RU106619U1

RU106619U1 - DEVICE FOR CATHODE PROTECTION OF PIPELINES FROM CORROSION

Info

Publication number: RU106619U1
Application number: RU2011103889/02U
Authority: RU
Inventors: Виктор Вячеславович Артемьев; Валерий Павлович Мешалкин; Николай Кузьмич Попов; Андрей Анатольевич Игнатьев; Владимир Михайлович Панарин; Геннадий Юрьевич Царьков; Михаил Владимирович Панарин; Илья Васильевич Семин; Вадим Алексеевич Чичилин
Priority date: 2011-02-04
Filing date: 2011-02-04
Publication date: 2011-07-20

Abstract

Устройство катодной защиты трубопроводов от коррозии, содержащее вентильные разрядники, защитный автомат, силовой блок, датчик тока, датчик защитного поляризационного потенциала, отличающееся тем, что в него дополнительно введены первый и второй датчики сетевого напряжения, датчик выходного напряжения, силовой ключ, усилитель силового ключа, усилитель датчика защитного поляризационного потенциала, задатчики потенциала, выходного тока и напряжения, блоки сравнения потенциала, выходного тока и напряжения, первый, второй и третий аналоговые ключи, аналоговый сумматор, модуль сотовой связи с информационными аналоговыми и дискретными входами и выходами, причем вентильные разрядники через защитный автомат соединены с силовым блоком, положительный выход силового блока через силовой ключ соединен с анодом и первым входом датчика выходного напряжения, отрицательный выход силового блока через датчик тока соединен с защищаемым трубопроводом и вторым входом датчика выходного напряжения, входы первого датчика сетевого напряжения соединены с выходами вентильного разрядника, входы второго датчика сетевого напряжения соединены с выходами защитного автомата, выходы датчика тока, датчика выходного напряжения, первого и второго датчиков сетевого напряжения соединены с информационными аналоговыми входами модуля сотовой связи, выход датчика защитного поляризационного потенциала через усилитель соединен с информационным аналоговым входом модуля сотовой связи и вторым входом блока сравнения потенциала, информационные аналоговые выходы модуля сотовой связи соединены с первым входом аналогового сумматора и вх A device for cathodic protection of pipelines against corrosion, comprising valve arresters, a circuit breaker, a power unit, a current sensor, a protective polarization potential sensor, characterized in that the first and second network voltage sensors, an output voltage sensor, a power switch, a power switch amplifier are additionally introduced therein , amplifier of the protective polarization potential sensor, potential, output current and voltage adjusters, potential, output current and voltage comparison units, first, second and third analog keys, an analog adder, a cellular communication module with informational analogue and digital inputs and outputs, and the gate arresters through a circuit breaker connected to the power unit, the positive output of the power unit through the power key connected to the anode and the first input of the output voltage sensor, negative output of the power unit through a current sensor connected to the protected pipeline and the second input of the output voltage sensor, the inputs of the first network voltage sensor are connected to the outputs of the valve arrester, the inputs of the second network voltage sensor are connected to the outputs of the circuit breaker, the outputs of the current sensor, output voltage sensor, the first and second network voltage sensors are connected to the information analog inputs of the cellular communication module, the output of the protective polarization potential sensor through an amplifier is connected to the information analog input of the cellular communication module and the second input of the potential comparison unit, the information analog outputs of the cellular module are connected to the first input of the analog adder and

Description

Полезная модель относится к технике защиты от коррозии подземных металлических сооружений, а именно катодной зашиты металлических объектов, например трубопроводов, и может быть использована для защиты газопроводов и нефтепроводов.The invention relates to a technique for protecting against corrosion of underground metal structures, namely, cathodic protection of metal objects, such as pipelines, and can be used to protect gas pipelines and oil pipelines.

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).A device for cathodic protection of metal structures from corrosion, containing a power source, a control circuit made in the form of series-connected voltage boosters, an electronic switch and a voltage control unit, the input of the voltage boosters connected to a power source, and the output with the first input of the electronic key, the output of which is connected with the anode and the first input of the control unit, the output of which is connected to the second input of the electronic key, and the second input is connected to a power source (RF Patent No. 2041290, CL. G23F 13/00, 1 995).

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.The disadvantage of this device is that it does not provide continuous monitoring of the technological parameters of the corrosion protection of pipelines within acceptable limits and does not track possible manifestations of emergency situations with violation of the corrosion protection parameters.

Известна система катодной защиты, 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 (Патент РФ №2151218, Кл. G23F 13/02, 2003).A known cathodic protection system, which contains a transformer, a rectifier, the positive terminal of which is connected to the anode ground electrode, two silicon valves, two adjustable resistances, and the negative terminal of the rectifier is connected to the common point of the cathodes of silicon valves connected to each other, the anodes of which are connected to each of the protected structures through adjustable ballast resistances (RF Patent No. 2151218, Cl. 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.The disadvantage of this device is the lack of continuous automatic monitoring of the technological parameters of corrosion protection within the specified limits, which reduces the effectiveness of the protection of pipelines from corrosion.

Наиболее близким к полезной модели 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).Closest to the utility model is a cathodic protection system for pipelines against corrosion, including valve arresters, a circuit breaker, power block, shunt, protective polarization potential meter (RF Patent No. 2161663, Cl. G23F 13/02, 2001).

Недостатком устройства является низкая эффективность защиты трубопроводов от коррозии в виду возможных отклонений значений защитного потенциала, тока и напряжения от заданных величин, устанавливаемых дистанционно с непрерывным контролем технологических параметров защиты трубопроводов по сотовой связи.The disadvantage of this device is the low efficiency of protecting pipelines against corrosion in view of possible deviations of the values of the protective potential, current and voltage from predetermined values, set remotely with continuous monitoring of technological parameters for protecting pipelines via cellular communication.

Задачей полезной модели является повышение эффективности защиты трубопроводов от коррозии путем непрерывного дистанционного контроля технологических параметров защиты трубопроводов по сотовой связи с коррекцией значений защитного потенциала, тока и напряжения.The objective of the utility model is to increase the efficiency of protecting pipelines against corrosion through continuous remote monitoring of technological parameters for protecting pipelines via cellular communication with correction of values of protective potential, current and voltage.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство катодной защиты трубопроводов от коррозии, содержащее вентильные разрядники, защитный автомат, силовой блок, датчик тока, датчик защитного поляризационного потенциала, дополнительно введены первый и второй датчики сетевого напряжения, датчик выходного напряжения, силовой ключ, усилитель силового ключа, усилитель датчика защитного поляризационного потенциала, задатчики потенциала, выходного тока и напряжения, блоки сравнения потенциала, выходного тока и напряжения, первый, второй и третий аналоговые ключи, аналоговый сумматор, модуль сотовой связи с информационными аналоговыми и дискретными входами и выходами, причем вентильные разрядники через защитный автомат соединены с силовым блоком, положительный выход силового блока через силовой ключ соединен с анодом и первым входом датчика выходного напряжения, отрицательный выход силового блока через датчик тока соединен с защищаемым трубопроводом и вторым входом датчика выходного напряжения, входы первого датчика сетевого напряжения соединены с выходами вентильного разрядника, входы второго датчика сетевого напряжения соединены с выходами защитного автомата, выходы датчика тока, датчика выходного напряжения, первого и второго датчиков сетевого напряжения соединены с информационными аналоговыми входами модуля сотовой связи, выход датчика защитного поляризационного потенциала через усилитель соединен с информационным аналоговым входом модуля сотовой связи и вторым входом блока сравнения потенциала, информационные аналоговые выходы модуля сотовой связи соединены с первым входом аналогового сумматора и входами задатчиков потенциала, выходного тока и напряжения, выходы которых соединены с первыми входами блоков сравнения потенциала, выходного тока и напряжения, вторые входы блоков выходного тока и напряжения соединены с выходами датчиков тока и выходного напряжения, выходы блоков сравнения потенциала, выходного тока и напряжения через первый, второй и третий аналоговые ключи соединены с входами аналогового сумматора, управляющие входы первого, второго и третьего аналоговых ключей соединены с информационными дискретными выходами модуля сотовой связи, выход аналогового сумматора соединен с управляющим входом силового блока, аварийный выход которого соединен с информационным дискретным входом модуля сотовой связи.This goal is achieved by the fact that the first and second network voltage sensors, an output voltage sensor, a power switch, a power amplifier are additionally introduced into the cathodic protection system for pipelines against corrosion, containing valve arresters, a circuit breaker, a power unit, a current sensor, a protective polarization potential sensor a key, an amplifier for a protective polarization potential sensor, potential, output current and voltage detectors, potential, output current and voltage comparison units, first, second, and t there are analog keys, an analog adder, a cellular communication module with informational analog and digital inputs and outputs, with valve arresters connected through a circuit breaker to the power unit, the positive output of the power unit through the power switch connected to the anode and the first input of the output voltage sensor, negative output of the power unit through a current sensor is connected to the protected pipeline and the second input of the output voltage sensor, the inputs of the first network voltage sensor are connected to the outputs of the valve arrester, the inputs of the second network voltage sensor are connected to the outputs of the circuit breaker, the outputs of the current sensor, the output voltage sensor, the first and second network voltage sensors are connected to the information analog inputs of the cellular communication module, the output of the protective polarization potential sensor is connected through the amplifier to the information analog input of the cellular module the connection and the second input of the potential comparison unit, the information analog outputs of the cellular module are connected to the first input of the analog sou the matator and the inputs of the potential, output current and voltage adjusters, the outputs of which are connected to the first inputs of the potential, output current and voltage comparison units, the second inputs of the output current and voltage units are connected to the outputs of the current and output voltage sensors, the outputs of the potential and output comparison units and voltage through the first, second and third analog switches are connected to the inputs of the analog adder, the control inputs of the first, second and third analog switches are connected to the digital information outputs odes of the cellular communication module, the output of the analog adder is connected to the control input of the power unit, the emergency output of which is connected to the digital information input of the cellular communication module.

На фигуре представлена схема устройства катодной защиты трубопроводов от коррозии.The figure shows a diagram of the cathodic protection of pipelines against corrosion.

Устройство катодной защиты трубопроводов от коррозии содержит вентильные разрядники 1, защитный автомат 2, силовой блок 3, датчик тока 4, датчик защитного поляризационного потенциала 5, первый 6 и второй 7 датчики сетевого напряжения, датчик выходного напряжения 8, силовой ключ 9, усилитель силового ключа 10, усилитель датчика защитного поляризационного потенциала 11, задатчики потенциала 12, выходного тока 13 и напряжения 14, блоки сравнения потенциала 15, выходного тока 16 и напряжения 17, первый 18, второй 19 и третий 20 аналоговые ключи, аналоговый сумматор 21, модуль сотовой связи 22 с информационными аналоговыми и дискретными входами и выходами.The device for cathodic protection of pipelines against corrosion contains valve arresters 1, a circuit breaker 2, a power unit 3, a current sensor 4, a protective polarization potential sensor 5, the first 6 and second 7 line voltage sensors, an output voltage sensor 8, a power switch 9, a power switch amplifier 10, the amplifier of the protective polarization potential sensor 11, the potential 12, output current 13 and voltage 14 adjusters, potential comparison units 15, output current 16 and voltage 17, the first 18, the second 19 and the third 20 analog keys, an analog sum ATOR 21, mobile unit 22 with information analog and digital inputs and outputs.

Устройство катодной защиты трубопроводов от коррозии работает следующим образом.Device cathodic protection of pipelines from corrosion works as follows.

Сетевое напряжение питания устройства катодной защиты трубопроводов от коррозии через вентильные разрядники 1 и защитный автомат 2 подается на силовой блок 3, предназначенный для преобразования переменного напряжения в постоянное, величина которого регулируется посредством изменения напряжения на управляющем входе. Напряжение силового блока через датчик тока 4 и силовой ключ 9 подается на защищаемый трубопровод и анод для создания защитного потенциала. Информация о текущих параметрах, обеспечивающих защиту трубопровода от коррозии с датчика защитного поляризационного потенциала 5 через усилитель 11, датчика тока 4, датчика выходного напряжения 8 подается на модуль сотовой связи 22 и далее на диспетчерский пункт газораспределительной организации (на фиг. не показан). Так же передается информация о наличии сетевого напряжения и положении защитного автомата 2 с первого 6 и второго 7 датчиков сетевого напряжения.The mains voltage of the device for cathodic protection of pipelines from corrosion through valve arresters 1 and the circuit breaker 2 is supplied to the power unit 3, designed to convert AC voltage to DC, the value of which is regulated by changing the voltage at the control input. The voltage of the power unit through the current sensor 4 and the power switch 9 is supplied to the protected pipeline and the anode to create a protective potential. Information about the current parameters that protect the pipeline from corrosion from the protective polarization potential sensor 5 through the amplifier 11, the current sensor 4, the output voltage sensor 8 is supplied to the cellular communication module 22 and then to the gas control unit (not shown). Information on the presence of mains voltage and the position of the circuit breaker 2 from the first 6 and second 7 sensors of the mains voltage is also transmitted.

Устройство катодной защиты трубопроводов от коррозии может работать в четырех различных режимах, которые задаются через модуль сотовой связи 22 с информационными аналоговыми и дискретными входами и выходами.The cathodic corrosion protection device for pipelines can operate in four different modes, which are set via the cellular communication module 22 with information analog and discrete inputs and outputs.

В первом режиме работы, который является основным, производится стабилизация величины защитного потенциала. В этом режиме величина защитного потенциала подается на задатчик потенциала 12. Эта величина сравнивается с текущим значением, поступающим на блок сравнения потенциала 15 от датчика защитного поляризационного потенциала 5 через усилитель 11. В этом режиме открыт первый 18 аналоговый ключ и напряжение рассогласования через аналоговый сумматор 21 поступает на управляющий вход силового блока 3, в результате поддерживается заданное значение защитного потенциала.In the first mode of operation, which is the main one, the value of the protective potential is stabilized. In this mode, the value of the protective potential is supplied to the potential adjuster 12. This value is compared with the current value supplied to the potential comparison unit 15 from the protective polarization potential sensor 5 through the amplifier 11. In this mode, the first 18 analog switch is open and the error voltage through the analog adder 21 arrives at the control input of the power unit 3, as a result, the set value of the protective potential is maintained.

Во втором режиме работы производится стабилизация величины выходного защитного тока. В этом режиме заданная величина выходного тока подается на задатчик тока 13. Эта величина сравнивается с текущим значением тока, поступающим на блок сравнения тока 16 от датчика тока 4. В этом режиме открыт второй 19 аналоговый ключ и величина рассогласования через аналоговый сумматор 21 поступает на управляющий вход силового блока 3, в результате поддерживается заданное значение выходного тока.In the second mode of operation, the value of the output protective current is stabilized. In this mode, the set value of the output current is supplied to the current setter 13. This value is compared with the current value of the current supplied to the current comparison unit 16 from the current sensor 4. In this mode, the second analog key 19 is open and the mismatch value through the analog adder 21 is supplied to the control the input of the power unit 3, as a result, the set value of the output current is maintained.

В третьем режиме работы стабилизируется величина выходного напряжения. В этом режиме заданная величина выходного напряжения подается на задатчик напряжения 14. Эта величина сравнивается с текущим значением выходного напряжения, поступающим на блок сравнения выходного напряжения 17 от датчика выходного напряжения 8. В этом режиме открыт третий 20 аналоговый ключ и величина рассогласования через аналоговый сумматор 21 поступает на управляющий вход силового блока 3, в результате поддерживается заданное значение выходного напряжения.In the third mode of operation, the output voltage is stabilized. In this mode, the set value of the output voltage is supplied to the voltage adjuster 14. This value is compared with the current value of the output voltage supplied to the output voltage comparison unit 17 from the output voltage sensor 8. In this mode, the third 20 analog switch is open and the error value through the analog adder 21 arrives at the control input of the power unit 3, as a result, the set value of the output voltage is maintained.

В четвертом режиме управление силовым блоком 3 производится вручную через информационный аналоговый выход модуля сотовой связи 22, сигнал с которого через аналоговый сумматор 21 поступает непосредственно на управляющий вход силового блока 3, в результате дистанционно устанавливается требуемые параметры работы устройства. При этом первый 18, второй 19 и третий 20 аналоговые ключи закрыты. Силовой ключ 9 и усилитель силового ключа 10 предназначены для дистанционного отключения силового блока 3.In the fourth mode, the power unit 3 is controlled manually through the information analog output of the cellular communication module 22, the signal from which through the analog adder 21 is fed directly to the control input of the power unit 3, as a result, the required device operation parameters are remotely set. In this case, the first 18, second 19 and third 20 analog keys are closed. The power switch 9 and the amplifier of the power switch 10 are designed to remotely disable the power unit 3.

Таким образом, устройство катодной защиты трубопроводов от коррозии обеспечивает повышение эффективности защиты путем поддержания заданных значений защитного потенциала, тока и напряжения, а также непрерывного дистанционного контроля по сотовой связи технологических параметров защиты трубопроводов.Thus, the cathodic protection of pipelines against corrosion provides increased protection by maintaining the specified values of the protective potential, current and voltage, as well as continuous remote control via cellular communication of technological parameters of pipeline protection.

Claims

A device for cathodic protection of pipelines against corrosion, comprising valve arresters, a circuit breaker, a power unit, a current sensor, a protective polarization potential sensor, characterized in that the first and second network voltage sensors, an output voltage sensor, a power switch, a power switch amplifier are additionally introduced therein , amplifier of the protective polarization potential sensor, potential, output current and voltage adjusters, potential, output current and voltage comparison units, first, second and third analog keys, an analog adder, a cellular communication module with informational analog and digital inputs and outputs, with valve arresters connected to the power block through a circuit breaker, a positive output of the power block through a power key connected to the anode and the first input of the output voltage sensor, negative output of the power block through a current sensor connected to the protected pipeline and the second input of the output voltage sensor, the inputs of the first network voltage sensor are connected to the outputs of the valve arrester, the inputs of the second network voltage sensor are connected to the outputs of the circuit breaker, the outputs of the current sensor, the output voltage sensor, the first and second network voltage sensors are connected to the information analog inputs of the cellular communication module, the output of the protective polarization potential sensor through an amplifier is connected to the information analog input of the cellular communication module and the second input of the potential comparison unit, the information analog outputs of the cellular module are connected to the first input of the analog adder and dams of potential, output current and voltage adjusters, the outputs of which are connected to the first inputs of the potential, output current and voltage comparison blocks, the second inputs of the output current and voltage blocks are connected to the outputs of the current and output voltage sensors, the outputs of the potential, output current and voltage comparison blocks through the first, second and third analog keys are connected to the inputs of the analog adder, the control inputs of the first, second and third analog keys are connected to the digital information outputs of the module cellular communication, the output of the analog adder is connected to the control input of the power unit, the emergency output of which is connected to the digital information input of the cellular communication module.