Устройство для измерения потенциалов подземных трубопроводов

 

Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных металлических сооружений, в частности возможности одновременной фиксации и оценки динамики суммарного и поляризационного потенциалов. Технический результат: повышение надежности диагностирования коррозионного состояния наружной поверхности подземных металлических сооружений без электрохимической защиты и при контроле эффективности электрохимической защиты подземных металлических сооружений от наружной коррозии, повышение оперативности и уменьшение вероятности ошибки оператора при проведении измерений, возможность одновременной фиксации и оценки динамики суммарного и поляризационного потенциалов. Сущность: устройство содержит электронный коммутатор, к входам которого подключены медно-сульфатный неполяризующийся электрод сравнения с датчиком потенциала и трубопровод, на котором производят замеры величины потенциала, выход коммутатора подключен к конденсатору заряда и входу входного буфера поляризационного потенциала, выход которого соединен с входом блока выделения поляризационного потенциала. К входам входного буфера суммарного потенциала подключен медно-сульфатный неполяризующийся электрод сравнения и трубопровод, выход соединен с входом блока выделения суммарного потенциала. Выход блока выделения суммарного потенциала соединен с одним из входов блока преобразования отрицательного напряжения, второй вход которого соединен с выходом блока выделения поляризационного потенциала, а выход соединен с входом аналого-цифрового преобразователя. Выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом данных центрального процессора. Выходы последнего соединены с входами управления электронного коммутатора и блоков выделения поляризационного потенциала, выделения суммарного потенциала, преобразования отрицательного напряжения, аналого-цифрового преобразователя и индикации, а один из входов - с выходом блока преобразования отрицательного напряжения. К блоку центрального процессора подключена кнопка выбора длительности задержки. Электронный коммутатор состоит из электронных ключей поляризации и заряда. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных металлических сооружений, в частности возможности одновременной фиксации и оценки динамики суммарного и поляризационного потенциалов.

Устройство для измерения разности потенциалов “сооружение - земля” в зоне блуждающих токов, содержащее электрод сравнения и вольтметр, снабжено дополнительным электродом сравнения и включенным в рассечку измерительной цепи между вольтметром и основным электродом сравнения - аттенюатором, соединенным с выходом усилителя, вход которого подключен к основному и дополнительному электродам сравнения, а также снабжено двумя дифференцирующими усилителями, соединенными через дискриминаторы напряжения на туннельных диодах с устройством памяти и индикации на декатронах, причем входы указанных усилителей подключены соответственно между основным электродом сравнения и сооружением и между основным и дополнительным электродами сравнения (см. а.с. СССР №344748, кл. C 23 F 13/00).

Недостатком данного устройства является сложность конструкции, невысокая точность измерения разности потенциалов “сооружение - земля”.

Известны приборы, с помощью которых производятся измерения потенциалов катодно-защищаемых трубопроводов при определении эффективности электрохимической защиты, состоящие из вольтметра с внутренним сопротивлением не менее 20 кОм на 1 В шкалы, прерывателя тока с запоминающей емкостью (например, типа ПТ-1), вольтметра с прерывателем тока (например, прибор типа 43313), вспомогательного электрода, представляющего пластину, изготовленную из Ст. 3 размером 25х25 мм, толщиной 1,5-2,0 мм, при этом к электроду припаян изолированный проводник, причем сторона крепления проводника к электроду изолирована (например, эпоксидной смолой). При этом производится выбор режима измерения, фиксируются показания приборов в режиме измерения суммарного потенциала, производится ряд переключений с целью измерения режима измерения с отсоединением и присоединением входных щупов и фиксация показаний приборов в режиме измерения поляризационного потенциала (см. Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии. ГОСТ 9.602-89. ИПК Издательство стандартов, Москва). Недостатком данных приборов являются:

- необходимость выбора режима измерения;

- необходимость манипуляций с входными щупами приборов при измерении режима измерения;

- отсутствие возможности фиксации одновременно суммарного и поляризационного потенциалов и динамики их изменения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый авторами за прототип является мультиметр цифровой специализированный, содержащий электронный коммутатор, состоящий из электронных ключей поляризации и заряда, к входам которого подключены медно-сульфатный неполяризующийся электрод сравнения с датчиком потенциала и трубопровод, а выход подключен к конденсатору заряда, блок индикации и кнопку выбора длительности задержки (см. Мультиметр цифровой специализированный 43313. Технические условия. ТУ 25-7530.0036-90. Житормирское производственное объединение “Электроизмеритель”, 25.06.1990).

Недостатком данного мультиметра являются:

- отсутствие возможности одновременной обработки результатов измерений суммарного и поляризационного потенциалов (без переключения режимов измерения);

- отсутствие возможности одновременной оценки динамики изменения величины суммарного и поляризационного потенциалов;

- невысокая надежность диагностирования коррозионного состояния наружной поверхности подземных металлических сооружений без электрохимической защиты.

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к повышению надежности диагностирования коррозионного состояния наружной поверхности подземных металлических сооружений без электрохимической защиты и при контроле эффективности электрохимической защиты подземных металлических сооружений от наружной коррозии, повышение оперативности и уменьшение вероятности ошибки оператора при проведении измерений, возможность одновременной фиксации и оценки динамики суммарного и поляризационного потенциалов.

Технический результат достигается с помощью устройства для измерения потенциалов подземных трубопроводов, содержащего электронный коммутатор, состоящий из электронных ключей поляризации и заряда, к входам которого подключены медно-сульфатный неполяризующийся электрод сравнения с датчиком потенциала и трубопровод, а выход подключен к конденсатору заряда, блок индикации и кнопку выбора длительности задержки, при этом оно снабжено входным буфером поляризационного и суммарного потенциалов, блоками выделения поляризационного и суммарного потенциалов, преобразования отрицательного напряжения, аналого-цифровым преобразователем и центральным процессором, при этом выход электронного коммутатора подключен к входу входного буфера поляризационного потенциала, выход которого соединен с входом блока выделения поляризационного потенциала, причем к входам входного буфера суммарного потенциала подключен медно-сульфатный неполяризующийся электрод сравнения и трубопровод, а выход соединен с входом блока выделения суммарного потенциала, выход которого соединен с одним из входов блока преобразования отрицательного напряжения, второй вход которого соединен с выходом блока выделения поляризационного потенциала, а выход соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом данных центрального процессора, выходы последнего соединены с входами управления электронного коммутатора и блоков выделения поляризационного и суммарного потенциалов, преобразования отрицательного напряжения, аналого-цифрового преобразователя и индикации, а один из входов - с выходом блока преобразования отрицательного напряжения, при этом к блоку центрального процессора подключена кнопка выбора длительности задержки.

Медно-сульфатный неполяризующийся электрод сравнения с датчиком потенциала и трубопровод соединены между собой посредством электронного ключа поляризации и через электронный ключ заряда с конденсатором заряда.

На фиг.1 дано устройство для измерения потенциалов подземных трубопроводов, структурная схема.

На фиг.2 дан электронный коммутатор.

На фиг.3 дана временная диаграмма, иллюстрирующая работу электронных ключей поляризации и заряда.

Устройство для измерения потенциалов подземных трубопроводов содержит электронный коммутатор 1, к входам которого подключены медно-сульфатный неполяризующийся электрод сравнения 2 с датчиком потенциала 3 и трубопровод 4, на котором производят замеры величины потенциала, а выход подключен к конденсатору заряда С1 и входу входного буфера поляризационного потенциала 5, выход которого соединен с входом блока выделения поляризационного потенциала 6, к входам входного буфера суммарного потенциала 7 подключен медно-сульфатный неполяризующийся электрод сравнения 2 и трубопровод 4, выход соединен с входом блока выделения суммарного потенциала 8, выход которого соединен с одним из входов блока преобразования отрицательного напряжения 9, второй вход которого соединен с выходом блока выделения поляризационного потенциала 6, а выход соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 10, выход которого соединен с входом данных центрального процессора 11, выходы последнего соединены с входами управления электронного коммутатора 1 и блоков выделения поляризационного потенциала 6, выделения суммарного потенциала 8, преобразования отрицательного напряжения 9, аналого-цифрового преобразователя 10 и индикации 12, а один из входов - с выходом блока преобразования отрицательного напряжения 9, при этом к блоку центрального процессора 11 подключена кнопка S1 выбора длительности задержки.

Электронный коммутатор 1 состоит из электронных ключей поляризации (“КП”) и заряда (“КЗ”). Работу электронных ключей “КП” и “КЗ” иллюстрирует временная диаграмма, изображенная на фиг.3.

Устройство для измерения потенциалов подземных трубопроводов работает следующим образом.

Электронные ключи поляризации “КП” и заряда “КЗ” электронного коммутатора 1 осуществляют функцию выделения защитного потенциала сооружения с исключением омической составляющей путем переноса заряда с трубопровода 4 относительно неполяризующегося электрода сравнения 2 через ключ “КП” на датчик потенциала 3 с последующим переносом заряда через ключ “КЗ” на конденсатор С1.

Во время замкнутого состояния ключа “КП” происходит поляризация датчика потенциала 3 током, поступающим по цепи грунт-датчик потенциала 3 - трубопровод 4. Во время замкнутого состояния ключа “КЗ” происходит запоминание на конденсаторе С1 поляризационного потенциала, присутствующего на датчике потенциала 3, поскольку при этом ключ “КП” разомкнут, то ток через датчик потенциала 3 не протекает и омическая составляющая напряжения на нем отсутствует. Кнопкой S1 выбора длительности задержки осуществляют выбор четырех значений длительности задержки измерения, относительно момента прекращения поляризации, что позволяет оценить степень спада поляризационного потенциала. В результате на конденсаторе С1 накапливается заряд, равный поляризационному потенциалу сооружения, поступающий на вход входного буфера поляризационного потенциала 5, предназначенного для обеспечения высокого входного сопротивления при измерении поляризационного потенциала с целью исключения шунтирующего воздействия на входной сигнал и далее на вход блока выделения поляризационного потенциала 6, обеспечивающего аналоговое интегрирование и деление значения потенциала на 2. Потенциал с трубопровода 4 относительно неполяризующегося электрода сравнения 2 также поступает на входной буфер суммарного потенциала 7, предназначенный для обеспечения высокого входного сопротивления при измерении суммарного потенциала с целью исключения шунтирующего воздействия на входной сигнал и далее на вход блока выделения суммарного потенциала 8, обеспечивающего аналоговое интегрирование и деление значения потенциала на 2. Нормированное по величине напряжение, пропорциональное входным поляризационному и суммарному потенциалам, с выходов блоков выделения поляризационного потенциала 6 и выделения суммарного потенциала 8 поступает на входы блока преобразования отрицательного напряжения 9, предназначенного для обеспечения на входе аналого-цифрового преобразователя 10 напряжения положительной полярности при любой полярности входных потенциалов и подачи сигнала управления на вход центрального процессора 11 для индикации знака полярности входных потенциалов. Аналого-цифровой преобразователь 10 преобразует входное напряжение в цифровую последовательность импульсов. Блок центрального процессора 11 осуществляет управление работой всех остальных блоков и формирует сигнал для подачи на вход блока индикации 12 для индикации цифровой информации со встроенным контролем (на фиг. не показан), предназначенным для отображения величины и знака измеряемых потенциалов.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

- высокую надежность диагностирования коррозийного состояния наружной поверхности подземных металлических сооружений без электрохимической защиты и при контроле эффективности электрохимической защиты подземных металлических сооружений от наружной коррозии;

- возможность одновременной фиксации и оценки динамики суммарного и поляризационного потенциалов;

- повышение оперативности и уменьшение вероятности ошибки оператора при проведении измерений за счет уменьшения количества органов управления и простоте использования;

- увеличение разрешающей способности;

- уменьшенные габариты и масса.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения потенциалов подземных трубопроводов, содержащее электронный коммутатор, состоящий из электронных ключей поляризации и заряда, к входам которого подключены медно-сульфатный неполяризующийся электрод сравнения с датчиком потенциала и трубопровод, а выход подключен к конденсатору заряда, блок индикации и кнопку выбора длительности задержки, отличающееся тем, что оно снабжено входным буфером поляризационного и суммарного потенциалов, блоками выделения поляризационного и суммарного потенциалов, преобразования отрицательного напряжения, аналого-цифровым преобразователем и центральным процессором, при этом выход электронного коммутатора подключен к входу входного буфера поляризационного потенциала, выход которого соединен с входом блока выделения поляризационного потенциала, причем к входам входного буфера суммарного потенциала подключен медно-сульфатный неполяризующийся электрод сравнения и трубопровод, а выход соединен с входом блока выделения суммарного потенциала, выход которого соединен с одним из входов блока преобразования отрицательного напряжения, второй вход которого соединен с выходом блока выделения поляризационного потенциала, а выход соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом данных центрального процессора, выходы последнего соединены с входами управления электронного коммутатора и блоков выделения поляризационного и суммарного потенциалов, преобразования отрицательного напряжения, аналого-цифрового преобразователя и индикации, а один из входов - с выходом блока преобразования отрицательного напряжения, при этом к блоку центрального процессора подключена кнопка выбора длительности задержки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что медно-сульфатный неполяризующийся электрод сравнения с датчиком потенциала и трубопровод соединены между собой посредством электронного ключа поляризации и через электронный ключ заряда - с конденсатором заряда.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 27.02.2010

Извещение опубликовано: 27.02.2010        БИ: 06/2010

---