地磁扰动对油气管道阴极保护系统影响的研究

发布时间：2020-06-14 11:48

【摘要】：在磁暴灾害作用下,埋地金属油气管道中产生的管地电位(pipe soil potenti-als,PSP),很可能导致管道阴极保护超出其安全稳定运行的范围,进而影响管道阴极保护的效果,日积月累之下加重管道腐蚀,甚至导致管道泄漏,危害管道安全运行。本文考虑管道绝缘涂层的破损,完善了管道PSP计算模型,与管道的阴极保护模型结合,通过建模计算,研究了磁暴灾害作用下采用不同阳极制式的管道阴极保护电位分布情况,为保护管道安全提供参考,具体研究内容如下:1)分析了管道阴极保护的原理,推导了管道在阴极保护作用下电位分布的控制方程,结合工程实际参数,利用COMSOL multiphysics软件建立了管道—阴极保护边界元计算模型,分别计算了采用分布式阳极、深井阳极和柔性阳极作为阴极保护的埋地油气管道上的电位分布情况,得出了柔性阳极的保护效果最好,深井阳极和分布式阳极保护效果稍劣的结论。2)分析了绝缘涂层漏点对管道泄露电导和传输电阻的影响,构建了计及漏点的管道PSP计算等效集中参数模型,采用ANSYS软件进行了验证,并将该集中参数模型与分布参数模型相结合,仿真分析了管道遭受磁暴灾害时漏点对PSP分布的影响。结果表明漏点半径越大,其对管道PSP分布的影响越大;漏点离管道两端越近,其对管道PSP分布的影响越大。3)针对不同阳极制式的阴极保护计算了磁暴侵害作用下管道的电位分布,以陕京一线管道为例,基于北京地磁台地磁场数据和大地电导率结构数据,计算了山阴上小河站磁暴期间的管地电位。结果表明在一般状况下保护效果最好的柔性阳极在磁暴侵害时反而保护效果要劣于分布式阳极和深井阳极,很可能会导致管道绝缘涂层的剥离。
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE988.2

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本文编号：2712740