Многоуважаемые друзья — участники нашего Клуба! Выражаем вам искреннюю признательность за столь активное и конструктивное внимание к тематике электролитического (активного, солевого) заземления. Ранее рассмотренные вопросы выбора технологии для заземляющего устройства объектов (ЗУ), инновационные разработки по электролитическому ЗУ и его коррозионной устойчивости, а также нюансы технического расчета потребности и связанные с эти коммерческие уловки поставщиков сами собой сформировали тематику сегодняшней встречи.
В настоящей публикации, применяя опыт поколения ГК «Бипрон» — разработчика и производителя активного / солевого заземления в России, постараемся обратить внимание читателя на те существенные факторы электролитической технологии, которые подлежат критической оценке со стороны заказчика / проектировщика при выборе производителя данной продукции. Надеемся, как и ранее, наш разговор окажется не только полезен и интересен, но и выгоден.
Авторы:
- Д. А. Белов, коммерческий директор;
- А. С. Грибанов, технический директор.
Предполагая, что Читателю известны электрический и физико-химический принцип технологии, а также и конструктивный состав солевого заземления (рис. 1), обозначим вопросы, подлежащие пытливому осмыслению и вдумчивому обоснованию:
- чем фактически обеспечивается длительность гарантированного срока эксплуатации солевого ЗУ с учетом применяемых материалов;
- является ли предлагаемая производителем технология экологически безопасной, гарантированной, не отягощающей проектное решение, простой в монтаже и экономичной в эксплуатации.
Возможно ли заказчику / проектировщику самостоятельно оценить достоверность и полноту представляемой поставщиками информации и восполнить ее пробелы с целью оптимального решения? Без сомнения «да»! Компетентный инженер, применяя дополнительные знания смежных специальностей и «скрытых» мест технологии, сделает правильный выбор продукта учитывая следующее.
1. В основном, представленная на рынке продукция электролитического заземления не требует обязательной сертификации и аттестована специализированными и авторитетными лабораториями, например, Российским Государственным университетом нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина (г. Москва), на срок эксплуатации не менее 30 лет. При этом состав проведенных исследований для различных производителей не всегда одинаков и, как правило, касается параметров одного элемента — использования смеси, нормализующей заземление (грунтовой засыпки), применяемой для частичного замещения около электродного грунта. Но даже при этом показатели времени слеживания и образования «бентонитового кокона», проявляющего отрицательные последствия морозного пучения грунта, вообще не исследуются, т.к. не заявлены производителем. Состав всего технологического комплекса испытывается не всегда, в том числе показатели коррозионной долговечности материала электрода в агрессивной среде галогенидного электролита. Также может остаться без внимания вопрос продолжительности использования и достаточности объема соляного модуля с позиции способов регулирования скорости его растворения (объема образования электролита) и некоторые иные факторы.
При этом наличие патентной защиты того или иного технического решения, как отмечалось ранее, совершенно не гарантирует заявленную долговечность и эффективность конструкции.
2. Об оценке факторов влияния коррозии и блуждающих постоянных токов на длительность срока живучести металла электрода мы уже подробно говорили. Также по этому поводу имеются нормативы, позволяющие произвести надлежащую оценку.
Обратим особое внимание коллег, что сделанный ранее обоснованный вывод о необходимости использования для изготовления электродов активного ЗУ стали с содержанием антикоррозионной добавки молибдена (AISI 316L), а также применение грунтовой засыпки с гелеобразователем, является единственным верным решением при использовании соляного модуля на основе хлоридов (технологический солей NaCl).
Эврика! Но имеется и иной способ решения данной проблемы. В результате собственных разработок, ГК «Бипрон» запущен в промышленное применение коррозийно нейтральный модуль, изготавливаемый без применения агрессивных галогенидов, но сохраняющий аналогичные показатели эффективности образованного электролита. Его применение позволяет использовать для электрода сталь любой марки, т.к. в сочетании с минеральным активатором грунта «МАГ-2000» в среде типа «смарт-гель» поддерживается коррозионная зона Зк ≥ 5 — слабой степени опасности.
3. Для увеличения времени эффективного использования соляного модуля производители так же применяют различные подходы.
а) Проникновение наружу электролита, образовавшегося в результате растворения технологического состава соляного модуля внутри электрода, происходит через перфорацию стенок трубы.
Данному элементу технологии обычно уделяют недостаточно внимания, поэтому отверстие изготавливают цилиндрической формы Ø 3÷4 мм. Такое решение упрощает производственный процесс, однако никаким образом не регулирует скорость влагонасыщения модуля и выщелачивания электролита в почву.
В технологии «Бипрон» перфорация трубы электрода имеет специальную воронкообразную форму: на ½ глубины от внутренней стенки цилиндр Ø ок. 1 мм, далее конусное расширение с внешним Ø 3 мм. Это позволяет увеличивать объем поглощаемой из грунта влаги, но замедлять процесс выведения электролита наружу. Время расходования соляного модуля значительно увеличивается.
б) Применение различных технологических составов солей и их количества.
Для наглядности рассмотрим и сравним несколько вариантов такого решения при сопоставимых условиях: электрод Ø 60 мм горизонтального типа длиной 3 м; глубина его размещения 0,7 м; вес 1 м3 земли (в среднем) — 1450 кг.
Согласно действующим нормативам к солончакам относятся засоленные почвы, содержащие в слое 0…0,3 м более 0,6% соды, или более 1% хлоридов, или более 2% сульфатов. Если такое же количество солей находится глубже 0,3 м, то почвы классифицируют солончаковыми. Установленные нормативы проектирования, например, фундаментов опор воздушных линий электропередач (ВЛ) и других энергообъектов, особо предусматривают способы защиты на таких почвах, которые существенно затратны и имеют более сложное инженерное исполнение.
Экстенсивный подход
Производители разрабатывают модели со значительным увеличением объема агрессивных хлоридов разной консистенции (рис. 2) и размеров фракций (рис. 3). Подобное предложение обосновывается якобы различным периодом растворения NaCl, что позволит создать протяженное по времени насыщение почвы электролитом, благотворно влияющим на снижение ее удельного сопротивления. Но в любом случае, это произвольный процесс.
Любые аргументы подлежат комплексной и всесторонней проверке, даже для информации.
- вес комплекта — 442 кг, в том числе хлоридов — не менее 155 кг;
- объем траншеи 0,77 м3 — 1116,50 кг земли;
- норма хлоридов (1%) до 11,17 кг.
Здесь хлоридов 13,88%. Зона талика не известна (модель 2019 г.)
- вес горизонтального комплекта — 327 кг, в том числе хлоридов — не менее 38,5 кг;
- объем траншеи 0,29 м3 — 420,50 кг земли;
- норма хлоридов (1%) до 4,21 кг.
Здесь хлоридов 9,14%. Зона талика не управляема.
Интенсивный подход
Применен в разработках ГК «Бипрон» (см. рис. 1) в двух вариантах соляных модулей различных модификаций, созданных с учетом особенностей грунтов и влагонасыщенности:
- Марка «+И»: хлоридного состава из мелких гранул высокой степени прессования, модифицирован ингибитором, что существенно замедляет расход солей для образования электролита.
- вес комплекта — 140 кг, в том числе хлоридов — не менее 10 кг;
- объем траншеи 0,28 м3 — 406 кг земли;
- норма хлоридов (1%) до 4,06 кг. Здесь — 2,46%;
- зона талика, благодаря засыпке «МАГ-2000» (смарт-гель), не выходит за пределы скважины / траншеи, менее 0,1 м от электрода (практически отсутствует).
- Марка «К»: абсолютно коррозийно нейтральный к металлам, изготавливается без использования галогенидов, имеет структуру медленно растворимого кристалла и позволяет сохранить требуемую эффективность ЗУ в течение всего длительного срока эксплуатации.
Срок службы этих модулей соответственно в 8 и 3 раза дольше, по сравнению с составом технологических солей той же массы (равен примерно 80−100 кг обычного соляного состава на основе коррозийно агрессивных хлоридов (галогенида NaCl) для электрода длиной 3 м). Объем наполнителя технологически достаточный.
В выводах по данному пункту представляется необходимым обратить внимание специалистов, что вся конкурентная продукция поставляется отдельными модулями с фланцевым соединением, требует сборки и заполнения солями вручную в условиях строительной площадки. Только продукция ЭЗК «Бипрон» сразу готова к монтажу, так как электроды любой длины цельные (под заказ — модульные с резьбовой муфтой) и заполнены технологическим составом в заводских условиях с высокой степенью плотности на вибростанке.
4. При формировании проектного решения на любой стадии (проектирование, строительство, эксплуатация, модернизация и пр.) представляется необходимым также учитывать иные положительные особенности продукции «Бипрон».
Корректный расчет потребности ЗУ, проведенный по ранее описанной нашим Клубом «КоммерЦЪ» методике, позволит рассчитать тип электродов, достаточность комплектов и определить конфигурацию контура. Существенно меньший вес комплекта солевого заземления этого производителя достигается за счет эффективности характеристик удельного сопротивления инновационного продукта — минерального активатора грунта «МАГ-2000», которое в 5,6 раза ниже расчетного и более чем в 2 раза лучше конкурентных засыпок. Об уникальных свойствах продукта с гелеобразователем мы уже ранее неоднократно упоминали: срок эксплуатации от 30 лет с сохранением стабильности нормируемых показателей сопротивления ЗУ; рабочий диапазон температур ± 60 °C; полное исключение последствий морозного пучения грунта; антикоррозионные и электропроводные свойства, другие преимущества. Все это позволяет патентообладателю рекомендовать его применение даже в незначительных количествах для засыпки в том числе и в траншею с горизонтальным проводником (магистральной шиной).
Рекомендуемый нормами ПУЭ для промышленных объектов способ присоединения электродов в ЗУ электродуговой (термитной) сваркой, реализуется производителем в антивандальном варианте их исполнения. Кроме того, как обосновывалось ранее, это почти вдвое снижает объем текущей проверки по нормативу, что обрадует эксплуатационников. Для домохозяйств и по заданию заказчика может быть установлено болтовое присоединение через медный провод без изоляции. Но это провоцирует акты вандализма.
Грузовое преимущество ощутимо снижает не только транспортные расходы. Полностью готовые к установке ЭЗК «Бипрон» не требуют дополнительных усилий и трудозатрат строителей по сборке, поэтому уменьшают сметы как инженерных, так и монтажных работ. А в условиях труднодоступной местности, сурового климата, плохих погодных условий и отставания по срокам сдачи объекта придают работе радостный вид и оттенок непринужденности (прим. автора).
Таким образом, дорогие коллеги, проведя сравнительно не сложный анализ, но основанный на документах, исследованиях и иных весомых аргументах, в том числе с учетом референтного применения технологии в течение срока чуть меньшего, чем аттестованный период эксплуатации в 30 лет, вполне допустимо сформировать аргументированный выбор продукции от конкретного производителя. Будьте беспристрастны в своих оценках, бдительны к аргументации оппонентов, внимательны к совместным рассуждениям соратников. Не поддавайтесь коррупционным схемам, это отрицательно влияет на безопасность в любой отрасли народного хозяйства страны.
Желаем всем благотворного сотрудничества во благо нашей Родины!