Modelowanie oddziaływań elektromagnetycznych na rurociągi podziemne z uwzględnieniem korozji przemiennoprądowej

• Autorzy: Budnik K. , Machczyński W.

Warianty tytułu

EN

Simulation of electromagnetic interference on underground pipelines taking

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Na odcinkach na których następuje zbliżenie tras rurociągów podziemnych i napowietrznych linii elektroenergetycznych prądu przemiennego istnieje niebezpieczeństwo indukowania się w części stalowej rurociągu napięć przemiennych o wartościach, które mogą stanowić zagrożenie porażeniowe i korozyjne. Niebezpieczeństwo wzrasta wraz ze wzrostem wartości prądów roboczych napowietrznych linii elektroenergetycznych, stosowaniem coraz doskonalszych powłok izolacyjnych rurociągów i długości odcinków na jakich następuje zbliżenie tras obwodów ziemnopowrotnych. Istnieją programy komputerowe przeznaczone do analizy sprzężeń indukcyjnych w obwodach ziemnopowrotnych, które jednakże nie uwzględniają zjawiska korozji przemiennoprądowej w miejscu uszkodzenia powłoki izolacyjnej rurociągu. Co warte podkreślenia mechanizm korozji przemiennoprądowej, w szczególności konstrukcji stalowych umieszczonych w glebie, do chwili obecnej nie jest dobrze poznany. W artykule omówiono zagadnienie modelowania rurociągów podziemnych ze sprzężeniem indukcyjnym z uwzględnieniem korozji przemiennoprądowej części stalowej rurociągu narażonej na kontakt z elektrolitem glebowym. Przedstawiono schemat zastępczy dla korozji AC bazujący na równaniach Butlera-Volmera, podano parametry ich interpretację fizyczną i sposób wyznaczania wartości. Obliczenia wykonano w pakiecie Matlak-Simulink. W części graficznego interfejsu Simulink część liniową układu opisano przy pomocy współczynników równań stanu, korodujące ogniwo jako zjawisko nieliniowe dołączono w postaci odpowiednio zdefiniowanego sprzężenia zwrotnego. Określono wejścia układu (źródła) i wyjścia (potencjały i prądy). Na zakończenie przedstawiono uwagi końcowe i wnioski.

EN

InducedAC vo!tage is clearly identifiedas apotetttial hazard, /rom butli safety andcorrosion standpoints, for all buried pipelines coming into protimity with overhead electric transmission systems. The likełihood ofelectromagnetic interference (EMI) increases with rising operating stirrers in the overhead lines. will increasnig nalily ofthe coaling on tlie pipeline, and with the length ofa linę parallel to and ciosa lo power lines. li is possible to simulate the conditions llial are expected to ist on tliese pipelines, and calculate llie anlicipated levels of induced A C roltage as well as its intensity and density flowing into the soil through the coaling defect. Determining a pipelines response is noted easy task since it depends on three factors, nameiy the location of the structure will respect lo the magtnetic field generated by lite AC since, the magnitude of the interfering field, and the electrochemical response of the struture to the interference. Many computer programs can be used lo calculate a pipeline s AC voltage by taking into accounl the worst case under normal operatying conditions of the interfering systems. The programs however do not take into account the electrochemical phenomena on tlie pipeline surface at pipeline coating defect locations. It should be noted, that the meclianism of AC corrosion is not very well understood, particularly as ii applies to corrosion in soils. A simulation model ofa metal pipeline under indtictive influence, in which AC corrosion is taken into account has been presented in the paper. Ań electrical eqnivalent diagram is presented and lite corrosion current, the pipeline potential and the corrosion rate are calculated. The use oft he Matlab-Simulink platform for multidomain simulation and model-bused-design of dynamic systems permils the complex analysis of the interference on pipelines, whereas the electrochemical phenomena on the interjfce metal - soil arę taken into account. E MI in tlie circiiil is presented by Simulink in the form of a block diagram - a graphical representation of the process, which is composed of an input, the system, and an output. The block connected with the AC corrosion, in which the electrochemical phenomena are represented by the non-linear Butler-Yolmer equations, has been implemented in the simulation package. The system is described by stale equations, which can be solved by tools provided by Matlab.

Słowa kluczowe

PL

sprzężenie indukcyjne; rurociąg; korozja przemiennoprądowa; model symulacyjny; Simulink; obwód ziemnopowrotny

EN

inductive interference; pipeline; AC induced corrosion; calculation model; Simulink; earth return circuit

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2012
• Tom: nr 8
• Strony: 332--339
• Opis fizyczny: Bibliogr. 45 poz., rys.

Twórcy

autor

Budnik K.

autor

Machczyński W.

• Politechnika Poznańska, Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej

Bibliografia

• 1. B. McCollum, G.ll. Ahlbom. Paper NO. 72, National Burcau ot" Standard*. Washington DC, 1916.
• 2. C. Mengarini, Elcctrical World, Vol. 16 (6). August 1891, pp. 96.
• 3. L Devay. T.Takacs, S.S. Abd EI-Rchim, Acia Chimica, 52. 1967, pp. 63-68.
• 4. W. Fuchs, IŁ Stemrath, II. Temes, gwf Wasser-Abwasscr. nr2. 10 Jan. 1958.
• 5. H.G. Naumann, R. Knychalh. M Jung. 3R imcmational. No. 7, 1996, pp. 3S8-395.
• 6. J.F. Wihams, Matcrials Protcction. Febr. 1966.
• 7. G. Heim. G. Peez. 3R International, nr 5,1998.
• 8. W. Prinz. UKCotTOsion. Vol. I, 1992.
• 9. F. Stadler. Materials Science Forum. Vol. 247. I997.pp.l39-146.
• 10. F. Stadler. 40 Jahic Afk - Internationale Aibeitsiagung in Essen. Sept. 1990. s. 11-13.
• 11. W. Brandes. H.-J. Haubrich. K. Schmidt, R. Kahnt, C1GRE 1988, paperNo. 36-08.
• 12. W. Dziuba, J. Dąbrowski, Biuletyn PKE- OpK.1999.
• 13. V. Kehua, L. Shaozong, D. Chaorcn. Iniernational Symposium on Ftectromagnetic Compatibiliry. Wrocław, Junc 28-30, 1988, pp. 393-397.
• 14. Y. Kchua, X. Xianojian. W, Jinbei. International Symposium on Elcctromagnctic Com-paiibility, Wrocław, Junc 26-29. 1988. pp. 230-233.
• 15. I. Ragault, Corrosion 98, NACE, paper 557, 1992.
• 16. R.G. Wakclin. R.A. Gummow. S.M. Scgall, Corrosion 98, NACE, paper 565. 1998.
• 17. CEOCOR. AC Corrosion on Cathodically Proteced Published by APCE. 2001.
• 18. R. Ciupek. W. Sokolski, VIII Krajowa Konferencja Pomiary Korozyjne w Ochronie Elektrochemicznej, Jurata. 16-18.06.2004, . s. 21-28.
• 19. M. Fiedorowicz, M. Jagiełło. Nowoczesne Gazownictwo, nr 2, 2006, s. 19-23.
• 20. W. Machczyński, W. Sokolski. J. Rozwadowski. Ochrona przed Korozja_. nr 8. 2006. s. 244-248.
• 21. K Rudnik. W, Machczyński. X Konferencja Zastosowania Komputerów w Elektrotechnice, ZKwE, Poznań, 18-20.04.2005, s. 165- 166.
• 22. W. Machczyński. Oddziaływania elektromagnetyczne na obwody ziemnopowrotne - rurociągi podziemne. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej. Poznań 1998.
• 23. W. Machezyński. Wprowadzenie do kompatybilności elektromagnetycznej. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej. Poznań 2010.
• 24. Gamry Instruments - www.gamry.com. 2.03.2008.
• 25. A. Kiszą, Elektrochemia II -- Elektrodyka, WNT, Warszawa 2001.
• 26. V.S. Muralidharan, Anti - Corrosion Methods and Materials. Vol. 44. No. l, 1997, pp. 26-29.
• 27. L.V. Nielsen, P. Cohn, CEOCOR 2000 -www.ccocor.lu. 1.03.2008.
• 28. L. A. Nielscn. F. Gałsgaartl. MeniCorr. 25.04.2006. pp. l-47.
• 29. S.R. Taylor, E. Gileady, Corrosin 51, pp. 664- 671. 1995.
• 30. M. Yunovich, N.G. Thompson, Proceedings of 1PC 2004, International Pipeline Conference. October 4 S. 2004, Calgary, Alberta.Canada, paper No. IPC04-0574.
• 31. L.V. Nielscn. CEOCOR 2001 -www.ceocor.lu, l .03.2008.
• 32. W. Bogusz, F. Krok, Elektrolity stale, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne. Warszawa 1995.
• 33. K. Gregoor, A. Pourbais, Detection andassessment of AC corrosion, CEOCOR 2000 www.ceocor.lu. 1.03.2008.
• 34. R. Gregoor, A. Pourbaix, CEOCOR 2001 - www.ccocor.lu, l .03.2008.
• 35. W. Machczyński, Imcmational Corrosion Engineering Confcrence, Korea. Seoul 2007. pp. 1-5.
• 36. C. Persson.A. Marbe. R. Lundberg.G. Camitz. CEOCOR 2005 - www.ccocor.lu, 1.03. 2008.
• 37. I..Y. Nielsen, K.V. \iclsen. NACEspo 2004, No. 0420!.
• 38. W.V. Baeckmann, W. Schwenk, Handbuch des kalhodischen Korrosionsschiitzes, Verlag Chemie. Weinheim, Deerlield Becach, Florida. Basel. 1980.
• 39. O. Skiba-Rogalska (red.). Ochrona elektrochemiczna przed korozją WNT, Warszawa 1991.
• 40. ITL', Directives concerning the protcction of tclccommunication hnes against hannful effects from electric power and electritied railway lincs, Volume III. 1TU, Geneva, 1989.
• 41. P. Czarnywojtek, W. Machczyński, 11 Ogólnopolska Konferencja Naukowa Trakcji Elektrycznej i 3 Szkoła Kompatybilności Elektromagnetycznej w Transporcie. SEM-TRAK, Kraków-Zakopanc-Kościelisko, październik 2004, s. 27-36.
• 42. A. Zalewski, R. Cegła. Matlab – obliczenia numeryczne i ich zastosowanie. Wydawnictwo Nakom, Poznań 1998.
• 43. K. Hudnik. W. Machczyński, XII Conference Computer Applications in Electncal Engineering. ZKwE. Poznań, April 16-18. 2007. s. 101-102.
• 44. I. Sekinc. K. Sagaguchi, M. Yuasa, J. Coat. Technol. Vol. 64, No. 810, 1992, pp. 45.
• 45. K. Budnik. Modelowanie indukcyjnego oddziaływania linii elektroenergetycznych WN na rurociągi podziemne z uwzględnieniem zjawisk elektrochemicznych na granicy faz metal - elektrolit glebowy. Politechnika Poznańska. Instytut Elektrotechniki i Elektroni ki Przemysłowej. Poznań 2008.