Система для контроля технического состояния магистрального газопровода с устройством катодной защиты

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для диагностики технического состояния переходов магистральных газопроводов через авто- и железные дороги. Предлагаемая система, содержащая защитный патрон и два электрода, подключенные соответственно к магистральному газопроводу и защитному патрону, содержит дополнительный третий электрод, установленный внутри промежутка магистральный газопровод - защитный патрон. Все электроды подключены к схеме, позволяющей определять появление воды внутри упомянутого промежутка в месте расположения третьего электрода. Это позволяет выявлять и прогнозировать наличие аварийного состояния магистрального газопровода при прохождении его через опасный участок, например через автомобильную или железную дорогу. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для диагностики технического состояния подземных трубопроводов.

Известна система для контроля технического состояния магистрального газопровода (МГ) с устройством катодной защиты (УКЗ), принятая за прототип /Патент РФ №2264578, кл. F16L 7/00, 58/00, F17D 5/02, 2005/.

Прототип содержит защитный патрон (ЗП), первый и второй электроды, установленные соответственно на магистральном газопроводе и защитном патроне и подключенные соответственно к первой и второй контрольно-измерительным клеммам (КИК) электрораспределительного щита (ЭРЩ), заземленный электрод, подключенный к нулевой клемме ЭРЩ, три преобразователя сопротивление-напряжение (ПСН), два нормирующих усилителя (НУ), мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), микропроцессор и радиомодем, при этом первая КИК электроизмерительного щита соединена с входом первого ПСН, а выходы обоих преобразователей сопротивление-напряжение подключены к входам нормирующих усилителей, первая и нулевая клеммы электрораспределительного шита соединены с входом третьего преобразователя сопротивление-напряжение, выход которого подключен к входу мультиплексора, соединенного выходом с микропроцессором, подключенным выходами к управляющим входам мультиплексора и радиомодема.

Кроме того, прототип включает в себя несколько датчиков технического состояния МГ и аккумуляторную батарею, подзаряжаемую от различных источников, в частности от УКЗ, а также резервный блок передачи цифровой информации по МГ.

Недостатком прототипа является невозможность с его помощью контролировать наличие воды в ЗП, из-за присутствия которой может произойти электрический контакт МГ с ЗП.

Техническим результатом, получаемым от использования изобретения, является возможность контроля наличия воды в ЗП, что позволяет заранее предсказывать электрический контакт МГ с ЗП и своевременно устранять аварийное состояние МГ с УКЗ.

Данный технический результат достигают за счет того, что известная система для контроля технического состояния МГ с УКЗ, содержащая ЗП, первый и второй электроды, установленные соответственно на МГ и ЗП и подключенные соответственно к первой и второй КИК ЭРЩ, заземленный электрод, подключенный к нулевой клемме ЭРЩ, три ПСН, два НУ, мультиплексор, АЦП, микропроцессор и радиомодем, при этом первая КИК ЭЩ соединена с входом первого ПСН, а выходы обоих ПСН подключены к входам НУ, первая и нулевая клеммы ЭРЩ соединены с входом третьего ПСН, выход которого подключен к входу мультиплексора, соединенного выходом с микропроцессором, подключенным выходами к управляющим входам мультиплексора и радиомодема.

Система дополнительно содержит третий электрод, подключенный к третьей КИК ЭРЩ, расположенный внутри ЗП, и дифференциальный усилитель (ДУ), при этом вторая КИК ЭРЩ соединена с вторым ПСН, а третья - с входами первого и второго ПСН, подключенных выходами через соответствующие НУ к разнополярным входам ДУ, выход которого соединен с входом мультиплексора.

В системе третий электрод установлен в защитном патроне под магистральным газопроводом или в защитном патроне над магистральным газопроводом или прикреплен на МГ на диэлектрике.

Система дополнительно содержит (N-1) дополнительных электродов, аналогичных третьему электроду, расположенных на различных высотах в одном из сечений промежутка МГ-ЗП, или на одной высоте в различных сечениях промежутка МГ-ЗП, или на различных высотах в различных сечениях промежутка МГ-ЗП, а также (2N-2) дополнительных ПСН, (2N-2) НУ и (N-1) ДУ, где N - целое положительное число, при этом первый, второй и третий дополнительные электроды подключены к соответствующим дополнительным КИК ЭРЩ, соединенным с соответствующими входами соответствующих дополнительных ПСН по аналогии с электрическими соединениями первых трех КИК ЭРЩ с первым и вторым ПСН, при этом выходы всех дополнительных ПСН подключены через соответствующие НУ к соответствующим входам дополнительных ДУ по аналогии с электрическими соединениями основных ПСН, НУ и ДУ, причем выходы дополнительных ДУ соединены с входами мультиплексора.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлена общая схема системы на примере перехода МГ через авто- и железную дороги; на фиг.2 - электронная схема системы.

Система для контроля технического состояния МГ 1 с УКЗ (не показана) при его переходе через авто- и железную дороги 2 (фиг.1) включает в себя электрод 3, установленный на МГ, и электрод 4, установленный на стенке ЗП 5, подключенные соответственно к КИК "а" и "б" ЭРЩ 6.

В общем случае имеются такие N дополнительных электродов 7₁...7_N, установленных в промежутке МГ-ЗП на диэлектрических подложках 8₁...8_N различной высоты. Диэлектрические подложки 8 закреплены на МГ 1 с известным пространственным шагом, так что пространственные координаты электродов 7₁...7_N в промежутке МГ-ЗП определены.

На ЭРЩ 6 электроды 7₁...7_N выведены на КИК "в₁"..."в_N".

Электронная схема системы (фиг.2) включает в себя в общем виде 2N ПСН 9₁...9_N и 10₁...10_N, а также ПСН 11 УКЗ (не показано). Имеются 2N НУ 12₁...12_N и 13₁...13_N, а также МДУ 14₁...14_N.

Кроме того, схема включает в себя мультиплексор 15, АЦП 16, микропроцессор 17 и радиомодем 18.

Схема электрических соединений блоков 9-18 представлена на фиг.2.

КИК "а" ЭРЩ 6 соединена с первыми входами ПСН 9₁...9_N, а КИК "б" - с первыми входами ПСН 10₁...10_N. Вторые входы ПСН 9, 10 соединены попарно с КИК "в₁"..."в_N", как показано на фиг.2.

Входы ПСН 11 подключены к КИК «а» и нулевой клемме 0.

Выходы ПСН 9₁...9_N соединены с входами 12₁...12_N. Выходы ПСН 10₁...10_N подключены к входам НУ 13₁...13_N.

Выходы НУ 12₁...12_N соединены с первыми входами ДУ 14₁...14_N, а выходы НУ 13₁...13_N - c вторыми входами ДУ 14₁...14_N.

ДУ 14₁...14_N подключены к входам мультиплексора 15, соединенного также своим входом с выходом ПСН 11.

Выход мультиплексора 15 через АЦП 16 подключен к входу микропроцессора 17, соединенного своими выходами с управляемыми входами радиомодема 18 и мультиплексора 15.

Система работает следующим образом.

При нормальном состоянии контролируемого МГ 1 потенциалы всех электродов "а", "б", "в₁"..."в_N" имеют определенные значения, при которых микропроцессор 17 не подает командного сигнала на радиомодем 18.

Если в промежуток МГ-ЗП просочилась вода 19 (фиг.1), то ее уровень сначала достигнет нижнего электрода 7_N. Это приведет к изменению потенциала данного электрода, и на выходе соответствующего ДУ 14 появится выходной сигнал, подающий через мультиплексор 15, АЦП 16 и микропроцессор 17 командный сигнал на радиомодем. При этом радиомодем 18 посылает по радиоканалу на рабочую станцию центрального монитора (не показана) сигнал о состоянии МГ 1.

Поскольку электроды 7₁...7_N расположены в известных местах промежутка МГ-ЗП, то по последовательности поступающих с радиомодема 18 сигналов можно следить за динамикой заполнения водой промежутка МГ-ЗП и принимать соответствующие ремонтные мероприятия. Это, в свою очередь, позволит обеспечить безопасное функционирование электрооборудования и снижение материальных затрат на планово-предупредительные ремонты и замену действующего электрооборудования путем перехода к организации технического обслуживания и ремонта электрооборудования по результатам технического диагностирования.

1. Система для контроля технического состояния магистрального газопровода с устройством катодной защиты, содержащая защитный патрон, первый и второй электроды, установленные соответственно на магистральном газопроводе и защитном патроне и подключенные соответственно к первой и второй контрольно-измерительным клеммам электрораспределительного щита, заземленный электрод, подключенный к нулевой клемме электрораспределительного щита, три преобразователя сопротивление-напряжение, два нормирующих усилителя, мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь, микропроцессор и радиомодем, при этом первая контрольно-измерительная клемма электроизмерительного щита соединена со входом первого преобразователя сопротивление-напряжение, а выходы обоих преобразователей сопротивление-напряжение подключены ко входам нормирующих усилителей, первая и нулевая клеммы электрораспределительного щита соединены со входом третьего преобразователя сопротивление-напряжение, выход которого подключен ко входу мультиплексора, соединенного выходом с микропроцессором, подключенным выходами к управляющим входам мультиплексора и радиомодема, отличающаяся тем, что дополнительно содержит третий электрод, подключенный к третьей контрольно-измерительной клемме электрораспределительного щита, расположенный внутри защитного патрона, и дифференциальный усилитель, при этом вторая контрольно-измерительная клемма электрораспределительного щита соединена со входом второго преобразователя сопротивление-напряжение, а третья - со входами первого и второго преобразователей сопротивление-напряжение, подключенных выходами через соответствующие нормирующие усилители к разнополярным входам дифференциального усилителя, выход которого соединен со входом мультиплексора.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что третий электрод установлен в защитном патроне под магистральным газопроводом.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что третий электрод установлен в защитном патроне над магистральным газопроводом.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что третий электрод прикреплен на магистральном газопроводе на диэлектрике.

5. Система по п.4, отличающаяся тем, что содержит (N-1) дополнительных электродов, аналогичных третьему электроду, расположенных на различных высотах в одном из сечений промежутка магистральный газопровод - защитный патрон, или на одной высоте в различных сечениях промежутка магистральный трубопровод - защитный патрон, или на различных высотах в различных сечениях промежутка магистральный газопровод - защитный патрон, а также (2N-2) дополнительных преобразователей сопротивление-напряжение, (2N-2) нормирующих усилий и (N-1) дифференциальных усилителей, где N - целое положительное число, при этом первый, второй и третий дополнительные электроды подключены к соответствующим дополнительным контрольно-измерительным клеммам электрораспределительного щита, соединенных с соответствующими входами соответствующих дополнительных преобразователей сопротивление-напряжение по аналогии с электрическими соединениями первых трех контрольно-измерительных клемм с первым и вторым преобразователями сопротивление-напряжение, при этом выходы всех дополнительных преобразователей сопротивление-напряжение подключены через соответствующие нормирующие усилители к соответствующим входам дополнительных дифференциальных усилителей по аналогии с электрическими соединениями основных преобразователей сопротивление-напряжение, нормирующих усилителей и дифференциального усилителя, причем выходы дополнительных дифференциальных усилителей соединены со входами мультиплексора.