燃气厂站强制电流阴极保护辅助阳极地床选择

1 阳极地床的分类

1.1 深井阳极地床

深井阳极地床指地下深层井孔中 (通常井深大于 15 m) 垂直安装1支或多支阳极的形式

。优点:占地面积小、保护范围大、接地电阻小、保护电流分布均匀且引起的地表电位梯度小，对其他金属结构产生的干扰小

。缺点:不适用于高土壤电阻率区域，单井造价较高，对地质条件有要求，施工较复杂，维修更换困难。适用场合:老厂站，多用于地表土壤电阻率很高或地表空间狭小无法满足浅埋阳极地床要求的环境

。

1.2 浅埋阳极地床

浅埋阳极地床指1支或多支阳极垂直 (或水平) 安装于地下 15 m以内的土壤中的阳极地床

。优点:施工简单，造价较低，保护电流分布范围小

。缺点:阳极用量多，占地面积大，地表电位梯度大，存在明显的电流分布不均匀问题，易与干线阴极保护系统互相干扰。适用场合:土壤电阻率小的环境、新建厂站或新增工艺区的厂站。

为克服CEI准则刻画可行域边界能力不强和AL法计算复杂度高的缺点，本文提出将EI和PoF同时作为优化目标生成备选试验点集(Pareto集)，再从备选试验点集Pbi中选取新试验点的两目标加点准则：

1.3 柔性阳极地床

柔性阳极地床指一种柔软、缆形的辅助阳极，直径较小，施工时与被保护管道同沟敷设，与管道间距不宜小于500 mm

。优点:对站外阴极保护系统干扰小，沿管道敷设电流分布均匀，能克服干扰和屏蔽问题，在高土壤电阻率下依旧能够有效保护管道

。缺点:阳极用量多，费用高，阳极电流输出大易断路，易被击穿且易受第三方破坏，维修困难

。适用场合:新建厂站、新增工艺区的厂站、管道密集区域或不同土壤电阻率区域。

1.4 分布式阳极地床

分布式阳极地床指阳极布置灵活，以浅埋方式，依被保护管道的位置而定,埋深一般比管道略深

。优点:输出电流小，可满足密集结构区域的阴极保护。缺点:阳极用量多，地表电位梯度大，并行管道易存在干扰屏蔽。适用场合:新建厂站、新增工艺区的厂站或管道密集区域。

2 选择阳极地床的影响因素

2.1 厂站项目类型

对于新建或改扩建厂站，各种类型阳极地床均可以考虑，可做到与工艺同步施工。对于已建厂站，由于站内地下设施、建构筑物等都已完工，大面积开挖施工难度大，故优先考虑深井阳极地床，占地面积小，对地下隐蔽工程破坏风险低。

2.2 经济性

由表1～4可知，采用深井阳极地床、浅埋阳极地床、柔性阳极地床、分布式阳极地床的阴极保护系统综合费用合计分别为212 000、198 500、235 900、205 900元。可见采用柔性阳极地床的阴极保护系统的综合费用最高，其次是采用深井阳极地床的阴极保护系统，采用浅埋阳极地床和分布式阳极地床的阴极保护系统的综合费用接近。

两侧加宽是将设计中线与旧路中线重合，在路基两侧坑填筑路基边坡或开挖路堑边坡。这种加宽方式虽然有利于设计，但缺点在于加宽部分铺筑的路基和原有旧路基础强度不同，甚至在两侧加宽部分宽度过小，压路机无法将路基碾压到规范要求的强度，路基压实度无法保证，路基成型后会出现不均匀沉降。因此，这种加宽方式一般只适用于受地形、地物限制无法向一侧拓宽的情况。

① 采用深井阳极地床的阴极保护系统：施工人数5～6人，总工日按30工日计。阳极地床占地面积约2 m

，当遇到复杂地层时，施工难度较大，因此需提前做好深井地勘。

强制电流阴极保护系统一般由辅助阳极、恒电位仪、电缆、接线箱等部件组成。从阳极选择方面，深井阳极地床、浅埋阳极地床及分布式阳极地床一般采用高硅铸铁阳极，柔性阳极地床一般采用MMO钛基混合物金属阳极，相对高硅铸铁阳极较贵。从施工角度，深井阳极地床较其他几种形式需打孔钻井，施工费用较高，其他几种阳极地床只需开挖沟槽，费用较低。因此从经济性角度分析，要综合考虑材料、设备及施工费用。

2.3 对周边埋地金属设施的干扰

深井阳极地床与浅埋阳极地床相比，最突出的优点是降低了地表电位梯度，减轻了对周围其他金属构筑物的干扰，其减轻程度与井深、井与其他金属构筑物的距离有关：井越深，干扰越小；井与其他金属构筑物的距离越远，干扰越小

。浅埋阳极地床由于埋深较浅，一般比管道略深，地表电位梯度较大，容易对周边埋地金属设施造成干扰腐蚀。柔性阳极地床和分布式阳极地床通常沿管道走向敷设，电流分布相对均匀，对周边埋地金属设施干扰较小，但也应进行评估后确认。因此在阳极地床的选择时，要充分考虑对周边其他埋地金属设施的干扰。

心肺运动试验测得峰值摄氧量，可客观准确评估心肺耐力，较低水平的心肺耐力即使无心血管疾病，其死亡风险亦增加。绝大多数白领人群心肺耐力较低，重要影响因素有女性、肥胖和体力活动不足。重要的是，体力活动和肥胖可以被矫正，只要意识到它的重要性，积极改变生活方式，加强长期规律的体力活动，减轻体重，可大大提高心肺耐力水平，预防心血管病发生，降低潜在死亡风险。

由于深井阳极地床需打孔钻井，且井深均在15 m以下，特别是遇到地下复杂的地层结构时，施工难度要高于其他几种阳极地床。此外，当厂站位于山区或对外交通条件较差时，要充分考虑打井等施工机械是否具备施工条件。浅埋阳极地床以长管沟形式敷设，一般敷设在厂站外，因此需考虑借征地等问题。分布式阳极地床和柔性阳极地床可随管道进行布置，对于新建厂站和改扩建厂站，可与工艺管道同步施工，作业方便，且无借征地问题。仍针对上述厂站，对采用不同阳极地床形式的阴极保护系统的实施条件进行对比。

2.4 阳极地床的实施条件

从站单元中,选用ADS1258实现传感器输出模拟信号的采样及模数转换功能。ADS1258是16通道 24位分辨率的低噪声模/数转换芯片,所有通道同时采样时采样速率最高能达到23.7 ksample/s/channel(每路每秒23.7 k取样),采样频率可灵活配置,非常适合采样精度需求高、采样通道数量多的应用[3]。

某厂站占地面积约1×10

m

,站内埋地管道长约1 km,最大主管规格为D610×11.9,管道防腐层采用3PE加强级防腐，厂站内管道与接地极均连接，因此电流消耗较大，故保护电流取20 A。针对该厂站采用不同类型阳极地床，进行经济性比较。采用不同阳极地床的阴极保护系统的设备参数及综合费用(综合费用含材料费、运输费、施工费、技术服务费、保险费、税金等)分别见表1～4。

④ 采用分布式阳极地床的阴极保护系统：施工人数5～6人，总工日按20工日计，阳极沿管道敷设，新建厂站无需考虑开挖问题，可与工艺管道同步施工。

③ 采用柔性阳极地床的阴极保护系统：施工人数5～6人，总工日按20工日计，阳极沿管道敷设，新建厂站无需考虑开挖问题，可与工艺管道同步施工。

② 采用浅埋阳极地床的阴极保护系统：施工人数5～6人，总工日按30工日计，阳极地床占地面积约60 m

，阳极地床为长管沟形式敷设，占地面积较大，地床位于站外，需考虑征地或借地问题。

2.5 运行管理维护

电厂锅炉给水及机组循环汽水分析仪表的配置依据是DL/T 5068—2014《火力发电厂化学设计规范》[1]。分析仪表的最低配置原则： 不仅能满足分析电厂锅炉给水的水质，还能够监测全厂机组循环汽水的品质。因此，每个监测点不止单独配置一种类型仪表，还有其他类型的仪表辅助。即使在运行过程中某块仪表出现故障，还可以依靠同一取样点的其他仪表，来判断锅炉给水及机组汽水的水质是否合格。

3 阳极地床的选择实例

浙江省某调压站内埋地金属管道采用强制电流阴极保护的设计方案，该调压站占地9 286 m

，场地周围三面水塘环绕，地势平坦，场地土类型为软弱土,土层起伏变化较小,分布较为稳定。该调压站埋地管道长约780 m，最大主管规格为D610×11.9，管道防腐层采用3PE加强级防腐。考虑到站内管道较复杂，且管道与接地网连接，所需保护电流大，故该项目阴极保护选择强制电流阴极保护法。在阳极地床的选择上，充分考虑了上述5个因素。

从维护角度看，深井阳极地床维修更换困难，一旦阳极出现故障或因气阻等原因无法正常工作时，需重新打孔钻井，维护成本高。近年来，国内也有采用开口式深井阳极地床，安装更加简便，尤其适用沿海地区以及地下水位比较高的区域，开口式深井阳极地床后期更换方便。国内部分厂站早期用的柔性阳极地床，容易在后期施工中被挖断，一旦被挖断不仅维修困难而且不易察觉。分布式阳极地床较柔性阳极地床有改进，但同样存在类似问题，阳极或电缆出故障后不易找出具体位置，因此在选择阳极地床形式时，要考虑便于后期运行维护。

在企业中，所有者与经营者是关系最为密切的利益主体。所有者关心的是自己的资产能否保值和增值，而经营者关心的是业绩能否增加给自己带来额外的经济收益。由于他们行为的目的性和经济性特征,存在着利益驱动,不可避免地带来利益冲突。主要表现：一方面是激励不够，经营者的贡献在个人收入上往往不能得到很好的体现，这就使得一些经营者设法获取薪酬之外的额外收入，从而导致激励机制被严重扭曲，经营者道德风险也随之加大；另一方面是激励不当，缺乏相应的约束机制，造成部分经营者为满足自身利益，无视经营责任，转嫁经营风险，直接参与提供虚假会计信息。

① 从项目类型考虑。本站属于新建厂站，各种类型阳极地床均可考虑，且有条件实施柔性阳极地床和分布式阳极地床与工艺管道同步施工。

② 从经济性考虑。经测算，采用深井阳极地床、浅埋阳极地床、柔性阳极地床、分布式阳极地床的综合费用分别约为20×10

、17×10

、22×10

、18×10

元，故从经济性角度优先考虑浅埋阳极地床和分布式阳极地床。

③ 从对周边埋地金属设施的干扰考虑。一座已建厂站(与本站非同一业主单位)与本站相邻，浅埋阳极地床对周边埋地金属设施干扰较大，考虑到已建厂站埋地管道采用牺牲阳极保护，因此选择干扰影响程度更小的分布式阳极地床更优。

④ 从阳极地床实施条件考虑。本站埋地管道长且并行管道较多，采用深井阳极地床或浅埋阳极地床时，局部管道不可避免会产生阴极屏蔽现象。另外，本站占地紧凑，不易有条件设置长沟形式浅埋阳极地床，因此优先考虑分布式阳极地床。

⑤ 从运行管理维护角度考虑。本站恒电位仪数据均远传至企业SCADA系统，后台可以实时跟踪恒电位仪运行情况。本站不涉及后续二期建设和改造，故对分布式阳极地床的破坏性较小。此外，实施过程中对阳极进行了编号定位，以便后期维护。

综合以上5个因素，本站采用分布式阳极地床，分布式阳极地床布置方案见图1。

[1] 陈振华,柳寅,王德吉，等.不同阳极形式在区域阴极保护中的应用效果[J].油气储运,2016(6):629-633.

[2] 鲁丹平，杜艳霞，唐德志，等.油气输送站场区域阴极保护研究现状及存在问题[J].腐蚀与科学防护及技术，2018(1)：83-93.

[3] 王芷芳.阴极保护中阳极地床的设计[J].煤气与热力,1999(6):20-22.

[4] 刘海碌，张国虎，宋凌燕,等.深井阳极地床干扰范围影响因素分析[J].天然气与石油,2013(6):76-78.