-     полевой метод (10);

лабораторный метод (9).

4.6.Расчет катодной защиты.

Исходными данными для расчета катодной защиты являются параметры проектируемых сооружений, а также удельное сопротивление грунта по трассе сооружения.

     Для начала определяем площадь поверхности каждого из трубопроводов, которые имеют между собой технологические соединения, обеспечивающие электрический контакт, либо соединяемые специальными перемычками, определяется по формуле, м2:

                       Ѕ= π ×Σ( d i×  l i)×10 -3    ,                                 (1)

Где D i -диаметр сооружения, мм.

Li - длина участка сооружения имеющего диаметр d  ,м.

     Таким образом, по формуле (1) определяют площади поверхности газопроводов Sг, водопроводов Sв, теплопроводов, прокладываемых в каналах, Sтеп, м 2 .

        Поверхность теплопроводов при бесканальной прокладке суммируется с поверхностью водопроводов, поэтому здесь и ниже величина , S теп     относится к теплопроводам, прокладываемым каналах.

       Суммарная площадь поверхности всех трубопроводов, электрически связанных между собой, равна:

∑ S=  S г +  S в  + S теп  , м2                                      (2)

        Далее определяется удельный вес поверхности каждого из трубопроводов в общей массе сооружений, %:

                              Водопроводов b  = (Sв   /  ∑ S) ×100                     (3)

                              Теплопроводов c= (Sтеп /  ∑ S) ×100                      (4)

                               Газопроводов g = (S г  /  ∑ S) ×100                       (5)

       Определяется плотность поверхности каждого из трубопроводов, приходящихся на единицу поверхности территории, м 2  / га:

                               Газопроводов  d = Sг   / Sтер

Водопроводов   e  = Sв   / Sтер                                                                                                                                                                                                                                   Теплопроводов  f = Sтеп  / S тер

       Средняя плотность тока, необходимого для защиты трубопроводов, определяется так, мА/м2:

               J=30-(100b+ 128c+34d+3е+0,6f+5ρ) х10-3.            (6)

         В случае, когда в защищаемом районе нет теплопроводов значения коэффициентов c и f в формуле (6) принимаются равными нулю. Аналогично при отсутствии водопроводов b и е равны нулю.

         В случае, когда защищается только газопровод, а водопровод и теплопровод отсутствуют, средняя плотность защитного тока определяется так, мА/м-2:

J= 20 +(100g - 34d - 5ρ) х 10-3          (7)

          Если значение средней плотности защитного тока,  полученное по формулам (6) или (7) , менее 6 мА/м –2, то в дальнейших расчетах следует принимать  j, равное 6 мА/ м –3.

         Значение суммарного защитного тока, который необходим для обеспечения катодной поляризации подземных сооружений, расположенных в данном районе, равно, А:

I = 1,3 х j х ∑ S              (8)

                  Примечание. Коэффициент 1,3 в формуле  (8) применяется в том случае, если защитная плотность тока определяется по формулам (6) и (7).

                Выбор способа электрохимической защиты осуществляют следующим способом.

        В случае сближения подземных трубопроводов с рельсовой сетью электрифицированных на постоянном токе железных дорог, на участках с устойчивыми отрицательными потенциалами рельсов относительно земли выбирают точки подключения автоматического усиленного дренажа. При этом должны соблюдаться требования пунктов 4.3.11 и 4.3.13  /5/. Радиус действия усиленного дренажа, м, может быть ориентировочно определен по формуле:

R= 60√Ідр./(јК) ,         (9)

Где Ιдр –среднее значение тока усиленного дренажа, А; j- плотность защитного тока, А/ м; К- удельная плотность сооружений,

К= ∑ S/ Sтер        (10)

 Где ∑ S- суммарная поверхность защищаемых трубопроводов, м2; 

 Sтер - площадь территории, занимаемой защитными сооружениями, га.

        Ток дренажа, А, может быть определен по формуле

Iдр = Uдр/(Rкаб +0,05),       (11)

Где Uдр - номинальное напряжение на выходе дренажа, В;

R каб - сопротивление дренажного кабеля, Ом; 0,05 – входное сопротивление защищаемого трубопровода, Ом.

      В случае сближения защищаемых трубопроводов с рельсовой сетью трамвая, имеющей устойчивый отрицательный или знакопеременный  потенциал, целесообразно предусматривать устройство усиленного  автоматического дренажа. Радиус действия определяется по методике изложенной выше.

        Остальные участки трубопроводов, подлежащие катодной поляризации, защищают с помощью катодных станций или протекторов. При этом необходимо иметь в виду, что протекторная защита может быть применена для катодной поляризации отдельных участков трубопроводов небольшой протяженности и не имеющих электрических контактов с другими сооружениями.

      Число катодных станций определяют из условий оптимального размещения анодных заземлителей (наличие площадок, удобных для размещения анодов), наличия источников питания и т. д. При этом значение тока катодной станции рекомендуется ориентировочно принять 25 А, поэтому число катодных установок может быть определено приближенно, как n=I/25, где значение I найдено по формуле (8).

После размещения катодных установок на совмещенном плане необходимо рассчитать зону действия каждой из катодных установок, м:

R =60×        (12)

Где Iк.с - ток катодной станции, для которой определяется радиус действия, А;

К - удельная плотность сооружений, определяется по формуле (10);

j- плотность защитного тока, мА/м2.

    Если площади окружностей, радиусы которых соответствуют радиусам действия катодных установок  (12), а центры, находящиеся в точках размещения анодных заземлителей, не охватывают всей территории защищаемого района, необходимо изменить либо места расположения катодных установок, либо значения их токов и вновь выполнить проверку.

    Тип преобразователя для катодной установки выбирается с таким расчетом, чтобы допустимое значение напряжения было на 30 % выше расчетного с учетом перспективного развития сети трубопроводов, старения защитных покрытий и анодных заземлителей.

      Выбор оптимальных параметров анодных заземлителей целесообразно производить с методикой приведенной в приложении 1,2,3 данных указаний.

4.7.Расчет протекторной защиты трубопроводов.

При расчете протекторных установок  последовательно определяют следующие величины: переходное сопротивление одиночного протектора Rп; силу тока протектора Iп; сила тока, необходимого для защиты определенного участка подземных коммуникаций; число необходимых для этого участка протекторов, срок их службы.

    Переходное сопротивление одиночного протектора

Rп=Rр+Rпол ,     (13)

Где Rр - сопротивление растеканию одиночного протектора, Ом;

Rпол –поляризационное сопротивление протектора, Ом (см. рис 1).

       Сопротивление растеканию магниевых протекторов типа ПМ-5У, ПМ-10У, ПМ-20У, выпускаемых отечественной промышленностью, может быть рассчитано по эмпирической формуле

Rр = Аρг+ В,      (14)

Где А – коэффициент, зависящий от размеров протектора и глубины его установки; В – коэффициент, зависящий от размеров протектора и удельного сопротивления активатора,ρг – удельное сопротивление грунта.

    Значения этих коэффициентов приведены в приложении 4  данных указаний.

     Силу тока в цепи протектор – трубопровод для одиночного протектора, А, определяют по формуле

Ιп. = (φп. –φс – Кφ3- сSп)/(Rр+Rпр),    (15)

Где φ3=φм - φс минимальная защитная разность потенциалов,В;

К –коэффициент, учитывающий неравномерность распределения потенциалов "труба -земля", принимается 1,15;

 φп- стационарный потенциал протектора, В;

 φс - стационарный потенциал сооружения, В;

с – коэффициент, учитывающий поляризацию протектора, в большинстве случаев с=0,004 В/М2;

Sп - площадь рабочей поверхности анода, м2; для ПМ-5У   Sп=0,16 м2, для ПМ-5У Sп= 0,23 м 2, для ПМ-20У Sп = 0,35 м 2; Rпр = сопротивление соединительных проводов, Ом.

    Если φ п и φ с не известны, то в случае применения магниевых комплектных протекторов можно разность потенциалов φ п -φ с считать равной 1 В.

      Необходимое число  одиночных протекторов для защиты участка определяется по формуле:

N = Iз / Iп                     (16)

      В целях эффективного использования и удобства контроля при эксплуатации протекторы размещают в группы. Количество групп, их местоположение и число групп протекторов определяется в зависимости от условий их установки при проектировании.

    Общее число протекторов при их групповой их расстановке принимается по формуле

N гр. = I з / (η э.ср.× Ι п)      (17)

  Где  η э.ср. – средний коэффициент экранирования. Для протектора типа  ПМ при установке их в группах по 3-5 протекторов при расстоянии между ними 4-5 м в предварительных расчетах можно принять η э.ср. = 0,85.

      Пример расчета протекторной защиты приведен в приложении 5 данных методических указаний.

4.8. Технико-экономическое сравнение двух вариантов защиты от коррозии.

В данном разделе необходимо произвести сравнение двух вариантов защиты от коррозии и составить сметную часть проекта, т.е. следует просчитать эксплуатационные затраты и капитальные затраты.

Эксплуатационные затраты. Расчет годовых эксплуатационных расходов производится по формуле

Ci = А + Э + З     (18)

Где А – амортизационные отчисления на средства электрозащиты, руб.;

 Э -  затраты на электроэнергию, руб.; З – затраты на обслуживание и ремонт устройств электрохимической защиты, руб.

Амортизационные отчисления при эксплуатации средств защиты составляют 12 % от стоимости оборудования, т.е. учитываются только для варианта катодной защиты.

   Затраты на потребляемую электроэнергию катодной станцией вычисляются по формуле:

Э = Р×Кз×Т×Сэ     (19)

Где Р – потребляемая мощность станции, кВт ·ч;

Кз = 0,5 – коэффициент загрузки по мощности;

Т = 8700 ч. – время работы катодной станции в году;

Сз  - стоимость 1  кВт ·ч электроэнергии.

      Затрат на электроэнергию для варианта протекторной защиты нет.

      Затраты на обслуживание защитных установок состоят из зарплаты обслуживающего персонала и транспортных расходов на периодические осмотры.

   Затраты на обслуживающий персонал подсчитываются по формуле

И = СТ.× tп ×K ×m,             (20)

Где   СТ. –тарифная ставка электромонтера 5-го разряда;

 К - коэффициент, учитывающий премию к зарплате (20%) и отчисления на социальное страхование (4,7);

 tп – норма одной проверки,   tп = 3,2 чел·ч;

 m- число проверок  (измерений) в год.

   Затраты на текущий ремонт защитных установок рассчитывается по формуле

Зр= М+Р,                  (21)

Где М – стоимость материалов, необходимых  для ремонта, руб.; Р – затраты на зарплату персонала, руб./ год.

Стоимость материалов для ремонта катодной станции составляет Mi = 17 руб./год

  Учитывая, что профилактические ремонты протекторных установок производятся не чаще 1 раза в 3 года,

 Расходы на материалы в среднем на одну протекторную группу составляют  0,8 руб./год.

Затраты на зарплату ремонтного персонала:

 А) по катодной защите определяются по формуле

P = CT ×tP ×K ×m,          (22)

Где  CT - тарифная ставка электромонтера;  tP- норма времени на ремонт катодной станции, tP= 6,3  чел. ·ч;

 m – число ремонтов в году;

Б) по протекторной защите – в 3 раза меньше.

     Годовые изменяющиеся эксплуатационные расходы по вариантам катодной и протекторной защиты сводятся в таблицу 1.

Таблица 1

Эксплуатационные затраты

Капитальные затраты.

 В капитальные затраты по каждому варианту защиты входит стоимость оборудования и затраты на строительно-монтажные работы. Результаты расчетов сводятся в таблицу 2.

Таблица 2

Капитальные затраты

   Годовой экономический эффект от выбора более экономичного варианта защиты  определяется по формуле

Э= (С1+Ен К1)-(С2+Ен К2),         (23)

Где  К1 и К2- капитальные затраты по вариантам катодной и протекторной защиты, руб.;

С1 и С2  - текущие затраты по тем же вариантам, руб.;

Ен – нормативный коэффициент эффективности  равный 0,15.

Пример расчета смотри приложение 6.

 4.9.Выбор вида защиты.

 После   технико-экономических расчетов следует сделать вывод о приоритетности вида защиты

 4.10. Монтаж устройств защиты от коррозии.

В данном пункте необходимо описать последовательность выполнения работ по монтажу выбранного вида защиты. /5/

 4.11. Эксплуатация устройств защиты от коррозии.

        В эксплуатацию устройств защиты от коррозии  входят периодические технические осмотры, проверка эффективности работы установок, контрольные измерения  потенциалов на защищаемых сооружениях в опорных пунктах, профилактические осмотры, текущий ремонт, внеплановый ремонт, капитальный ремонт.

       Необходимо  составить график обслуживания установок защиты от коррозии,  перечислить  работы, которые необходимо производить при том или ином виде работ, состав бригады, а так же установить сроки, в которые будут производиться работы.

 4.12. Правила техники безопасности при эксплуатации установок защиты.

           Необходимо отразить в данном разделе правила техники безопасности при монтаже устройств защиты, проведении земляных работ, а также при изоляционных работах /1,5/.

 4.13 Защита окружающей среды.

         Вопросы защиты окружающей среды являются одними из важнейших в наше время, поэтому при производстве работ по защите трубопроводов от коррозии немаловажную роль играет защита окружающей среды. Поэтому необходимо правильно организовывать процессы производства земляных и изоляционных работ. В данном разделе необходимо отразить те мероприятия, которые нужно производить, чтобы уберечь окружающую среду от загрязнения.

ЛИТЕРАТУРА

Литература, использованная при работе над учебным пособием

1. ГОСТ 2.104 -2006 Единая система конструкторской документации. Основные надписи.
2. ГОСТ 2.105-95 Единая система конструкторской документации .Общие требования к текстовым документам
3. ГОСТ 2.106-96 Единая система конструкторской документации .Текстовые документы
4. ГОСТ 2.304-81 Единая система конструкторской документации. Шрифты чертежные.
5. ГОСТ 7.1-2003 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила составления
6. ГОСТ Р 7.0.5-2008 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Библиографическая ссылка. Общие требования и правила составления
7. ГОСТ 7.12-93 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Библиографическая запись. Сокращение слов на русском языке. Общие требования и правила.
8. ГОСТ 12.2.109-89 Система стандартов безопасности труда. Штампы для листовой штамповки. Общие требования безопасности
9. Кудрявцев Е.М. Оформление  дипломных проектов на компьютере. – М.: ДМК Пресс, 2004. – 224с.
10. Пицына Т.М. Методические указания по оформлению учебной документации: учебное пособие для студентов и преподавателей всех специальностей. Филиал новосибирского строительно-монтажного колледжа. Искитим 2014г.
11. Положение о методических работах преподавателей ИФНСМК
12. Положение об организации выполнения  и защиты  курсового проекта в ИФНСМК.

Литература, рекомендуемая для использования

при выполнении курсового проекта

1. ГОСТ ИСО 9.602-2005 . Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии
2. ГОСТ 21.402.-83 СПДС. Антикоррозионная защита технологических аппаратов, газоходов и трубопроводов. Рабочие чертежи.
3. ГОСТ Р 55912-2013 Климатология строительная. Номенклатура показателей наружного воздуха
4. ОСТ 153-39.3-051-2003 Стандарт отрасли. Техническая эксплуатация газораспределительных систем. Основные положения.  Газораспределительные сети и газовое оборудование зданий. Резервуарные и баллонные установки
5. ОСТ 153-39.3-052-2003.Техническая эксплуатация газораспределительных систем. Газонаполнительные станции и пункты. Склады бытовых баллонов. Автозаправочные станции.
6. ОСТ 153-39.3-053-2003. Техническая эксплуатация газораспределительных систем.  Примерные формы эксплуатационной документации 
7. ПБ 12-529. Правила безопасности систем газоснабжения и газопотребления.- М.: ИНФРА-М,2004
8. Сборник нормативных документов для работников строительных и эксплуатационных организаций газового хозяйства РСФСР. «Защита стальных подземных газопроводов от коррозии». В.О. Росстройгазификация,1991
9. СНиП 42-01-2002. Газораспределительные системы.- М.: Госстрой России,2003.
10. СП 42-101-2003. Свод правил по проектированию и строительству. Общие положения. По проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб
11. СП 42-103-2003. Свод правил по проектированию и строительству.  Проектирование и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб и реконструкция изношенных газопроводов
12. Брюханов О.Н., Плужников А.И.Основы эксплуатации газового хозяйства. – М.: ИНФРА-М, 2014. - 256С.
13. Кязимов К.Г. Устройство и эксплуатация газового хозяйства: учебник для нач. проф. Обслуживания.-М.: Издательский центр «Академия»,2006.-384С.
14. Фокин С.В. Системы газоснабжения: устройство, монтаж и эксплуатация: Учебное пособие / С.В. Фокин, О.Н. Шпортько. - М.: Альфа-М: ИНФРА-М, 2011. – 288С.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Пример расчета катодной защиты подземных сооружений

Задание

        Определить параметры катодной защиты подземных сооружений на территории квартала новой застройки площадью 10 га.

        Исходные данные для расчета: совмещенный геодезический план территории  района в масштабе 1:500 с нанесенными подземными сооружениями; сведения о коррозионной активности грунта.

        На территории района, требующего защиты, расположены газопроводы низкого и среднего давления, теплопроводы и водопроводы следующих диаметров и длин

Коррозионная агрессивность грунта на территории защищаемого района от15 до50 Ом*м. Принимаем среднее значение ρ = 30 Ом*м.

Расчет:

1. определяем площадь поверхности каждого из трубопроводов, которые имеют между собой технологические соединения, обеспечивающие электрический контакт, либо соединяемые специальными перемычками, м2:

площадь поверхности всех газопроводов

Ѕг= π ×Σ( d i×  l i)×10 -3 = 3,14*(200*732+150*642+100*323+89*70)*10-3 =    874,6 м2 

Аналогично определяем площадь поверхности водопроводов и теплопроводов:

   Ѕв=  513,9 м2, Ѕт=1014,5 м2

Суммарная поверхность всех трубопроводов

∑ S=  S г +  S в  + S теп  =2403  м2

2.средняя защитная плотность тока определяется по формуле (6)

определяем коэффициенты

b  = (Sв   /  ∑ S) ×100   = (513,9/20403)*100=21,4%                  

c= (Sтеп /  ∑ S) ×100     = (1014,5/2403)*100=42,2%                

d = Sг   / Sтер    = 874,6/10=87,5    м2/га

e  = Sв   / Sтер   = 513,9/10 = 51,4     м2/га                                                                                                                                                                                                             f = Sтеп  / S тер = 1014,5/10 = 101,45 м2/га

подставив найденные значения коэффициентов в формулу 6 получаем :

J=30-(100b+ 128c+34d+3е+0,6f+5ρ) х10-3 =30- ( 100*21,4+128*42,2+34*87,5+3*51,4+0,6*101,5+5*30)*10-3 =    = 19,12 мА/м2

3.  Определяем значение суммарного защитного тока, который необходим для обеспечения катодной поляризации подземных сооружений, расположенных в данном районе, А:

I = 1,3 х j х. ∑ S   = 1,3*0,0191*2403= 59,7 А

Принимаем суммарный ток катодной защиты 60 А, устанавливаем две катодные станции с током 30 А.

4. по плану района находим места расположения катодных станций и анодных заземлений.    

       Определим удельную плотность сооружения

К= ∑ S/ Sтер   = 2403/10=240,3    

 Рассчитаем  зону действия каждой из катодных установок, м:

R =60×    = 60*      = 153,6 м.

Полученные радиусы действия каждой катодной станции охватывают всю территорию района защиты.

5.     по таблицам приложения 2 для тока 30а и ρ = 30 Ом *м выбираем анодное заземление из чугунных туб диаметром 150 мм, длиной 15 м с сопротивлением растеканию Rа.з.= 0,53 Ом.

 Рассчитываем сопротивление дренажного кабеля. Для кабеля АВРБ-3х16 длиной 100 м сопротивление Rкаб = 0,0646 Ом*м

6. Узнаем выходное напряжение катодной станции

 Uвых= Iк.с.*( R а.з.+Rкаб.) = 30*(0,53+0,0646) = 18 В.

С учетом 30% запаса на развитие сети выбираем катодные станции ОПС-50-24-14 с параметрами U =24 в,I=50 А.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Значения коэффициентов А и В для расчета протекторной установки

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Пример расчета протекторной защиты газопровода от коррозии

Задание

Предусмотреть защиту от почвенной коррозии вновь строящихся внутриквартального распределительного газопровода низкого давления с наружным диаметром 108 мм, длиной 240 м и дворовых вводов газопроводов в жилые дома диаметром 57 мм общей длиной 300 м.

Дополнительные условия

1. Вновь строящийся газопровод врезается в действующий газопровод,   обеспеченный   катодной   поляризацией,   потенциал   действующего газопровода в точке врезки — 0,85 В по МСЭ.
2. Среднее удельное электрическое сопротивление грунта 40 Ом * м.
3. Вводы   газопроводов   оборудованы   изолирующими   фланцевыми соединениями.
4. Смежные подземные сооружения   (чугунные водопроводные сети;
   теплопроводы с плохим защитным покрытием в каналах без изолирующих   прокладок   на   опорах;   кабели   с   пластмассовыми   оболочками
   и покровами) электрохимической защите не подлежат.

Решение

По данным измерений параметров катодной защиты, смонтированной на соседних действующих газопроводах, находящихся в аналогичных рассматриваемому участку коррозионных условиях, плотность защитного тока I = 6 мА/м2.

1.        Требуемая сила тока для защиты данных газопроводов находится по формуле:  

I3=1,3*j*ΣS,

где j — плотность тока защиты, мА/м2; ΣS=S1+S2,

 причем S1 — площадь поверхности распределительного газопровода, м2, и S2 — площадь поверхности дворовых газопроводов, м2.

S1 =π *0,108 * 218 = 74 м2;

S2 = π* 0,057*300 = 54  м2;

I= 1,3*6* 128=1,0 А.

По  варианту катодной защиты  потребуется  установка  катодной станции типа КСС-300 с устройством анодного заземления из угольно-графитовых электродов (3 электрода, глубина заложения 12 м).

По варианту протекторной защиты выбираем число протекторов по формуле (5.12):

где /п — сила тока в цепи протектор—трубопровод для одиночного протектора, А; т]9 — средний коэффициент экранирования (по номограмме на рис. 5 т)э = 0,9).

Учитывая, что грунты вдоль защищаемых газопроводов характеризуются довольно высоким удельным электрическим сопротивлением, принимаем протекторы с минимальной массой типа ПМ-5У.

Сила   тока   одного   протектора   подсчитывается   по   формуле   (5.8):

Iп = (фп — фс — k*фэ — cSn) I (Rпр+ Rп)

где фп — фс=1 В; k =1,25; ф3 = 0,30 В; Sn = 0,16 м2. Сопротивление проводов с учетом всех контактных соединений Rпр = 0,1 Ом. Сопротивление растеканию протектора определяем по формуле :

Rn = Арг + В = 0,56*25,0 + 0,24= 14,24  Ом.

 Сила тока протектора

I = (1,6-0,55- 1,15 • 0,32-0,64 • 0,16)/( 14,24+ 0,1) = 0,04 А

Необходимое число протекторов

N гр. = I з / (η э.ср.× Ι п)      

N= 1,0/(0,04 • 0,85) = 28 шт.

Принимаем с учетом топогеодезической подосновы 7 групп по 4 протектора типа ПМ-5У в каждой.

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Пример технико-экономического сравнения двух вариантов защиты

        Результаты сметной части проекта (капитальные затраты) сводим в табл. 1.

        Эксплуатационные   затраты.   Расчет   годовых   эксплуатационных расходов производится по формуле

С1 = А +Э+3,

где А — амортизационные отчисления на средства электрозащиты, руб.;

 Э — затраты на электроэнергию, руб.;

3 — затраты на обслуживание и ремонт устройств электрохимической защиты, руб.

Амортизационные отчисления при эксплуатации средств электрозащиты составляют 12% от стоимости оборудования, т. е. учитываются только для варианта катодной защиты:

А, =343*0,12 = 41,2 руб.

Затраты на потребляемую электроэнергию станций КСС-300 вычисляются по формуле

Ээл= Р*Кз*Т*Сэ

где   Р = 0,515— потребляемая   мощность   станции,   кВт • ч;

  К3 = 0,5 - коэффициент загрузки по мощности;

Т = 8700 ч-время работы катодной  станции   в  году;  

 С3=0,0145  руб- стоимость   1   кВт • ч   электроэнергии.

 Тогда

Ээл1 =0,515 • 0,5 • 8700 • 0,0145 = 32,50 руб./год.

Затрат на электроэнергию для варианта протекторной защиты нет.

Затраты на обслуживание защитных установок состоят из зарплаты обслуживающего персонала и транспортных расходов на периодические осмотры. Транспортные расходы у сравниваемых вариантов одинаковы и поэтому в настоящем расчете не учитываются.

Таблица 1

Капитальные затраты

             Затраты на обслуживающий персонал подсчитываются по формуле

И = Ст* tп*К*т,

где Ст - тарифная ставка электромонтера 5-го разряда, Ст=0,89 руб./ч;

 К -коэффициент, учитывающий премию к зарплате (20%) и отчисления на социальное страхование (4,7%);

 tп - норма времени одной проверки, tп = 3,2 чел/ч;

т-число проверок (измерений) в год. Для варианта катодной защиты при т = 24

И1 =0,89 • 3,2 • 1,247 • 24 = 85,2 руб.

 Для варианта протекторной защиты при т = 2

И2=0,89 • 3,2 • 1,247 *2 = 7,1 руб.

Затраты  на  текущий  ремонт защитных  установок рассчитываются по формуле

Зр=М+Р

где М - стоимость материалов, необходимых для ремонта, руб.;

Р - затраты на зарплату персонала, руб./год.

Стоимость материалов для ремонта катодной станции КСС-300 по данным нижегородской конторы «Подземметаллзащита» составляет М1 =17 руб./год.

Учитывая, что профилактические ремонты протекторных установок производятся не чаще 1 раза в 3 года, расходы на материалы в среднем на одну протекторную группу составляют 0,8 руб./год, таким образом, М2 =7 • 0,8 = 5,6 руб./год.

Затраты на зарплату ремонтного персонала:

а)   по катодной защите определяются по формуле

Р1 = = Ст* tр1 *К*т,

где Ст - тарифная ставка электромонтера, Ст = 0,89 руб./ч;

 tр1 -норма времени на ремонт катодной станции,  tр1 =6,3 чел.-ч;

 т - число ремонтов в году;

P1=0,89-6,3- 1,247- 1=7 руб./год;

б) по протекторной защите (в 3 раза меньше)

Р2=2,3 руб./год

Таблица 2

Эксплуатационные затраты

Годовые изменяющиеся эксплуатационные расходы по вариантам катодной и протекторной защиты сведены в табл. 2.

Годовой экономический эффект от выбора более экономичного варианта определяется по формуле

Э = (С| +Еп*К1)-(С2+Еп*К2),

где К1 и К2 - капитальные затраты по вариантам катодной и протекторной защиты, руб.;

 С1 и С2 - текущие затраты по тем же вариантам, руб.;

 Еп - нормативный коэффициент эффективности:

Э = (165,9 + 0,15* 1761) —(9,4+0,15* 1867) =155 руб./год.