Đang tải... (xem toàn văn)
Phương pháp bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn bằng cách làm dịch chuyển điện thế điện cực của kim loại cần bảo vệ về phía âm hơn được gọi là bảo vệ catot. Bảo vệ catot bằng dòng điện ngoài: kim loại cần bảo vệ là một điện cực được nối với một điện cực khác khó tan hơn (là điện cực phụ trong một hệ điện hoá). Sau đó dùng dòng điện một chiều ở nguồn ngoài để phân cực catot kim loại cần bảo vệ. Phương pháp này chỉ dùng để bảo vệ cho những phần kim loại tiếp xúc với môi trường dẫn điện ion như trong đất hoặc trong nước… Chỉ tiêu bảo vệ: Điện thế điện cực: đối với điện cực thép thì điện thế bảo vệ tối thiểu là 850 mV và tối đa là 1050 mV so với điện cực CuCuSO4 bão hoà. Điện cực sunfat đồng bão hoà là điện cực so sánh tốt và thuận tiện, nó thường được dùng để đo điện thế bảo vệ của kim loại trong đất. Điện thế của điện cực so sánh này là + 318 mV so với điện cực hyđro tiêu chuẩn.
Tự động hóa trình bảo vệ catot MỞ ĐẦU Tự động hoá trình công nghệ ngày ứng dụng rộng rãi ngành công nghiệp Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, tự động hoá ngày phát triển bề rộng mà chiều sâu Những hiệu mà tự động hoá mang lại cho phát triển kinh tế xã hội phủ nhận được, là: + Năng suất thiết bị công nghệ tăng sở trì thông số tối ưu công nghệ + Chất lượng sản phẩm ổn định + Giảm tổn thất, chi phí nguyên, nhiên, vật liệu sản xuất + Cho phép sử dụng công nghệ tiên tiến có độ phức tạp cao + Năng suất lao động tăng + Giảm kích thước nhà xưởng, tiết kiệm mặt + Cải thiện môi trường lao động, công việc mang tính độc hại, nặng nhọc Trong phân xưởng, nhà máy ngành công nghệ hoá học, việc điều khiển tối ưu hoá trình công nghệ hai nhiệm vụ mà người kỹ sư phải quan tâm, trăn trở Hiện việc nắm bắt công nghệ mới, đặc biệt phần tự động hoá gặp nhiều khó khăn Môn học Tự động hoá công nghệ hoá học trang bị cho học viên kiến thức bản, cách thức, trình tự, nguyên lý phép đo để tiến hành tự động hoá trình công nghệ Tiểu luận: “ Tự động hoá trình công nghệ bảo vệ catot dòng điện để chống ăn mòn cho công trình đường ống thép ngầm” kiến thức em qua trình học tập môn học Tự động hoá công nghệ hoá học nắm bắt chuyên môn Ăn mòn Bảo vệ kim loại Tự động hóa trình bảo vệ catot PHẦN I GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ CATOT BẰNG DÒNG ĐIỆN NGOÀI Phương pháp bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn cách làm dịch chuyển điện điện cực kim loại cần bảo vệ phía âm gọi bảo vệ catot Bảo vệ catot dòng điện ngoài: kim loại cần bảo vệ điện cực nối với điện cực khác khó tan (là điện cực phụ hệ điện hoá) Sau dùng dòng điện chiều nguồn để phân cực catot kim loại cần bảo vệ Phương pháp dùng để bảo vệ cho phần kim loại tiếp xúc với môi trường dẫn điện ion đất nước… Chỉ tiêu bảo vệ: Điện điện cực: điện cực thép điện bảo vệ tối thiểu -850 mV tối đa -1050 mV so với điện cực Cu/CuSO bão hoà Điện cực sunfat đồng bão hoà điện cực so sánh tốt thuận tiện, thường dùng để đo điện bảo vệ kim loại đất Điện điện cực so sánh + 318 mV so với điện cực hyđro tiêu chuẩn I.1 Thuyết minh sơ đồ công nghệ Chỉnh lưu dòng chiều (-) (+) Đất Cụm anot phụ V Đường ống dẫn Điện cực Cu/CuSO4 Dòng điện Tự động hóa trình bảo vệ catot Hình - Sơ đồ bảo vệ đường ống đất phương pháp bảo vệ catot dòng điện Trong đó: Chỉnh lưu cho dòng chiều có điện tính toán theo thiết kế Hệ thống dòng điện kiểm tra cần thiết khống chế dòng bảo vệ ổn áp Cực âm nguồn chiều nối với công trình cần bảo vệ, cực dương nối với anot phụ Điện cực phụ anot trước thường dùng sắt thép vụn phế thải, Grafit, chì bị hoà tan anot trình bảo vệ Ngày loại anot tan dùng nơi anot thiết bị cần bảo vệ chôn bùn cát thềm lục địa, khí thoát khó phân tán Hiện nay, anot thường dùng thép, gang, hợp kim chì, Ti, Ta, Nb mạ Pt, Gần người ta dùng anot Ti phủ hỗn hợp oxyt I.2 Phân tích trình công nghệ với tư cách đối tượng tự động hoá +Y: Là thông số đầu (Điện công trình so với điện cực so sánh) Điện tối thiểu -850 mV tối đa -1050 mV so với điện cực đồng sunfat bão hoà Hình 2: Sơ đồ đo điện công trình điện cực so sánh Tự động hóa trình bảo vệ catot +X: với trình bảo vệ catot dòng điện dòng điện chiều từ nguồn chiều áp vào công trình tác động điều chỉnh +Z: Là tác động nhiễu đầu vào: trình bảo vệ catot dòng nhiễu hàm lượng oxy hoà tan, điện trở suất đất, điện trở công trình,… Những yếu tố tác động vào trình làm điện công trình thay đổi mà ta khó kiểm soát Tự động hóa trình bảo vệ catot PHẦN II THỰC TRẠNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ BẢO VỆ CATOT BẰNG DÒNG NGOÀI VÀ SỰ CẦN THIẾT PHẢI TỰ ĐỘNG HÓA II.1 Hệ thống kiểm tra thủ công Hệ thống bảo vệ catot dòng sử dụng để bảo vệ cho công trình có diện tích lớn Nhưng phương pháp thường xảy nguy “quá bảo vệ” có nghĩa điện điện cực cục công trình trở nên âm tốc độ phản ứng sau trở nên đáng kể: 2H2O + 2e → H2 + 2OHtức có hyđro sinh (quá trình catot chuyển sang giai đoạn khác), gây giòn hyđro cho công trình cần bảo vệ Nếu có sử dụng chất bọc cho anot tượng gây hỏng chất bọc Thường việc đầu tư cho phương pháp không nhiều song lại đòi hỏi phải kiểm tra bảo quản chặt chẽ thường xuyên để tránh nguy “quá bảo vệ” hay hệ thống làm việc tốt Việc kiểm tra thường xuyên diễn khoảng 60 ngày/1lần với việc đo điện công trình, theo sơ đồ đo hình Công việc đòi hỏi phải có công nhân xuống trực tiếp công trình để thao tác Kết đo điện phải nằm khoảng từ -850 mV đến -1050 mV so với điện cực đồng sunfat Nếu điện dương âm giá trị khoảng cần điều chỉnh dòng điện áp vào công trình cách vặn nút điều chỉnh máy chỉnh lưu đến giá trị phù hợp Nếu dùng chỉnh lưu cho dòng điện ổn định cần sử dụng biến trở để điều chỉnh điện trở cho điện bảo vệ công trình đạt giá trị khoảng cho phép Vì đo điện điểm công trình khó đo liên tục dễ xảy tượng điện công trình thay đổi khoảng yêu cầu thay đổi yếu tố môi trường (điện trở đất, khuếch tán oxy hoà tan, ) thay đổi dẫn tới thay đổi điện trở công trình Ngoài ra, Do phân bố điện dòng điện công trình phụ thuộc vào khoảng cách từ công trình tới điểm nối với anot nên điện điểm công trình khác Sự phân bố biểu diễn theo phương trình sau: Tự động hóa trình bảo vệ catot -E, V Điện catot E0 Mức điện bảo vệ EX Oxy hoá O Khoảng cách Khoảng cách Chiều dài cần bảo vệ Hình - Sự phân bố điện theo khoảng cách tới điểm nối với anot (O) Điện ống khoảng cách x tới đầu nối O với anot: Ex = E0 exp (-αx) Dòng điện ống khoảng cách x tới đầu nối O với anot: Ix = I0 exp (-αx) Trong đó: E0, I0 - điện dòng điện điểm nối với anot α hệ số giảm dòng α = Rs Rk đây: RS - điện trở đơn vị chiều dài ống RK - điện trở đặc trưng: Rk = ( Rs Rl )1/ Rl = ( E x − Eo ) (I x − Io ) (Ex-Eo) bao gồm điện rơi qua lớp phủ, bịt bọc phân cực điện hoá tạo giao diện (bề mặt phân chia) kim loại lớp phủ Ex Ix x =∞ Sự biến thiên điện điểm nối với anot cách 2d sau: E cosh α ( d − x) Ex = o cosh α d Tự động hóa trình bảo vệ catot Công trình Chỉnh lưu Vùng điện trở thấp Vùng điện trở cao Tầng điện trở từ trung bình tới thấp Sự phân bố dòng từ chỗ chôn anot nông Hình - Sự phân bố dòng điện từ anot tới công trình Vì phân bố phụ thuộc điện trở suất đất, vị trí đặt anot dẫn tới điện điểm khoảng cách khác so với anot khác nhau, mà khó kiểm soát để đảm bảo điện bảo vệ công trình Sự phân bố dẫn tới việc, có điểm công trình bảo vệ tốt song có điểm lại chưa đạt điện tối thiểu bảo vệ Do cần đặt trạm kiểm tra vị trí gần anot xa anot để theo dõi Nếu điện hai vị trí đảm bảo theo yêu cầu công trình bảo vệ tốt II.2 Hệ thống kiểm tra tự động điều chỉnh Khi hệ thống bảo vệ catot thiết kế lắp đặt hoàn thiện, thông số công nghệ đặt chế độ làm việc xác định giá trị đặt điện -850 mV -1050 mV so với điện cực đồng sunfat bão hoà Khi thông số thay đổi (điện trở suất đất, điện trở công trình…), điện công trình điện cực so sánh thay đổi Bộ cảm biến xác định giá trị điện tín hiệu gửi máy tính phòng điều khiển, so sánh với tín hiệu chuẩn (ứng với giá trị đặt) Nếu tín hiệu thu cho điện dương -850 mV âm -1050 mV máy tính lệnh điều khiển cấu chấp hành chỉnh lưu nguồn chiều biến trở, … để điều chỉnh thông số công nghệ tín hiệu chuẩn đồng thời thông báo tình hình cho người theo dõi Tự động hóa trình bảo vệ catot Thông qua hệ thống điều khiển này, việc thay đổi chế độ vận hành thực cách hoàn toàn tự động với phần mềm điều khiển lập trình thích ứng với công nghệ khác Tự động hóa trình bảo vệ catot PHẦN III TỰ ĐỘNG HÓA HỆ THỐNG BẢO VỆ CATOT BẰNG DÒNG ĐIỆN NGOÀI Điều chỉnh tự động điện bảo vệ công trình Tự động hoá trình bảo vệ catot tuân theo sơ đồ cấu trúc hệ điều chỉnh tự động sau: ĐT CB CCCH SS BĐ BĐK N Hình - Sơ đồ cấu trúc hệ điều chỉnh tự động ĐT- Đối tượng tự động hoá; CB - Cảm biến; BĐK - Bộ điều khiển; N - Nguồn; CCCH - Cơ cấu chấp hành; BĐ - Bộ đặt; SS - So sánh Qua phân tích hệ thống hoạt động phần II, hệ thống tự động hoá trình bảo vệ catot dòng mô sau: CPU EIT 1-2 EIT 1-1 Nguồn chiều Không khí Đất + Công trình cần bảo vệ Cụm anot Hình - Sơ đồ hệ điều chỉnh tự động điện EIT: đo, thị điện truyền xa tín hiệu; CPU: máy tính trung tâm; H: cấu chấp hành Tự động hóa trình bảo vệ catot Thiết bị đo, thị truyền xa tín hiệu điện công trình sử dụng khí cụ đo nhiều điểm Vị trí đo, thị truyền xa điện điểm công trình gần với điểm nối với anot Vị trí tương tự điểm xa điểm nối với anot Việc điều khiển điện công trình tự động hoá dễ dàng theo sơ đồ hình 10 Tự động hóa trình bảo vệ catot KẾT LUẬN Việc ứng dụng tự động hoá vào công nghệ bảo vệ catot, cụ thể bảo vệ catot cho đường ống ngầm đất làm giảm số lao động, cải thiện điều kiện lao động nâng cao chất lượng bảo vệ hệ thống nhờ việc kiểm tra điều chỉnh tự động cho giá trị điện bảo vệ phù hợp với công trình Thông qua trình học tập làm tiểu luận môn học Tự động hoá trình công nghệ hoá học, em có thêm nhiều hiểu biết tự động hóa tầm quan trọng việc ứng dụng công nghệ hoá học nói riêng công nghiệp nói chung Do thời gian kiến thức hạn chế nên tiểu luận em không tránh khỏi nhiều thiếu xót Em mong nhận bảo, góp ý thầy giáo 11 Tự động hóa trình bảo vệ catot Tài liệu tham khảo 12 ... nghệ khác Tự động hóa trình bảo vệ catot PHẦN III TỰ ĐỘNG HÓA HỆ THỐNG BẢO VỆ CATOT BẰNG DÒNG ĐIỆN NGOÀI Điều chỉnh tự động điện bảo vệ công trình Tự động hoá trình bảo vệ catot tuân theo sơ đồ... công nghệ Chỉnh lưu dòng chiều (-) (+) Đất Cụm anot phụ V Đường ống dẫn Điện cực Cu/CuSO4 Dòng điện Tự động hóa trình bảo vệ catot Hình - Sơ đồ bảo vệ đường ống đất phương pháp bảo vệ catot dòng. . .Tự động hóa trình bảo vệ catot PHẦN I GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ CATOT BẰNG DÒNG ĐIỆN NGOÀI Phương pháp bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn cách làm dịch chuyển điện điện cực kim loại cần bảo vệ