燃氣廠站強制電流陰極保護輔助陽極地床選擇

1 陽極地床的分類

1.1 深井陽極地床

深井陽極地床指地下深層井孔中 (通常井深大于 15 m) 垂直安裝1支或多支陽極的形式

。優點:占地面積小、保護范圍大、接地電阻小、保護電流分布均勻且引起的地表電位梯度小，對其他金屬結構產生的干擾小

。缺點:不適用于高土壤電阻率區域，單井造價較高，對地質條件有要求，施工較復雜，維修更換困難。適用場合:老廠站，多用于地表土壤電阻率很高或地表空間狹小無法滿足淺埋陽極地床要求的環境

。

1.2 淺埋陽極地床

淺埋陽極地床指1支或多支陽極垂直 (或水平) 安裝于地下 15 m以內的土壤中的陽極地床

。優點:施工簡單，造價較低，保護電流分布范圍小

。缺點:陽極用量多，占地面積大，地表電位梯度大，存在明顯的電流分布不均勻問題，易與干線陰極保護系統互相干擾。適用場合:土壤電阻率小的環境、新建廠站或新增工藝區的廠站。

為克服CEI準則刻畫可行域邊界能力不強和AL法計算復雜度高的缺點，本文提出將EI和PoF同時作為優化目標生成備選試驗點集(Pareto集)，再從備選試驗點集Pbi中選取新試驗點的兩目標加點準則：

1.3 柔性陽極地床

柔性陽極地床指一種柔軟、纜形的輔助陽極，直徑較小，施工時與被保護管道同溝敷設，與管道間距不宜小于500 mm

。優點:對站外陰極保護系統干擾小，沿管道敷設電流分布均勻，能克服干擾和屏蔽問題，在高土壤電阻率下依舊能夠有效保護管道

。缺點:陽極用量多，費用高，陽極電流輸出大易斷路，易被擊穿且易受第三方破壞，維修困難

。適用場合:新建廠站、新增工藝區的廠站、管道密集區域或不同土壤電阻率區域。

1.4 分布式陽極地床

分布式陽極地床指陽極布置靈活，以淺埋方式，依被保護管道的位置而定,埋深一般比管道略深

。優點:輸出電流小，可滿足密集結構區域的陰極保護。缺點:陽極用量多，地表電位梯度大，并行管道易存在干擾屏蔽。適用場合:新建廠站、新增工藝區的廠站或管道密集區域。

2 選擇陽極地床的影響因素

2.1 廠站項目類型

對于新建或改擴建廠站，各種類型陽極地床均可以考慮，可做到與工藝同步施工。對于已建廠站，由于站內地下設施、建構筑物等都已完工，大面積開挖施工難度大，故優先考慮深井陽極地床，占地面積小，對地下隱蔽工程破壞風險低。

2.2 經濟性

由表1～4可知，采用深井陽極地床、淺埋陽極地床、柔性陽極地床、分布式陽極地床的陰極保護系統綜合費用合計分別為212 000、198 500、235 900、205 900元。可見采用柔性陽極地床的陰極保護系統的綜合費用最高，其次是采用深井陽極地床的陰極保護系統，采用淺埋陽極地床和分布式陽極地床的陰極保護系統的綜合費用接近。

兩側加寬是將設計中線與舊路中線重合，在路基兩側坑填筑路基邊坡或開挖路塹邊坡。這種加寬方式雖然有利于設計，但缺點在于加寬部分鋪筑的路基和原有舊路基礎強度不同，甚至在兩側加寬部分寬度過小，壓路機無法將路基碾壓到規范要求的強度，路基壓實度無法保證，路基成型后會出現不均勻沉降。因此，這種加寬方式一般只適用于受地形、地物限制無法向一側拓寬的情況。

① 采用深井陽極地床的陰極保護系統：施工人數5～6人，總工日按30工日計。陽極地床占地面積約2 m

，當遇到復雜地層時，施工難度較大，因此需提前做好深井地勘。

強制電流陰極保護系統一般由輔助陽極、恒電位儀、電纜、接線箱等部件組成。從陽極選擇方面，深井陽極地床、淺埋陽極地床及分布式陽極地床一般采用高硅鑄鐵陽極，柔性陽極地床一般采用MMO鈦基混合物金屬陽極，相對高硅鑄鐵陽極較貴。從施工角度，深井陽極地床較其他幾種形式需打孔鉆井，施工費用較高，其他幾種陽極地床只需開挖溝槽，費用較低。因此從經濟性角度分析，要綜合考慮材料、設備及施工費用。

2.3 對周邊埋地金屬設施的干擾

深井陽極地床與淺埋陽極地床相比，最突出的優點是降低了地表電位梯度，減輕了對周圍其他金屬構筑物的干擾，其減輕程度與井深、井與其他金屬構筑物的距離有關：井越深，干擾越小；井與其他金屬構筑物的距離越遠，干擾越小

。淺埋陽極地床由于埋深較淺，一般比管道略深，地表電位梯度較大，容易對周邊埋地金屬設施造成干擾腐蝕。柔性陽極地床和分布式陽極地床通常沿管道走向敷設，電流分布相對均勻，對周邊埋地金屬設施干擾較小，但也應進行評估后確認。因此在陽極地床的選擇時，要充分考慮對周邊其他埋地金屬設施的干擾。

心肺運動試驗測得峰值攝氧量，可客觀準確評估心肺耐力，較低水平的心肺耐力即使無心血管疾病，其死亡風險亦增加。絕大多數白領人群心肺耐力較低，重要影響因素有女性、肥胖和體力活動不足。重要的是，體力活動和肥胖可以被矯正，只要意識到它的重要性，積極改變生活方式，加強長期規律的體力活動，減輕體重，可大大提高心肺耐力水平，預防心血管病發生，降低潛在死亡風險。

由于深井陽極地床需打孔鉆井，且井深均在15 m以下，特別是遇到地下復雜的地層結構時，施工難度要高于其他幾種陽極地床。此外，當廠站位于山區或對外交通條件較差時，要充分考慮打井等施工機械是否具備施工條件。淺埋陽極地床以長管溝形式敷設，一般敷設在廠站外，因此需考慮借征地等問題。分布式陽極地床和柔性陽極地床可隨管道進行布置，對于新建廠站和改擴建廠站，可與工藝管道同步施工，作業方便，且無借征地問題。仍針對上述廠站，對采用不同陽極地床形式的陰極保護系統的實施條件進行對比。

2.4 陽極地床的實施條件

從站單元中,選用ADS1258實現傳感器輸出模擬信號的采樣及模數轉換功能。ADS1258是16通道 24位分辨率的低噪聲模/數轉換芯片,所有通道同時采樣時采樣速率最高能達到23.7 ksample/s/channel(每路每秒23.7 k取樣),采樣頻率可靈活配置,非常適合采樣精度需求高、采樣通道數量多的應用[3]。

某廠站占地面積約1×10

m

,站內埋地管道長約1 km,最大主管規格為D610×11.9,管道防腐層采用3PE加強級防腐，廠站內管道與接地極均連接，因此電流消耗較大，故保護電流取20 A。針對該廠站采用不同類型陽極地床，進行經濟性比較。采用不同陽極地床的陰極保護系統的設備參數及綜合費用(綜合費用含材料費、運輸費、施工費、技術服務費、保險費、稅金等)分別見表1～4。

④ 采用分布式陽極地床的陰極保護系統：施工人數5～6人，總工日按20工日計，陽極沿管道敷設，新建廠站無需考慮開挖問題，可與工藝管道同步施工。

③ 采用柔性陽極地床的陰極保護系統：施工人數5～6人，總工日按20工日計，陽極沿管道敷設，新建廠站無需考慮開挖問題，可與工藝管道同步施工。

② 采用淺埋陽極地床的陰極保護系統：施工人數5～6人，總工日按30工日計，陽極地床占地面積約60 m

，陽極地床為長管溝形式敷設，占地面積較大，地床位于站外，需考慮征地或借地問題。

2.5 運行管理維護

電廠鍋爐給水及機組循環汽水分析儀表的配置依據是DL/T 5068—2014《火力發電廠化學設計規范》[1]。分析儀表的最低配置原則： 不僅能滿足分析電廠鍋爐給水的水質，還能夠監測全廠機組循環汽水的品質。因此，每個監測點不止單獨配置一種類型儀表，還有其他類型的儀表輔助。即使在運行過程中某塊儀表出現故障，還可以依靠同一取樣點的其他儀表，來判斷鍋爐給水及機組汽水的水質是否合格。

3 陽極地床的選擇實例

浙江省某調壓站內埋地金屬管道采用強制電流陰極保護的設計方案，該調壓站占地9 286 m

，場地周圍三面水塘環繞，地勢平坦，場地土類型為軟弱土,土層起伏變化較小,分布較為穩定。該調壓站埋地管道長約780 m，最大主管規格為D610×11.9，管道防腐層采用3PE加強級防腐。考慮到站內管道較復雜，且管道與接地網連接，所需保護電流大，故該項目陰極保護選擇強制電流陰極保護法。在陽極地床的選擇上，充分考慮了上述5個因素。

從維護角度看，深井陽極地床維修更換困難，一旦陽極出現故障或因氣阻等原因無法正常工作時，需重新打孔鉆井，維護成本高。近年來，國內也有采用開口式深井陽極地床，安裝更加簡便，尤其適用沿海地區以及地下水位比較高的區域，開口式深井陽極地床后期更換方便。國內部分廠站早期用的柔性陽極地床，容易在后期施工中被挖斷，一旦被挖斷不僅維修困難而且不易察覺。分布式陽極地床較柔性陽極地床有改進，但同樣存在類似問題，陽極或電纜出故障后不易找出具體位置，因此在選擇陽極地床形式時，要考慮便于后期運行維護。

在企業中，所有者與經營者是關系最為密切的利益主體。所有者關心的是自己的資產能否保值和增值，而經營者關心的是業績能否增加給自己帶來額外的經濟收益。由于他們行為的目的性和經濟性特征,存在著利益驅動,不可避免地帶來利益沖突。主要表現：一方面是激勵不夠，經營者的貢獻在個人收入上往往不能得到很好的體現，這就使得一些經營者設法獲取薪酬之外的額外收入，從而導致激勵機制被嚴重扭曲，經營者道德風險也隨之加大；另一方面是激勵不當，缺乏相應的約束機制，造成部分經營者為滿足自身利益，無視經營責任，轉嫁經營風險，直接參與提供虛假會計信息。

① 從項目類型考慮。本站屬于新建廠站，各種類型陽極地床均可考慮，且有條件實施柔性陽極地床和分布式陽極地床與工藝管道同步施工。

② 從經濟性考慮。經測算，采用深井陽極地床、淺埋陽極地床、柔性陽極地床、分布式陽極地床的綜合費用分別約為20×10

、17×10

、22×10

、18×10

元，故從經濟性角度優先考慮淺埋陽極地床和分布式陽極地床。

③ 從對周邊埋地金屬設施的干擾考慮。一座已建廠站(與本站非同一業主單位)與本站相鄰，淺埋陽極地床對周邊埋地金屬設施干擾較大，考慮到已建廠站埋地管道采用犧牲陽極保護，因此選擇干擾影響程度更小的分布式陽極地床更優。

④ 從陽極地床實施條件考慮。本站埋地管道長且并行管道較多，采用深井陽極地床或淺埋陽極地床時，局部管道不可避免會產生陰極屏蔽現象。另外，本站占地緊湊，不易有條件設置長溝形式淺埋陽極地床，因此優先考慮分布式陽極地床。

⑤ 從運行管理維護角度考慮。本站恒電位儀數據均遠傳至企業SCADA系統，后臺可以實時跟蹤恒電位儀運行情況。本站不涉及后續二期建設和改造，故對分布式陽極地床的破壞性較小。此外，實施過程中對陽極進行了編號定位，以便后期維護。

綜合以上5個因素，本站采用分布式陽極地床，分布式陽極地床布置方案見圖1。

[1] 陳振華,柳寅,王德吉，等.不同陽極形式在區域陰極保護中的應用效果[J].油氣儲運,2016(6):629-633.

[2] 魯丹平，杜艷霞，唐德志，等.油氣輸送站場區域陰極保護研究現狀及存在問題[J].腐蝕與科學防護及技術，2018(1)：83-93.

[3] 王芷芳.陰極保護中陽極地床的設計[J].煤氣與熱力,1999(6):20-22.

[4] 劉海碌，張國虎，宋凌燕,等.深井陽極地床干擾范圍影響因素分析[J].天然氣與石油,2013(6):76-78.