杂散电流对埋地钢质燃气管道阴极保护电位的影响研究

发布时间：2017-05-16 23:13

  本文关键词：杂散电流对埋地钢质燃气管道阴极保护电位的影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：地铁运行时,由走形轨泄漏到道床及其周围土壤介质中的电流称为杂散电流。而地铁周边埋设有许多钢质燃气管道,杂散电流会进入管道后会严重腐蚀钢质燃气管道,影响人们群众的生命财产安全。因此研究地铁杂散电流规律以及杂散电流对管道阴极保护电位分布的影响十分重要。在查阅国内外文献的基础上,介绍了埋地钢质燃气管道的阴极保护技术、杂散电流的特点及腐蚀机理、阴极保护电位和杂散电流测量技术及评价。再对管道的阴极保护电位分布,走形轨电位、走形轨电流、腐蚀电流及杂散电流分布、地铁杂散电流影响下管道阴极保护电位分布分别进行数值计算和有限元模拟计算。主要内容如下:1、以广佛地铁杂散电流为例,通过运用密间隔电位测量法测量与地铁并行钢质燃气管道的电位值,研究杂散电流对管道阴极保护电位的影响。建立杂散电流对阴极保护电位的评价指标。2、运用网孔电流法、解析法、有限元法计算埋地钢质燃气管道阴极保护电位分布,将三者计算结果与实际工程测量值相对比,结果表明:有限元计算结果与实际工程测量值接近误差小于5%,验证了有限元法的准确性。然后运用有限元法研究不同参数下管道阴极保护电位的分布规律。3、建立地铁走形轨—土壤的数学模型,推导了走形轨电位、走形轨电流、腐蚀电流及杂散电流分布公式,运用MATLAB研究了不同参数下杂散电流的分布规律。结果表明:当轨地过渡电阻大于70??km时,杂散电流及腐蚀电流值非常小;有钢筋结构网存在下,杂散电流及腐蚀电流的泄漏量比无钢筋结构网条件下要小很多。4、建立走形轨—土壤—钢质燃气管道的有限元模型,运用有限元软件计算地铁轨杂散电流存在下管道阴极保护电位的分布,以及不同参数下阴极保护电位的分布规律。
【关键词】：杂散电流 钢质燃气管道 阴极保护电位 有限元 地铁
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE988.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-23
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 管道阴极保护系统11-14
• 1.2.1 牺牲阳极法11
• 1.2.2 强制电流法11-12
• 1.2.3 阴极保护参数12-14
• 1.3 杂散电流14-17
• 1.3.1 直流杂散电流15
• 1.3.2 交流杂散电流15-16
• 1.3.3 杂散电流电化学腐蚀机理16-17
• 1.4 阴极保护及杂散电流研究现状17-21
• 1.4.1 阴极保护技术研究现状17-19
• 1.4.2 杂散电流研究现状19-21
• 1.5 研究内容及方法21-23
• 1.5.1 研究内容21
• 1.5.2 研究方法21-23
• 第二章 阴极保护电位与杂散电流测量技术及评价23-36
• 2.1 阴极保护电位测量技术23-27
• 2.1.1 直接测量法23-24
• 2.1.2 间接测量法24-27
• 2.2 杂散电流测量技术27-29
• 2.2.1 智能杂散电流（SCM）测量技术27
• 2.2.2 密间隔电位（CIPS）测量技术27-29
• 2.3 杂散电流的干扰评价29-33
• 2.3.1 直流杂散电流干扰调查29-30
• 2.3.2 直流杂散电流评价方法30
• 2.3.3 交流杂散电流干扰调查30-31
• 2.3.4 交流杂散电流评价方法31-32
• 2.3.5 特殊情况下的测试与评价32-33
• 2.4 广佛地铁杂散电流检测评价33-35
• 2.4.1 检测概况33-34
• 2.4.2 杂散电流分析与评价34-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第三章 埋地钢质燃气管道阴极保护电位的计算36-50
• 3.1 网孔电流法36-38
• 3.1.1 网孔电流模型36-37
• 3.1.2 网孔电流法方程37-38
• 3.2 解析法38-40
• 3.2.1 外覆盖层未破损公式38-39
• 3.2.2 外覆盖层破损公式39-40
• 3.3 有限元法40-45
• 3.3.1 有限元法数值模型分类40-41
• 3.3.2 电位控制方程41-43
• 3.3.3 边界条件43-45
• 3.4 某地埋地钢质燃气管道电位分布45-46
• 3.4.1 钢质燃气管道概述45-46
• 3.4.2 计算结果及对比分析46
• 3.5 不同因素下埋地管道阴极保护的Ansys模拟46-49
• 3.6 本章小结49-50
• 第四章 地铁杂散电流分布数学模型及计算分析50-73
• 4.1 地铁杂散电流50-52
• 4.1.1 地铁牵引供电系统50-51
• 4.1.2 地铁杂散电流的产生及危害51-52
• 4.2 地铁杂散电流分布数学模型52-57
• 4.2.1 无结构钢筋网情况的杂散电流分布52-55
• 4.2.2 有钢筋结构网情况的杂散电流分布55-57
• 4.3 地铁杂散电流分布计算结果分析57-72
• 4.3.1 无结构钢筋网的分析计算57-64
• 4.3.2 有结构钢筋网分析计算64-72
• 4.4 本章小结72-73
• 第五章 地铁杂散电流对钢质管道阴极保护电位的有限元分析73-84
• 5.1 地铁杂散电流分布模型73-74
• 5.2 走形轨杂散电流对管道阴极保护电位的有限元分析74-79
• 5.2.1 材料属性定义及单元类型选择74-75
• 5.2.2 模型建立75-76
• 5.2.3 网格划分76
• 5.2.4 边界条件及载荷加载76-77
• 5.2.5 有限元结果分析77-79
• 5.3 不同因素下杂散电流对管道阴极保护电位的影响79-82
• 5.3.1 走形轨回流大小对管道阴极保护电位分布的影响79-80
• 5.3.2 土壤电阻率对管道阴极保护电位分布的影响80-81
• 5.3.3 走形轨纵向电阻对管道阴极保护电位分布的影响81
• 5.3.4 走形轨与管道间距对阴极保护电位分布的影响81-82
• 5.4 本章小结82-84
• 结论与展望84-86
• 参考文献86-91
• 附录91-92
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果92-93
• 致谢93-94
• 笞辩委员会对论文的评定意见94

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