Адаптивное устройство катодной защиты от коррозии группы подземных металлических сооружений


 


Владельцы патента RU 2491373:

Открытое акционерное общество по газификации и эксплуатации газового хозяйства Тульской области "Тулаоблгаз" (RU)

Изобретение относится к области защиты от коррозии и может быть использовано для защиты газопроводов, нефтепроводов и других подземных металлических сооружений. Устройство содержит трансформатор, выпрямитель, силовые ключи, вентили и фильтры основного и N дополнительных защищаемых сооружений, усилители, интеграторы, широтно-импульсные модуляторы и блоки управления силовыми ключами основного и N дополнительных защищаемых сооружений, датчик разности потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений, датчик величины защитного потенциала основного защищаемого сооружения, задатчик потенциала основного защищаемого сооружения, блок сравнения основного защищаемого сооружения, N датчиков величины защитного потенциала дополнительных защищаемых сооружений, корректор задатчика основного защищаемого сооружения, N корректоров задатчика дополнительных защищаемых сооружений, N блоков сравнения дополнительных защищаемых сооружений, масштабирующий усилитель основного защищаемого сооружения и N масштабирующих усилителей дополнительных защищаемых сооружений. Использование изобретения позволяет повысить эффективность катодной защиты при воздействии внешних электрических полей. 1 ил.

 

Изобретение относится к технике защиты от коррозии группы подземных металлических сооружений и может быть использовано для защиты газопроводов, нефтепроводов и других подземных металлических сооружений.

Известна схема катодной защиты подземных металлических сооружений, включающая защищаемое сооружение, регулируемый источник постоянного тока, соединительный провод и анодное заземление (Противокоррозионная защита трубопроводов и резервуаров. Учебник. - М.: Недра, 1978 г. Авторы: Дизенко Е.И., Новоселов В.Ф., Тугунов П.И., Юфин В.А., с.113-117). В этом устройстве отрицательный полюс источника постоянного тока подключен к защищаемому сооружению, положительный полюс - к искусственно созданному аноду - заземлителю.

Такая схема защиты наиболее целесообразна для одиночных трубопроводов и сооружений.

Если необходимо защитить несколько трубопроводов различных по принадлежности, назначению, изоляции, параметрам, находящихся в грунтовом или водном электролитах, выполняют прямые или вентильные перемычки, осуществляют совместную защиту подземных сооружений (Инструкция по защите городских подземных трубопроводов от электрохимической коррозии. - М.: Стройиздат, 1974 г., с.86-89; 1982 г., с.74-79). Такая система катодной защиты может осуществляться подсоединением различных сооружений на общую защитную установку с одновременным устройством металлических соединений между отдельными сооружениями.

При разработке схемы совместной защиты в разветвленных сетях подземных сооружений выбирают основное сооружение - основную дренажную цепь, к которой с помощью перемычек подключают остальные защищаемые сооружения. Совместная система защиты подземных сооружений различного назначения включает: защищаемые металлические сооружения - трубопроводы, регулируемые перемычки, источник постоянного тока - регулируемый выпрямитель, анодное заземление.

При такой совместной защите различные по принадлежности, назначению, изоляции, параметрам сооружения, находящиеся в грунтовом или водном электролитах, оказываются гальванически связанными между собой. Поскольку стационарные потенциалы защищаемых сооружений различны, то при подключении их между собой, как прямой, так и вентильной перемычками, образуется мощная гальваническая коррозионная пара, "подавить" которую с помощью источника постоянного тока в интервале поляризационных потенциалов, рекомендованных действующим ГОСТом, не всегда удается. При этом в таких условиях осложняется измерение потенциалов отдельных сооружений в точке дренирования, и источник постоянного тока - регулируемый выпрямитель сам становится источником блуждающих токов.

При регулировании источника постоянного тока потенциалы сооружений, стационарные потенциалы которых до подключения перемычек были разными, приобретают различные поляризационные потенциалы и не могут быть скомпенсированы в пределах, рекомендованных ГОСТом.

Таким образом, совместная защита двух или более трубопроводов и подземных металлических сооружений одним источником постоянного тока оказывается не эффективной.

Известно устройство для совместной катодной защиты подземных сооружений (Пат. SU №524860, C23F 13/00, 1976 г.), которое содержит регулируемый выпрямитель, плюсовая клемма которого подсоединена к анодному заземлению.

Недостатком этого устройства является недостаточная эффективность совместной катодной защиты.

Известна система катодной защиты двух и более сооружений (Пат. RU №2151218, C23F 13/02, 2003 г.), которая содержит трансформатор, выпрямитель, плюсовая клемма которого подсоединена к анодному заземлителью, два кремниевых вентиля, два регулируемых сопротивления, причем минусовая клемма выпрямителя подсоединена к общей точке соединенных между собой катодов кремниевых вентилей, аноды которых подсоединены к каждому из защищаемых сооружений через регулируемые балластные сопротивления.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность катодной защиты при воздействии внешних электрических полей в грунте от различных источников, способствующей протеканию токов и возрастанию коррозии.

Известно устройство катодной защиты от коррозии группы подземных металлических сооружений (Пат. RU №2394943, C23F 13/02, 2010 г.), состоящее из основного и дополнительных металлических сооружений, содержащее трансформатор, выпрямитель, кремниевые вентили в цепи защищаемых сооружений, датчик величины защитного потенциала основного защищаемого сооружения, датчики разности потенциалов дополнительных защищаемых сооружений, силовые ключи и фильтры основного и дополнительных защищаемого сооружения,

Недостатком известного устройства является низкая эффективность катодной защиты, отсутствие адаптивности к воздействию внешних электрических полей.

Наиболее близким к изобретению является адаптивное устройство катодной защиты от коррозии группы подземных металлических сооружений (Пат. RU №2440442, C23F 13/02, 2012 г.), состоящее из основного и дополнительных металлических сооружений и содержащее трансформатор, выпрямитель, плюсовая клемма которого через фильтр выпрямленного напряжения подсоединена к анодному заземлителью, последовательно соединенные силовые ключи, вентили и фильтры основного и N дополнительных защищаемых сооружений, усилители, интеграторы, широтно-импульсные модуляторы и блоки управления силовыми ключами основного и N дополнительных защищаемых сооружений, датчик разности потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений, датчик величины защитного потенциала основного защищаемого сооружения, задатчик потенциала основного защищаемого сооружения, блок сравнения основного защищаемого сооружения.

Недостатком известного прототипа является низкая эффективность катодной защиты от коррозии группы подземных металлических сооружений при нестационарном воздействии внешних электрических полей в грунте от различных источников.

Задачей изобретения является повышение эффективности катодной защиты от коррозии группы подземных металлических сооружений путем компенсации нестационарного воздействия внешних электрических полей в грунте от различных источников посредством измерения и коррекции защитных потенциалов непосредственно в зоне пролегания объектов защиты.

Поставленная цель достигается тем, что в адаптивное устройство катодной защиты от коррозии группы подземных металлических сооружений, состоящей из основного и дополнительных металлических сооружений, содержащее трансформатор, выпрямитель, плюсовая клемма которого через фильтр выпрямленного напряжения подсоединена к анодному заземлителью, последовательно соединенные силовые ключи, вентили и фильтры основного и N дополнительных защищаемых сооружений, усилители, интеграторы, широтно-импульсные модуляторы и блоки управления силовыми ключами основного и N дополнительных защищаемых сооружений, датчик разности потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений, датчик величины защитного потенциала основного защищаемого сооружения, задатчик потенциала основного защищаемого сооружения, блок сравнения основного защищаемого сооружения, дополнительно введены N датчиков величины защитного потенциала дополнительных защищаемых сооружений, корректор задатчика основного защищаемого сооружения, N корректоров задатчика дополнительных защищаемых сооружений, N блоков сравнения дополнительных защищаемых сооружений, масштабирующий усилитель основного защищаемого сооружения и N масштабирующих усилителей дополнительных защищаемых сооружений, причем задатчик потенциала основного защищаемого сооружения соединен с первыми входами корректора задатчика основного защищаемого сооружения и N корректоров задатчика дополнительных защищаемых сооружений, датчик разности потенциалов основного и N датчиков разности потенциалов дополнительных защищаемых сооружений через соответствующие масштабирующие усилители основного защищаемого сооружения и N масштабирующих усилителей дополнительных защищаемых сооружений соединены со вторыми входами корректора задатчика основного защищаемого сооружения и N корректоров задатчика дополнительных защищаемых сооружений соответственно, первый вход блока сравнения основного защищаемого сооружения соединен с выходом корректора задатчика основного защищаемого сооружения, а второй вход соединен с датчиком величины защитного потенциала основного защищаемого сооружения, первые входы N блоков сравнения дополнительных защищаемых сооружений соединены с выходами N корректоров задатчика дополнительных защищаемых сооружений, а вторые входы соединены с N датчиками величины защитного потенциала дополнительных защищаемых сооружений, выходы блока сравнения основного и N блоков сравнения дополнительных защищаемых сооружений соединены с усилителями основного и N дополнительных защищаемых сооружений.

На фигуре представлена схема адаптивного устройства катодной защиты от коррозии группы подземных металлических сооружений.

Устройство содержит трансформатор 1, выпрямитель 2, фильтр выпрямленного напряжения 3, анодный заземлитель 4, последовательно соединенные силовые ключи 5, вентили 6 и фильтры 7 основного и N дополнительных защищаемых сооружений, усилители 8, интеграторы 9, широтно-импульсные модуляторы 10 и блоки управления 11 силовыми ключами основного и N дополнительных защищаемых сооружений, датчик разности потенциалов 12 основного и N дополнительных защищаемых сооружений, датчик величины защитного потенциала 13 основного защищаемого сооружения, задатчик потенциала 14 основного защищаемого сооружения, блок сравнения 15 основного защищаемого сооружения, N датчиков величины защитного потенциала 16 дополнительных защищаемых сооружений, корректор задатчика 17 основного защищаемого сооружения, N корректоров задатчика 18 дополнительных защищаемых сооружений, N блоков сравнения 19 дополнительных защищаемых сооружений, масштабирующий усилитель основного защищаемого сооружения и N масштабирующих усилителей 20 дополнительных защищаемых сооружений.

Адаптивное устройство катодной защиты от коррозии группы подземных металлических сооружений работает следующим образом.

Величины защитного потенциала измеряется непосредственно в зоне пролегания объектов защиты основного (О ЗС) и N дополнительных защищаемых сооружений (ЗС 1, ЗС N,) посредством датчика величины защитного потенциала 13 основного защищаемого сооружения и N датчиков величины защитного потенциала 16 дополнительных защищаемых сооружений. Этим обеспечивается контроль величин защитных потенциалов непосредственно в зоне пролегания объектов защиты основного и N дополнительных защищаемых сооружений.

Значения разностей потенциалов между подземными металлическими сооружениями измеряются датчиками разности потенциалов 12 основного и N дополнительных защищаемых сооружений.

Уровень защитного потенциала устанавливается посредством задатчика потенциала 14 основного защищаемого сооружения,

Корректор задатчика 17 основного защищаемого сооружения, N корректоров задатчика 18 дополнительных защищаемых сооружений обеспечивает коррекцию требуемых защитных потенциалов для компенсации взаимного влияния основного и дополнительных защищаемых сооружений.

В установившемся режиме величины защитных потенциалов основного защищаемого сооружения установлены адаптивным устройством катодной защиты от коррозии группы подземных металлических сооружений с учетом компенсации взаимного влияния основного и дополнительных защищаемых сооружений. На выходах блоков сравнения 15 основного защищаемого сооружения и N блоков сравнения 19 дополнительных защищаемых сооружений напряжение равно нулю. Величины протекающих защитных токов основного и дополнительных защищаемых сооружений определяются уровнями напряжений на интеграторах 9, которые через широтно-импульсные модуляторы 10 и блоки управления 11 управляют силовыми ключами 5 основного и N дополнительных защищаемых сооружений. Этим поддерживается текущее значение защитных токов.

При воздействии внешних электрических полей в грунте от различных достаточно мощных источников (трамвайные и железнодорожные пути, трансформаторные подстанции), расположенных в зоне пролегания группы защищаемых металлических подземных сооружений, изменяется разность потенциалов на основном и дополнительных защищаемых сооружениях.

Эти величины фиксируются датчиками разностей потенциалов 12 основного и N дополнительных защищаемых сооружений и через масштабирующие усилители 20 подаются на корректор задатчика 17 основного защищаемого сооружения, N корректоров задатчика 18 дополнительных защищаемых сооружений. Одновременно на первые входы корректора задатчика 17 основного защищаемого сооружения и N корректоров задатчика 18 дополнительных защищаемых сооружений подается напряжение от задатчика потенциала 14 основного защищаемого сооружения, в результате чего происходит коррекция установленных потенциалов для каждого защищаемого сооружения.

Скорректированные значения установленных потенциалов для каждого защищаемого сооружения сравниваются на блоке сравнения 15 основного защищаемого сооружения и N блоках сравнения 19 дополнительных защищаемых сооружений со значениями, поступающими от датчика величины защитного потенциала 13 основного защищаемого сооружения и N датчиков величины защитного потенциала 16 дополнительных защищаемых сооружений. В случае рассогласования на выходе усилителей 8 появляется корректирующее напряжение, которое переводит интеграторы 9 на другой уровень, в результате чего широтно-импульсные модуляторы 10 через блоки управления 11 изменяют режим работы силовых ключей 5 основного и N дополнительных защищаемых сооружений. С помощью масштабирующего усилителя основного защищаемого сооружения и N масштабирующих усилителей 20 дополнительных защищаемых сооружений устанавливается уровень воздействия датчиков разности потенциалов 12 на корректор задатчика 17 основного защищаемого сооружения, N корректоров задатчика 18 дополнительных защищаемых сооружений. Этим достигается отработка внешних воздействий электрических полей в грунте от различных достаточно мощных источников, расположенных в зоне пролегания группы защищаемых металлических подземных сооружений.

Таким образом, адаптивное устройство катодной защиты от коррозии группы подземных металлических сооружений обеспечивает повышение эффективности катодной защиты от коррозии группы подземных металлических сооружений путем компенсации нестационарного воздействия внешних электрических полей в грунте от различных источников посредством измерения и коррекции защитных потенциалов непосредственно в зоне пролегания объектов защиты.

Адаптивное устройство катодной защиты от коррозии группы подземных металлических сооружений, состоящей из основного и N дополнительных металлических сооружений, содержащее трансформатор, выпрямитель, плюсовая клемма которого через фильтр выпрямленного напряжения подсоединена к анодному заземлителю, последовательно соединенные силовые ключи, вентили и фильтры основного и N дополнительных защищаемых сооружений, усилители, интеграторы, широтно-импульсные модуляторы и блоки управления силовыми ключами основного и N дополнительных защищаемых сооружений, датчик разности потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений, датчик величины защитного потенциала основного защищаемого сооружения, задатчик потенциала основного защищаемого сооружения, блок сравнения основного защищаемого сооружения, отличающееся тем, что в него дополнительно введены N датчиков величины защитного потенциала дополнительных защищаемых сооружений, корректор задатчика основного защищаемого сооружения, N корректоров задатчика дополнительных защищаемых сооружений, N блоков сравнения дополнительных защищаемых сооружений, масштабирующий усилитель основного защищаемого сооружения и N масштабирующих усилителей дополнительных защищаемых сооружений, причем задатчик потенциала основного защищаемого сооружения соединен с первыми входами корректора задатчика основного защищаемого сооружения и N корректоров задатчика дополнительных защищаемых сооружений, датчик разности потенциалов основного и N датчиков разности потенциалов дополнительных защищаемых сооружений через соответствующие масштабирующие усилители основного защищаемого сооружения и N масштабирующих усилителей дополнительных защищаемых сооружений соединены со вторыми входами корректора задатчика основного защищаемого сооружения и N корректоров задатчика дополнительных защищаемых сооружений соответственно, при этом первый вход блока сравнения основного защищаемого сооружения соединен с выходом корректора задатчика основного защищаемого сооружения, а второй вход соединен с датчиком величины защитного потенциала основного защищаемого сооружения, причем первые входы N блоков сравнения дополнительных защищаемых сооружений соединены с выходами N корректоров задатчика дополнительных защищаемых сооружений, а вторые входы соединены с N датчиками величины защитного потенциала дополнительных защищаемых сооружений, выходы блока сравнения основного и N блоков сравнения дополнительных защищаемых сооружений соединены с усилителями основного и N дополнительных защищаемых сооружений.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных сооружений от коррозии. .

Изобретение относится к оборудованию для электрохимической защиты и может быть использовано в системах катодной защиты подземных металлических сооружений от коррозии.

Изобретение относится к оборудованию для электрохимической защиты подземных металлических сооружений от коррозии и может быть использовано для защиты сразу нескольких объектов, а также в качестве источника тока в различных областях техники.

Изобретение относится к технике защиты от коррозии подземных металлических сооружений и может быть использовано для защиты газопроводов и нефтепроводов. .

Изобретение относится к области защиты от коррозии подземных металлических сооружений. .

Изобретение относится к области защиты от коррозии подземных металлических сооружений. .

Изобретение относится к оборудованию для электрохимической защиты подземных металлических сооружений от коррозии и может быть использовано в средствах защиты протяженных металлических сооружений различного назначения, в том числе трубопроводов.
Изобретение относится к способам защиты от эрозионно-коррозионного разрушения подводной поверхности морских сооружений освоения шельфа замерзающих морей, а также от воздействия на них ледовых образований и может быть использовано в другой морской технике, предназначенной для ледовых условий эксплуатации.

Изобретение относится к электрооборудованию для катодной защиты подземных металлических сооружений от электрохимической коррозии и может быть использовано для защиты сразу нескольких объектов, таких как скважины, нефтепроводы, газопроводы, водопроводы, продуктопроводы различного назначения, кабели связи, объекты коммунального хозяйства, резервуары-хранилища.

Изобретение относится к оборудованию для электрохимической защиты подземных металлических сооружений от коррозии и может быть использовано в средствах защиты протяженных металлических сооружений, в том числе трубопроводов. Способ включает периодическое снятие вблизи катодной станции контрольной зависимости f1 потенциала подземного сооружения от логарифма тока катодной станции, определение верхнего значения потенциала Uверх, соответствующего точке изменения крутизны контрольной зависимости f1, определение и последующее поддержание в интервале между снятиями контрольных зависимостей оптимального значения потенциала подземного сооружения, при этом дополнительно снимают контрольные зависимости f2 и f3 потенциала, как минимум, еще в двух точках, расположенных на границе защитной зоны по обеим сторонам вдоль сооружения, для зависимостей f2 и f3 определяют значения токов Iн2 и Iн3, соответствующих минимальному нормированному потенциалу Uмин, выбирают наибольшее значение из токов Iн2 и Iн3, для контрольной зависимости f1 определяют значение потенциала, соответствующее наибольшему значению тока, которое принимают за нижнее допустимое Uнижн, а в качестве оптимального потенциала выбирают потенциал между значениями Uнижн и Uверх. Способ позволяет повысить надежность защиты сооружения на всем его протяжении при снижении энергозатрат. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к системам защиты от эрозионно-коррозионного разрушения подводной поверхности корпусов морских судов, морских сооружений освоения шельфа замерзающих морей, например морских стационарных и плавучих буровых платформ, и может быть использовано в другой морской технике, предназначенной для эксплуатации в ледовых условиях. Система включает защитное покрытие, нанесенное на наружную обшивку корпуса на участках воздействия льда в морской воде, и катодную защиту от коррозии, при этом защитное покрытие нанесено в виде эрозионно стойкого плакирующего слоя из нержавеющей стали, а аноды катодной защиты установлены на подводной поверхности наружной обшивки корпуса, причем эрозионно стойкий плакирующий слой выполнен из нержавеющей стали с содержанием углерода в пределах 0,01-0,04 мас.% и дополнительно легированной титаном или ниобием в количестве 0,05-0,50 мас.%. Технический результат: снижение межкристаллитной коррозии защитного покрытия корпусов морских судов и сооружений. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электрохимической защиты от коррозии подземных металлических сооружений, в частности трубопроводов. Устройство содержит катодную станцию, выполненную с возможностью подключения к сооружению через датчик выходного тока и снабженную датчиком выходного напряжения и анодным заземлителем, станцию слежения, выполненную с возможностью подключения к датчикам выходного напряжения и тока и к катодной станции, а также измерительный пункт, расположенный вблизи катодной станции и включающий датчик потенциала и измеритель потенциала, соединенный с датчиком потенциала, сооружением и со станцией слежения, при этом оно дополнительно содержит, по крайней мере, два удаленных от катодной станции измерительных пункта, расположенных на границе защитной зоны катодной станции по обе от нее стороны вдоль защищаемого сооружения и подключенных к источнику электропитания, при этом станция слежения снабжена центральным приемопередатчиком, а каждый удаленный измерительный пункт снабжен резидентным приемопередатчиком, соединенным с центральным приемопередатчиком посредством канала связи. Технический результат - повышение эффективности защиты от коррозии при снижении энергозатрат. 4 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.

Изобретение относится к области телемеханики и автоматизированных систем измерения, контроля, регулирования, диагностики и управления удаленными объектами, а именно к системам коррозионного мониторинга объектов электрохимической защиты магистральных газопроводов, в частности установок катодной защиты. Технический результат - повышение надежности работы установок катодной защиты магистральных газопроводов. Телемеханическая система контроля и управления установками катодной защиты магистральных газопроводов содержит установки катодной защиты, диспетчерский пункт с автоматизированным рабочим местом диспетчера и канал связи между станциями катодной защиты и диспетчерским пунктом. Канал связи организован посредством подключения к воздушной линии электропередач высокочастотных заградителей и конденсаторов связи, соединенных с фильтрами присоединения, снабженными заземляющими ножами и подключенными к блокам высокочастотной связи, один из которых установлен в диспетчерском пункте и связан с автоматизированным рабочим местом диспетчера, а другие - в установках катодной защиты и связаны с блоками контроля и управления, кроме того, к каждому анодному заземлителю и к каждой точке дренажа трубопровода подключен измерительный преобразователь, связанный с блоком контроля и управления. 2 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при эксплуатации обсадных колонн скважин и нефтепромысловых трубопроводов. Технический результат заключается в повышении эффективности защиты от коррозии обсадных колонн скважин и нефтепромыслового оборудования, повышении надежности их работы, увеличении межремонтного интервала. Способ катодной защиты обсадных колонн скважин и нефтепромысловых трубопроводов от коррозии включает этапы, на которых предварительно бурят скважину до глубины, большей на 2,5-3 м длины анодного заземлителя, разбуривают скважину в интервале заглубления анодного заземлителя, в который устанавливают ковер, по окончании бурения непосредственно перед спуском электродов в скважину закачивают до верхнего уровня ковера глинистый раствор, устанавливают анодный заземлитель, устанавливают защитный ток для начального периода эксплуатации системы катодной защиты, производят поляризацию в течение 3-7 суток, после чего измеряют общие и поляризационные потенциалы защищаемых сооружений, при изменении силы защитного тока более чем на 20% от установленной делают вывод об утечке глинистого раствора и закачивают до верхнего уровня анода анодного заземлителя гель, состоящий на 100 литров воды: 2 кг мела, 2 кг клея марки КМЦ и 1 кг соли, закачанный гель выдерживают до превращения в желеобразное состояние 5-10 часов, снова замеряют силу тока, по восстановлению силы тока до исходной судят о полном восстановлении токопроводности между грунтом и анодом и о достижении катодной защиты скважины. Устройство катодной защиты обсадных колонн скважин и нефтепромысловых трубопроводов от коррозии содержит электрод-токоввод с кабелем, рабочий электрод, кабельный вывод, контрольно-измерительный пункт, перфорированную полимерную газоотводную трубку, ковер, трубу обсаживающую полиэтиленовую, канат капроновый, заполнитель, в качестве которого используют гель, состоящий на 100 литров воды: 2 кг мела, 2 кг клея марки КМЦ и 1 кг соли. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх