مدلسازی و بهینه سازی سیستم حفاظت کاتدیک (حفاظت از زنگ) در خطوط لوله انتقال نفت و گاز و مخازن ذخیره فرآورده های نفتی

قرار گرفتن المانهای سیستم قدرت در یک محیط غیر مطلوب سبب پیری زودرس در آنها می شود. در مواردی که یک فلز در تماس مستقیم با یک محیط خورنده (الکترولیت) قرار میگیرد، الکترون دهی آن به سرعت افزایش پیدا می کند و پیامد آن خورده شدن فلز مورد نظر است. تجهیزات فلزی دفن شده در زمین یا زیر دریا بیشتر در معرض خوردگی هستند. از آنجائیکه تعمیرات دوره ای و معمول در محیط هایی مانند زیر آب یا خاک به راحتی امکان پذیر نمی باشد، وجود یک سیستم حفاظت کاتدی فعال و کارا ضروری به نظر میرسد. سیستم حفاظت کاتدی روشی موثر جهت کنترل و کاهش خوردگی است و به طور وسیعی برای سازه های فلزی مدفون در خاک و یا غوطه ور در آب دریا کاریرد دارد. در این روش سازه تحت حفاظت به کاتد یک پیل الکتروشیمیایی تبدیل شده و جریان لازم برای حفاظت به آن اعمال می گردد. اعمال جریان تزریقی در ناحیه ای به نام بستر زمین که توسط آندهای خاصی شکل می گیرد موثرترین راه حفاظت لوله ها و تجهیزات فلزی مدفون در خاک می باشد. هنگامی که این سیستم به خوبی در برابر خوردگی مقاوم باشد و جریان لازم حفاظتی را تأمین نماید از نظر اقتصادی بازده مناسبی ندارد. در این پروژه برآنیم تا با ارائه یک تکنیک جدید هزینه بسترهای آندی و آندهای فداشونده استفاده شده در آن را کاهش دهیم. روشی که معرفی خواهد شد تابعی غیرخطی را به گونه ای بهینه (کمینه) می نماید تا ضمن کم نمودن هزینه آندهای فداشونده و بسترهای آنان، تمامی نیازهای حفاظتی سیستم را نیز مرتفع نماید. طراحی بسترهای آندی در این روش به طور قابل ملاحظه ای ارزانتر از تکنیک های استفاده شده قبل می باشد. روش استفاده شده در این پروژه تعیین تابع هدف براساس کمینه نمودن هزینه سیستم و استفاده از الگوریتم ژنتیک جهت به دست آوردن حالتی بهینه از پارامترهای تأثیرگذار بر هزینه کلی طرح می باشد. همچنین با ارائه یک مثال عملی و به دست آوردن پارامترهای سیستم حفاظت کاتدی مربوطه، یک بار از روش های معمول و یک بار با روش معرفی شده در این پروژه به بررسی تأثیر این روش در بهینه نمودن سیستم حفاظت کاتدی می پردازیم.