بررسی توزیع پتانسیل و چگالی جریان در کف مخزن نفتی حفاظت کاتدی شده به روش المان محدود

یکی از روش های حفاظت از کف مخازن فولادی استفاده از سیستم حفاظت کاتدی به روش جریان اعمالی است. سیستم های حفاظتی با توجه به پروتکل های تا حد زیادی تجربی که شاید از نظر عملکردی بهینه نباشند طراحی و نصب می شوند. در این میان شبیه سازی سیستم حفاظت کاتدی می تواند سبب بهبود عملکرد سیستم های حفاظت کاتدی شده و منجر به کاهش هزینه های اقتصادی برای طراحی سیستم های حفاظتی گردد. در پژوهش حاضر به مدل سازی وشبیه سازی توزیع پتانسیل الکتریکی و چگالی جریان برای حفاظت کاتدی کف مخزن نفتی از جنس فولاد کربنی به قطر 8 متر مطابق با شرایط و نقشه طراحی سیستم حفاظت کاتدی طراحی و نصب شده در حالت عملی با استفاده از روش المان محدود پرداخته شده است. در شبیه سازی ها به منظور ارزیابی توزیع پتانسیل و جریان در سیستم حفاظت کاتدی، بر طبق استاندارد API651 از مشخصات آندهای MMO نواری به منظور حفاظت استفاده شده است. نتایج بدست آمده از اندازه گیری تجربی پتانسیل الکتریکی بر روی کف مخزن نشان داد که مطابق با معیار دوم حفاظت کاتدی چیدمان آندهای موجود قادر به حفاظت کامل کف مخزن میباشد. در ادامه به بررسی توزیع پتانسیل و چگالی جریان در کف مخزن بر اساس معیارهای 3 گانه حفاظت کاتدی با استفاده از روش المان محدود پرداخته شد و مشاهده گردید که تطابق خوبی میان نتایج حاصل از شبیه سازی و تجربی وجود دارد. سپس به بررسی چندین نوع چیدمان آندی با تغییر محل استقرار آندها جهت حفاظت پرداخته شد. در نهایت توزیع پتانسیل الکتریکی بدست آمده از تغییر چیدمان آندها به همراه نمودار تغییرات پتانسیل الکتریکی بر روی کف مخزن مورد بررسی قرار گرفت و از بین آنها بهینه ترین حالت جهت طراحی پیشنهاد گردید. دستاورد این پژوهش می تواند یک روش استاندارد جهت ارزیابی عملکرد سیستم های حفاظت کاتدی قبل از مرحله اجرا باشد.

Keywords:

حفاظت کاتدی , توزیع پتانسیل , توزیع چگالی جریان , مدلسازی , روش المان محدود.