5. Predlog modela automatizovanog sistema katodne zatite gasovodaKatodna zatita je najefikasnija metoda zatite podzemnih metalnih gasovoda od svih vrsta korozije, ali njena uspenost u velikoj meri zavisi od kvaliteta izvedenog projekta koji u sebi sadri mere zatite od tetnih uticaja iz okoline. Zato kompletan sistem katodne zatite gasovoda treba da sadri i zatitu gasovoda od negativnih efekata elektroenergetskih uticaja iz okruenja. Zatita gasovoda od negativnih efekata elektroenergetskih uticaja iz okruenja ima znaajnu ulogu u projektovanju kompletnog sistema katodne zatite, jer se za nju esto koristi i preko 90% ukupnih energetskih kapaciteta kompletnog sistema katodne zatite.5.1. Opte mere zatite gasovoda od elektroenergetskih uticaja iz okruenjaOpte mere zatite gasovoda od negativnih efekata i elektroenergetskih uticaja iz okruenja su :razmak izmeu trase gasovoda i elektroenergetskih objekata iz okruenja treba da bude to vei

duina paralelnog voenja trase gasovoda i trase vazdunog voda treba da bude to manja

ugao ukrtanja izmeu trase gasopvoda i trase vazdunog voda treba da to blia 900 jer u tom sluaju meusobna induktivnost izmeu gasovoda i vodovoda jednaka nuli, a time i induktivni uticaj vazdunih vodova na gasovodu najmanji

trasu gasovoda treba paljivo odrediti i po potrebi je korigovati.

U okviru optih mera zatite gasovoda od negativnih efekata elektroenergetskih uticaja iz okruenja treba voditi rauna i o eventualnim putevima pranjenja atmosferskog elektriciteta koji mogu ii preko visokog drvea, tako da moe doi do preskoka atmosferskog elektriciteta sa ila drvea na gasovod. Zato trasu gasovoda treba odrediti tako da se ona ne prostire previe blitu usamljenog visokog drvea.5.2. Predlog modela kompletnog sistema katodne zatite gasovoda u zoni dejstva razliitih elektroenergetskih uticajaStandardne eme za projektovanje sistema katodne zatite vae iskljuivo u idealnim uslovima. Meutim u praksi se sprovodi kombinacija teoretskih i praktinih reenja prilagoenih svakom konkretnom gasovodu, j er svaki gasovod ima svoje osobenosti i specifina okruenja koja su najee neponovljiva na drugim gasovodima. Za svaki konkretan gasovod treba prikupiti podatke o svim elementima koji utiu na gasovod u smislu poveanja opasnosti od korozije, ali i u smislu poveane opasnosti od napona dodira i elektrinog varnienja, te prevideti adekvatne mere zatite. Proraun za zatitu metalnih gasovoda od negativnih elektroenergetskih uticaja iz okruenja se zasniva na utvrivanju deonica gasovoda na kojima se zbog specifinih odnosa sa elektroenergetskim objektima iz okruenja na njima mogu pojaviti lutajue i indukovane struje. Ove struje na nadzemnim delovima gasovoda mogu dovesti do pojave previsokog napona dodira i elektrinog varnienja, a na podzemnim delovima mogu dovesti do pojaane korozije, oteenja izolacije i varnienja prema okolnom zemljitu.Na osnovu izraavanja razmatrane problematike predloen je model kompletnog sistema katodne zatite gasovoda, koji je izloen uticaju razliitih elektroenergetskih objekata, kao to su : ine jednosmerne elektrine vue, dalekovodi, strani gasovodi, pranjenje atmosferskog elektriciteta itd. to je prikkazano na slici 5.1.Slika 5.1 Model kompletnog sistema katodne zatite gasovodaPored zatite gasovoda od elektrohemiske korozije zemljita kompletan sistem katodne zatite gasovoda treba da sadri i zatite od negativnih efekata elektroenergetskih uticaja iz okoline, kao to su :zatita od korozije usled dejstva lutajuih i indukovanoh struja razliitog porekla

zatita od previsokog napona dodira i pojave elektrine varnice na nadzemnim delovima gasovoda

zatita od oteenja izolacije i elektrinog varnienja podzemnog gasovoda prema okolnom zemljitu.

5.2.1 Napojne stanice katodne zatite sa automatskom regulacijom parametaraNapojne stanice katodne zatite sa automatskom regulacijom parametara (NSKZA) se koriste za zatitu gasovoda od korozije ako se on nalazi u zoni dejstva lutajuih ili drugih elektroenergetskih uticaja iz okruenja, pa zbog promene intenziteta lutajuih struja ili promene drugih elektroenergetskih uticaja dolazi do promene potencijala na gasovodu. U tom sluaju se obino najnia vrednost negativnog potencijala na koju treba dovesti celu povrinu elinog gasovoda podie sa -0.85 [V] na -0.95 [V]. Takoe ove stanice se koriste u podruijima u kojima se menja vlanost zemljita, a time i njegova elektrina otpornost. Kod ovih napojnih stanica postoji mogunost daljinskog upravljanja i nadzora.5.2.2 Napojne stanice katodne zatite sa runom regulacijom parametaraNapojne stanice katodne zatite sa runom regulacijom parametara (NSKZR) slue za zatitu gasovoda od elektrohemiske korozije zemljita. Koriste se u zonama u kojima se vlanost zemljita veoma malo menja, a time i otpornost zemljita, kao i u podruijima gde ne postoji mogunost pojave lutajuih i induktivnih struja u gasovodu.5.2.3 Napojne stanice prisilne drenae sa automatskom regulacijom parametaraNapojne stanice prisilne drenae sa automatskom regulacijom parametara (NSPDA) se koriste u zonama u kojima postoje lutajue struje elektrine vue. One na kontrolisan nain odvode lutajue struje sa gasovoda na ine pri emu uvaavaju kriterijume katodne zatite slika5.2. Stanje izolacije gasovoda uslovljava broj stanica prisilne drenae za jedan gasovod, to je izolacija gasovoda bolja to jedna stanica prisilne drenae moe da zatiti duu deonicu. U sluaju kada je korozija posledica vie faktora, izmeu ostalog i prisustva lutajuih i indukovanih struja neophodno je usuglasiti katodnu zatitu sa prisilnom drenaom kako bi korozija bila zaustavljena.Slika 5.2 Odvoenje lutajuih struja sa gasovoda na ine elektrine vue korienjem napojnih stanica prisilne drenae5.3. Putanje u pogon sistema katodne zatite i merenjaPutanjem upogon napojnih stanica katodne zatite zatitne struje vre katodnu polarizaciju povrine ukupnog ili uronjenog metalnog gasovoda na kojoj se zbog korozione aktivnosti kontinualno smanjuje, do potpunog zaustavljanja. Potpuno zasutavljanje korozionih procesa se postie kada se dostigne dovoljna vrednost negativnog potencijala na celoj povrini metalne konstrukcije.Minimalni zatitni potencijal za elik iznosi -0.85 [V], to znai da se cela povrina tienog gasovoda mora dovesti na potencijale negativnije od -0.85 [V] u odnosu na referentnu elektrodu bakar bakarsulfat, uz uslov neprekidnog rada katodne zatite i da merenje ne sadre IR i druge greke merenja.Dakle da bi sistem katodne zatite uopteno radio moraju biti ispunjena dva osnovna uslova :uslov minimalnog zatitnog potencijala

uslov neprekidnog rada katodne zatite

Vrednost minimalnih zatitnih potencijala i maksimalnih dozvoljenih zatitnih potencijala u odnosu na referentnu elektrodu bakar bakarsulfat za najee upotrebljivane metale date su u tabele 5.1.Vrste metalaMinimalni zatitni potencijal [V]Maksimalni dozvoljeni zatitni potencijal [V]

elik 0.85od 1.1 do 1.6[V]

Olovo 0.6od 0.9 do 1.3[V]

Aluminijum 0.95od 1.2 do 1.4 [V]

Cink 1.2do 1.4 [V]

Bakar i njegove legure 0.45do 0.7

Tabela 5.1 Vrednosti minimalnih zatitnih potencijala i maksimalnih dozvoljenih potencijala u odnosu na referentnu elektrodu bakar bakarsulfat za najee upotrebljivane metale 5.3.1 Merenje katodnih potencijalaU praksi je najei problem izmeriti stvarnu vrednost potencijala na gasovodu, zato je potrebno poznavati vie mernih postupaka i metoda kako bi se izbegle greke merenja zbog uticaja IR komponente greke merenja, lutajuih struja i drugih elektroenergetskih uticaja iz okruenja.Kvalitet i sigurnost merenja zavise od :kvaliteta ugradnje i kvaliteta samnih referentnih elektroda i mernih sondi

izbor mernih instrumenata

prijenos referentne elektrode i pribora

izbor mernog postupka

nivo obazrivosti ispitivaa

kvaliteta izvedene instalacije i ugraene opreme

nivoa ostalih spoljanjih uticaja na merenja

Merne metode :Merenje potencijala gasovoda prema : ukopanoj referentnoj elektrodi po mernim mestima prenosnoj referentnoj elektrodi po mernim mestima prenosnoj referentnoj elektrodi metodi korak po korak dve prenosne referentne elektrode metodom korak po korak

Merenje potencijala sa step iskljuenjem struje polarizacije gasovoda

Merenje potencijala pomou merne eline ukopane sonde i referentne elektrode sa i bez step iskljuenja struje polarizacije merne sonde

Merenje i snimanje krive polarizacije gasovoda ili merne sonde

Merenje i snimanje krive depolarizacije gasovoda ili merne sonde

Merenje i snimanje stranih struja na gasovodu sa ili bez merne sonde

Merenje i snimanje valografskom metodom po mernim mestima

Merenje i snimanje krivih potencijala po vremenu i mernim mestima

Razna druga analitika merenja i snimanja potencijala, napona dodira, struje polarizacije i sl.

Merenje se vri sa mernim instrumentima, etalonima i priborom za merenje i snimanje jednosmernog i naizmeninog napona, struje, otpora, kapacitivnosti, induktivnosti i impedanse.5.4. Odravanje sistema katodne zatiteVei efekat primene sistema katodne zatite se uoavaju tek nakoliko godina posle polaganja gasovoda, kkada se poinju primenjivati bitne razlike izmeu gasovoda sa katodnom zatitom i gasovoda bez katodne zatite. Gasovodi bez katodne zatite zbog korozije koja se na njima odvija poinju isputati gas, poveavaju se gubici gasa, trokovi odravanja i opasnosti, pa je najee potrebno uloiti nova investiciona sredstva za izgradnju novog gasovoda. Nasuprot tome elini gasovodi sa katodnom zatitom se neznatno veim trokovima odravanja zbog katodne zatite, nemaju koroziona oteenja, nemaju gubitak gasa, a radni vek im je najmanje onaj za koji je gasovod i predvien, a najee je mnogo dui. Zato je veoma vano posvetiti veliku panju odravanju sistema katodne zatite kojim se osigurava sigurnost korienja gasovoda na dui period. [8]U prethodnom delu su opisane osnovne metode merenja katodnog potencijala kao jdnog od osnovnih parametara za praenje rada sistema katodne zatite. Opisane su radnje merenja s upotrebom mernih instrumenata, referentnih elektroda i mernih sondi kao i pravilan izbor mernog postupka ime se osigurava utvrivanje stvarnog katodnog potencijala gasovoda. Pri tome praenje potencijala gasovoda i rada sistema katodne zatite kao specifine elektrine instalacije treba da bude neprekidno, i da se zasniva na osnovnim pravilima odravanja elektroenergetskih sistema i elektrinih instalacija. Neprekidnim praenjem parametara katodne zatite veoma pouzdano moemo imati predstavu o stanju izolacije i stanju povrine elinog ukopanog ili uronjenog gasovoda. Zato je sistem katodne zatite sastavni deo mera sigurnosti gasovoda i neposredno ekonomski interes korisnika.Kada se govori o osnovama odravanja elektrinih posrojenja i instalacija, pre svega treba koristiti pravilnik o tehnikim merama za pogon i odravanje elektroenergetskih postrojenja i pravilnik o tehnikim propisima o gromobranima posebno kada je re preventivnom i remontnom odravanju energetskih postrojenja. Naravno sve to treba sloiti sa specifinim potrebama samog sistema katodne zatite u funkcionalnom smislu, a u skladu sa pravilnikom za katodnu zatitu. O sistemu katodne zatite, od dana putanja u rad, treba formirati knjigu nadzora koja treba da sadri : dokumentaciju izvedenog stanja pravilnik o odravanju dokumentaciju terminski pregledi i evidencije o trajanju rada sistema dokumentaciju merne liste o vrednosti napona dodira na cevovodu dokumentaciju o proveri mere zatite na radu zbog korienja elektrine energije dokumentaciju o utroenoj elektrinoj energiji dokumentaciju o provedenim postupcima popravki ili dopune sistema.Uestalost provere funkcionisanja pojedinih elementa sistema katodne zatite data je u tabeli 5.2.ElementUestalost provere funkcionisanja

rtvovane sondeJednom godinje ili ee zavisno od uslova korienja

Napojne staniceSvaka 3 meseca ili ee zavisno od uslova korienja

Drenane jediniceSvaki mesec ili ee zavisno od uslova korienja

Povezanost sa stranim konstrukcijamaJednom godinje ili ee zavisno od uslova korienja

Jednosmerni zatitno prenaponski ureajJednom godinje ili ee zavisno od uslova korienja

Sigurnosni i zatitni ureajJednom godinje ili ee zavisno od uslova korienja

Merna mestaJednom godinje ili ee zavisno od uslova korienja

Tabela 5.2 Uestalost provere funkcionisanja pojedinih elemenata sistema katodne zatiteOdravanje, ispitivanje i nadzor rada sistema katodne zatite u osnovi se deli na preventivno odravanje i korektivno odravanje.5.5 Preventivno odravanjePreventivno (tekue) odravanje podrazumeva nadzor rada sistema katodne zatite i popravke kao to su :napojne stanice npr. jednom meseno

nivo potencijala i ispravnosti instalacija po mernim mestima kvartalno, polugodinje i godinje

kontrola ispravnosti izolacionih umetaka, zatitne opreme s pripadajuom instalacijom i uzemljenjem jednom godinje

nivo naizmeninog potencijala (napona) na gasovodu i prenaponskih zatita sa uzemljivaem jednom godinje

ispitivanje ispravnosti elektrinih instalacija sistema katodne zatite jednom u dve godine

nivo katodnog potencijala du trase gasovoda jednom u 3 5 godina

Ako se kod nadzora rada sistema primenjuje sistem daljinskog nadzora tada se moe pravilnikom propisati da se ne vre meseni obilasci i neke od radnji iz kvartalnih i godinjih kontrola. Naravno pri tome treba biti oprezan u korienju merne opreme koja ne sme unositi dodatne greke kod merenja i prenosa signala.Osim nadzora rada sistema katodne zatite, veoma je vano u odreenim vremenskim razmacima izvriti i kontrolu stanja izolacije gasovoda elektronskim metodama kao to je Pearsonova i sline detekciske metode, a zavisno od procene osoblja koje vri takva ispitivanja mogu se izvriti i probna otkopavanja gasovoda na mestima na kojim se utvrdi da postoje oteenja izolacije. Kod otkopavanja na takvim mestima na gasovodu treba utvrditi nivo i vrstu korozionih procesa, kvaliteta i izolacije, debljinu zida gasovoda i nain sanacije oteenja izolacije.5.6 Korektivno odravanjeKorektivno (investiciono) odravanje obuhvata radove kao to su vee popravke i dopune sistema katodne zatite, zatim remontne i planske zamene zastarele opreme, modernizacija i sl.5.6.1 Kriterijum za ocenu kvaliteta rada katodne zatiteUz pretpostavku da je sistem katodne zatite pravilno izveden, za kvalitetan i uspean rad sistema katodne zatite potrebno je da budu ispunjena dva uslova :uslov minimalnog zatitnog potencijala

uslov neprekidnog rada katodne zatite

5.7 Primena katodne zatiteOvaj nain antikorzivne zatite se vrlo efikasno primenjuje kako na tek ukopane cevovode, tako i na one koji se ve due vremena nalaze u eksploataciji, zatim se primenjuje na cevovode kako sa dobrom, tako i sa oteenom izolacijom ili bez izolacije.Katodna zatita se moe primeniti samo na konstrukcije koje se naaze u istom elektrolitu sa anodama, odnosno ako anode i katode tine konstrukciije imaju zatvoren strujni krug jona u elektrolitu i elektrona u galvanskom delu strujnog kruga. Odnosno, primena katodne zatite je mogua na ukopanim i uronjenim metalnim konstrukcijama. Katodna zatita se ne moe uvek primeniti ve samo pod dejstvom odreenim uslovima od kojih su najvaniji sledei :oko metalne konstrukcije koja se titi mora postojati sredina koja ima jonsku elektrinu provodnost da bi bio mogu prelaz jednosmerne struje na metal i formiranje elektrinog kola,

vrsti i teni elektroliti koji se nalaze oko metalne konstrukcije treba da formira dovoljno debeo sloj po kome struja moe da se ravnomerno raspodeli na itavu povrinu metalne konsrukcije,

metalna konstrukcija treba da ima to jednostavniji oblik, jer sloeni oblik oteava ravnomernu raspodelu struje u sistemu katodne zatite, kao to je postojanje nekoliko bliskih paralelnih i prikljunih cevovoda to raspodelu struja ini neravnomernom zbog ekraniranja tj. koncentracije struje na najbliim delovima povrine,

napon izvora jednosmerne struje za zatitu od korozije ne sme biti suvie visok, zbog opasnosi po ljudske ivote od jesnodmerne struje napon ne sme biti vei od 50 [V],

metal od koga je izraena konstrukcija koja se titi treba da bude otporn na poveanu alkalnost elektrolita do koje dolazi zbog katodne reakcije.

Reavanje problema korozije podzemnih metalnih konstrukcija pomou katodne zatite se mora razmatrati za svaki sluaj posebno i prvo ustanoviti dali postoje potrebni uslovi za primenu katodne zatite. Najjednostavnije je katodno zatiti pojedinanu metalnu cev. Daleko je sloenije zatiti mreu cevovoda ili kablova u obliku pravougaonika. Takoe, katodna zatita nekoliko paralelnih metalnih cevovoda ili kablova na bliskom rastojanju predstavlja sloen problem zbog manjeg radijusa dejstva katodne zatite. Najtei je ostvariti efikasan sistem katodne zatite gradske mree podzemnih metalnih cevovoda i instalacija, ne samo zbog sloene konstrukcije, ve i zbog velikog broja neprojektovanih prikljuaka kroz koje su mogui veliki gubici zatitne jednosmerne struje. Katodna zatita se najvie primenjuje za ukopane cevovode kao to su :magistralni gasovodi i naftovodi

sabirni cevovodi na gasnim i naftnim poljima

vodovodi i parovodi (toplovodi)

cevi rerni bunari itd.

esto se dodatno zatiuju katodnom zatitom i metalni omotai energetskih i telekomunikacionih kablova, koji mogu biti oteeni dejstvom lutajuih struja. Kod njih su principi projektovanja zatite slini kao i za cevovode. Ovakav nain zatite se efikasno primenjuje i za zatitu unutranjih povrina ureaja za zagrevanje vode. Ovde je karakteristian problem izbora materijala anode. Najpogodniji anodni materjal je aluminijum, pod uslovom da se pH vrednost vode odrava u granicama izmeu 6 i 8.5.5.8 Prednosti i nedostaci katodne zatiteDobre osobine katodne zatite su :visok stepen pouzdanosti

mogunost zatite velikih metalnih povrina u sredinama sa razliitim otpornostima

mogunost podeavanja struje i potencijala promenom napona

mogunost automaticazije i praenja procesa.

Nedostaci katodne zatite su :visoki investicioni trokovi

neophodnost sistemske kontrole i odravanja

opasnost od tetnog uticaja na oblinje metalne konstrukcije.