адаптивная станция катодной защиты трубопроводов от коррозии

Формула изобретения

Адаптивная станция катодной защиты трубопроводов от коррозии, содержащая вентильные разрядники, защитный автомат, силовой блок, шунт, измеритель защитного поляризационного потенциала, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены датчик тока, датчик напряжения, первый и второй задатчики тока, задатчик напряжения, делитель, первый и второй задатчики сопротивления, первый, второй и третий задатчики потенциала, первый и второй блоки сравнения тока, блок сравнения напряжения, первый и второй блоки сравнения сопротивления, первый, второй и третий блоки сравнения потенциала, высокоомный усилитель, многовходовой элемент «ИЛИ» с логикой триггера Шмидта по каждому входу, одновибратор, первый и второй ключи, инвертор, модуль памяти, твердотельное реле, модуль сотовой связи с набором информационных входов и выходов, причем выход измерителя защитного поляризационного потенциала через высокоомный усилитель соединен с входом модуля сотовой связи и входами первого и второго ключей, выход первого ключа через модуль памяти соединен с входом модуля сотовой связи, выход второго ключа соединен с первыми входами первого, второго и третьего блоков сравнения потенциала, вторые входы которых соединены с выходами первого, второго и третьего задатчиков потенциала соответственно, выход первого блока сравнения потенциала соединен с управляющим входом силового блока, выход второго и третьего блоков сравнения потенциала соединен с входами элемента «ИЛИ», выход которого соединен с входом модуля сотовой связи, вход датчика напряжения соединен с выходом силового блока, вход датчика тока соединен с шунтом в силовой цепи, выход датчика напряжения соединен с входом модуля сотовой связи и первыми входами делителя и блока сравнения напряжения, выход датчика тока соединен с входом модуля сотовой связи, вторым входом делителя и первыми входами первого и второго блоков сравнения тока, выход делителя соединен с первыми входами первого и второго блоков сравнения сопротивления, вторые входы блока сравнения напряжения, первого и второго блоков сравнения тока соединены с выходами задатчика напряжения и первого и второго задатчиков тока, вторые входы первого и второго блоков сравнения сопротивления соединены с выходами первого и второго задатчиков сопротивления, выходы первого и второго блоков сравнения сопротивления, первого блока сравнения тока и блока сравнения напряжения соединены с входами элемента «ИЛИ», выход второго блока сравнения тока соединен с входом ограничения тока силового блока и входом модуля сотовой связи, выход модуля сотовой связи через одновибратор соединен с твердотельным реле, управляющими входами модуля памяти и первого ключа непосредственно и с управляющим входом второго ключа через инвертор, вентильные разрядники соединены с входами питающей сети, которые через защитный автомат соединены с силовым блоком, выходы силового блока соединены с твердотельным реле.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике защиты от коррозии подземных металлических сооружений, а именно катодной зашиты металлических объектов, например трубопроводов, и может быть использовано для защиты газопроводов и нефтепроводов.

Известно устройство катодной защиты металлоконструкций от коррозии, содержащее источник питания, схему управления, выполненную в виде последовательно включенных увеличителя напряжения, электронного ключа и блока контроля напряжения, причем вход увеличителя напряжения соединен с источником питания, а выход с первым входом электронного ключа, выход которого соединен с анодом и первым входом блока контроля, выход которого соединен с вторым входом электронного ключа, а второй вход подключен к источнику питания (Патент РФ № 2041290, кл. G23F 13/00, 1995).

Недостаток устройства состоит в том, что не обеспечивается непрерывный контроль нахождения технологических параметров коррозионной защиты трубопроводов в допустимых пределах и не отслеживаются возможные проявления аварийных ситуаций с нарушением параметров защиты от коррозии.

Известна система катодной защиты, которая содержит трансформатор, выпрямитель, плюсовая клемма которого подсоединена к анодному заземлителю, 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 (Патент РФ № 2151218, кл. G23F 13/02, 2003).

Недостатком устройства является отсутствие непрерывного автоматического контроля технологических параметров коррозионной защиты в заданных пределах, что снижает эффективность защиты трубопроводов от коррозии.

Наиболее близкой является система катодной защиты магистральных трубопроводов от коррозии, включающая вентильные разрядники, защитный автомат, силовой блок, шунт, измеритель защитного поляризационного потенциала (Патент РФ № 2161663, кл. G23F 13/02, 2001).

Недостатком устройства является низкая эффективность защиты трубопроводов от коррозии в виду возможных отклонений технологических параметров катодной защиты от требуемых величин и сложности организации передачи информации на диспетчерский пункт при возникновении аварийных режимов работы станции катодной защиты.

Задачей изобретения является повышение эффективности защиты трубопроводов от коррозии путем непрерывного контроля нахождения технологических параметров устройства катодной защиты в допустимых пределах и выработки сигналов аварийной работы при их нарушении с передачей информации на диспетчерский пункт.

Поставленная задача достигается тем, что в адаптивную станцию катодной защиты трубопроводов от коррозии, содержащую вентильные разрядники, защитный автомат, силовой блок, шунт, измеритель защитного поляризационного потенциала, дополнительно введены датчик тока, датчик напряжения, первый и второй задатчики тока, задатчик напряжения, делитель, первый и второй задатчики сопротивления, первый, второй и третий задатчики потенциала, первый и второй блоки сравнения тока, блок сравнения напряжения, первый и второй блоки сравнения сопротивления, первый, второй и третий блоки сравнения потенциала, высокоомный усилитель, многовходовой элемент «ИЛИ» с логикой триггера Шмидта по каждому входу, одновибратор, первый и второй ключи, инвертор, модуль памяти, твердотельное реле, модуль сотовой связи с набором информационных входов и выходов, причем выход измерителя защитного поляризационного потенциала через высокоомный усилитель соединен с входом модуля сотовой связи и входами первого и второго ключей, выход первого ключа через модуль памяти соединен с входом модуля сотовой связи, выход второго ключа соединен с первыми входами первого, второго и третьего блоков сравнения потенциала, вторые входы которых соединены с выходами первого, второго и третьего задатчиков потенциала соответственно, выход первого блока сравнения потенциала соединен с управляющим входом силового блока, выходы второго и третьего блоков сравнения потенциала соединены с входами элемента «ИЛИ», выход которого соединен с входом модуля сотовой связи, вход датчика напряжения соединен с выходом силового блока, вход датчика тока соединен с шунтом в силовой цепи, выход датчика напряжения соединен с входом модуля сотовой связи и первыми входами делителя и блока сравнения напряжения, выход датчика тока соединен с входом модуля сотовой связи, вторым входом делителя и первыми входами первого и второго блоков сравнения тока, выход делителя соединен с первыми входами первого и второго блоков сравнения сопротивления, вторые входы блока сравнения напряжения, первого и второго блоков сравнения тока соединены с выходами задатчика напряжения и первого и второго задатчиков тока, вторые входы первого и второго блоков сравнения сопротивления соединены с выходами первого и второго задатчиков сопротивления, выходы первого и второго блоков сравнения сопротивления, первого блока сравнения тока и блока сравнения напряжения соединены с входами элемента «ИЛИ», выход второго блока сравнения тока соединен с входом ограничения тока силового блока и входом модуля сотовой связи, выход модуля сотовой связи через одновибратор соединен с твердотельным реле, управляющими входами модуля памяти и первого ключа непосредственно и с управляющим входом второго ключа через инвертор, вентильные разрядники соединены с входами питающей сети, которые через защитный автомат соединены с силовым блоком, выходы силового блока соединены с твердотельным реле.

На фиг.1 представлена схема адаптивной станции катодной защиты трубопроводов от коррозии.

Адаптивная станция катодной защиты трубопроводов от коррозии содержит вентильные разрядники 1, защитный автомат 2, силовой блок 3, шунт 4, измеритель защитного поляризационного потенциала 5, датчик тока 6, датчик напряжения 7, первый 8 и второй 9 задатчики тока, задатчик напряжения 10, делитель 11, первый 12 и второй 13 задатчики сопротивления, первый 14, второй 15 и третий 16 задатчики потенциала, первый 17 и второй 18 блоки сравнения тока, блок сравнения напряжения 19, первый 20 и второй 21 блоки сравнения сопротивления, первый 22, второй 23 и третий 24 блоки сравнения потенциала, высокоомный усилитель 25, многовходовой элемент «ИЛИ» 26 с логикой триггера Шмидта по каждому входу, одновибратор 27, первый 28 и второй 29 ключи, инвертор 30, модуль памяти 31, твердотельное реле 32 и модуль сотовой связи 33 с набором информационных входов и выходов.

Адаптивная станция катодной защиты трубопроводов от коррозии работает следующим образом.

Напряжение питания адаптивной станции катодной защиты трубопроводов от коррозии через защитный автомат 2 подается на силовой блок 3, предназначенный для преобразования переменного напряжения в постоянное напряжение, величина которого может регулироваться. Напряжение силового блока через шунт 4 и твердотельное реле 32 подается на защищаемый трубопровод и анод для создания защитного потенциала. Величина защитного потенциала замеряется измерителем защитного поляризационного потенциала 5, усиливается высокоомным усилителем 25 и через открытый второй 29 ключ поступает на первый 22, второй 23 и третий 24 блоки сравнения потенциала. На первом 22 блоке сравнения потенциала его значение сравнивается с заданным, поступающим от первого 14 задатчика потенциала, рассогласование подается на управляющий вход силового блока 3, в результате чего поддерживается требуемое значение защитного потенциала, чем обеспечивается адаптация к изменению во времени электрического потенциала в районе пролегания трубопровода. Второй 23 и третий 24 блоки сравнения потенциала со вторым 15 и третьим 16 задатчиками потенциала предназначены для контроля выхода защитного потенциала за установленные нижний и верхний допустимые пределы. При выходе за допустимые пределы сигналы со второго 23 или третьего 24 блоков сравнения потенциала через многовходовой элемент «ИЛИ» 26 с логикой триггера Шмидта по каждому входу поступают на модуль сотовой связи 33 с набором информационных входов и выходов и затем через сотовую связь на диспетчерский пункт (на фиг.1 не показан).

Превышение заданных значений защитного тока и напряжения контролируется посредством шунта 4, датчика тока 6, датчика напряжения 7, сигналы с которых сравниваются с заданными от первого 8 задатчика тока и задатчика напряжения 10 на первом 17 блоке сравнения тока и блоке сравнения напряжения 19 соответственно. При превышении заданных значений тока и напряжения на первом 17 блоке сравнения тока и блоке сравнения напряжения 19 вырабатываются сигналы, которые через многовходовой элемент «ИЛИ» 26 поступают на модуль сотовой связи 33. В случае значительного превышения защитного тока, установленного вторым 9 задатчиком тока, на выходе второго 18 блока сравнения тока вырабатывается сигнал отключения силового блока 3, который одновременно подается на модуль сотовой связи 33 с набором информационных входов и выходов.

Делитель 11 служит для расчета сопротивления нагрузки, сигнал с его выхода поступает на первый 20 и второй 21 блоки сравнения сопротивления, где сравнивается с заданными значениями от первого 12 и второго 13 задатчиков сопротивления, и в случае превышения допустимых пределов, сигналы о превышении через многовходовой элемент «ИЛИ» 26 поступают на модуль сотовой связи 33.

Для измерения поляризационного потенциала при снятии защитного напряжения с адаптивной станции катодной защиты трубопроводов от коррозии от модуля сотовой связи 33 подается сигнал на одновибратор 27. Одновибратор 27 вырабатывает короткий импульс, на время действия которого твердотельное реле 32 прерывает подачу напряжения на защищаемый трубопровод, одновременно открывается первый 28 ключ и закрывается второй 29 ключ, управляемый через инвертор 30. В результате набор значений поляризационного потенциала записывается в модуле памяти 31, откуда после окончания импульса, поступающего от одновибратора 27, передается на диспетчерский пункт через модуль сотовой связи 33. По окончании действия импульса от одновибратора 27 адаптивная станция катодной защиты трубопроводов от коррозии возвращается в режим защиты трубопроводов от коррозии.

Таким образом, адаптивная станция катодной защиты трубопроводов от коррозии обеспечивает повышение эффективности защиты трубопроводов от коррозии путем непрерывного контроля нахождения технологических параметров устройства в допустимых пределах и выработки сигналов аварийной работы при их нарушении с передачей информации по сотовой связи на диспетчерский пункт.