система автоматической коррекции работы станций катодной защиты

Формула изобретения

Система автоматической коррекции работы станций катодной защиты, содержащая первую управляемую станцию катодной защиты, первый задатчик величины начального защитного потенциала, первый электрод сравнения, первый блок коррекции потенциала, отличающаяся тем, что дополнительно введены вторая управляемая станция катодной защиты, второй задатчик величины начального защитного потенциала, второй блок коррекции потенциала, линия связи, первый, второй и третий датчики коррозии, второй и третий электроды сравнения, первый, второй и третий задатчики величины текущего потенциала по длине защищаемого трубопровода, первый, второй, третий и четвертый блоки сравнения текущих потенциалов по длине трубы, первый, второй и третий задатчики величины текущей коррозии, первый, второй и третий интеграторы, первый, второй, третий и четвертый блоки сравнения текущей коррозии по длине трубы, первый, второй и третий масштабирующие усилители по потенциалу, первый, второй и третий масштабирующие усилители по коррозии, сумматор потенциалов, сумматор текущей коррозии, задатчик потенциала удаленной точки, блок сравнения потенциала удаленной точки, первый и второй инверторы, причем выходы первого и второго задатчиков величины начального защитного потенциала соединены с управляющими входами первой и второй управляемых станций катодной защиты соответственно, выходы первого, второго и третьего электродов сравнения через линию связи соединены с первыми входами первого, второго и третьего блоков сравнения текущих потенциалов по длине трубы, вторые входы которых соединены с выходами первого, второго и третьего задатчиков величины текущего потенциала по длине защищаемого трубопровода, выходы первого, второго и третьего датчиков коррозии через линию связи соединены с первыми входами первого, второго и третьего блоков сравнения текущей коррозии по длине трубы, вторые входы которых соединены через первый, второй и третий интеграторы с выходами первого, второго и третьего задатчиков величины текущей коррозии, выходы первого, второго и третьего блоков сравнения текущих потенциалов по длине трубы через первый, второй и третий масштабирующие усилители по потенциалу соединены с входами сумматора потенциалов, выходы первого, второго и третьего блоков сравнения текущей коррозии по длине трубы через первый, второй и третий масштабирующие усилители по коррозии соединены с входами сумматора текущей коррозии, выходы первого и второго масштабирующих усилителей по потенциалу соединены с первым и вторым входами четвертого блока сравнения текущих потенциалов по длине трубы, выходы первого и второго масштабирующих усилителей по коррозии соединены с первым и вторым входами четвертого блока сравнения текущей коррозии по длине трубы, выход третьего масштабирующего усилителя по потенциалу соединен с первым входом блока сравнения потенциала удаленной точки, второй вход которого соединен с задатчиком потенциала удаленной точки, выходы сумматора потенциалов, сумматора текущей коррозии, блока сравнения потенциала удаленной точки через линию связи и первый и второй блоки коррекции потенциала соединены с корректирующими входами первой и второй управляемых станций катодной защиты, выходы четвертого блока сравнения текущих потенциалов по длине трубы и четвертого блока сравнения текущей коррозии по длине трубы через линию связи и первый блок коррекции потенциала соединены с корректирующим входом первой управляемой станции катодной защиты непосредственно, а с корректирующим входом второй управляемой станции катодной защиты через первый и второй инверторы соответственно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области защиты от коррозии и может быть использовано для контроля процесса коррозионной защиты и автоматической коррекции величины защитного потенциала по длине трубопровода для его эффективной защиты.

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 13/00, 2003).

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

Известно устройство катодной защиты, 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 со вторым входом электронного ключа, а второй вход подключен к источнику питания (Патент РФ № 2041290, Кл. G23F 13/00, 1995).

Недостатком устройства является низкая эффективность защиты трубопроводов от коррозии из-за возможных отклонений значений защитного потенциала по длине трубопровода.

Известна 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 ввиду возможных отклонений значений защитного потенциала по длине трубопровода, приводящих к нарушению процесса коррозионной защиты и выходу величины защитного потенциала за допустимые пределы.

Наиболее близким является устройство катодной защиты от коррозии, содержащее трансформатор, выпрямитель, электрод сравнения, задатчик величины начального защитного потенциала, блок коррекции потенциала (Патент РФ № 2394943, Кл. C23F 13/02, 2010).

Недостатком устройства является низкая эффективность защиты трубопроводов от коррозии ввиду возможных отклонений значений защитного потенциала по длине трубопровода, приводящих к нарушению процесса коррозионной защиты и выходу величины защитного потенциала за допустимые пределы.

Задачей изобретения является повышение эффективности защиты трубопроводов от коррозии путем автоматической коррекции возможных отклонений значений защитного потенциала по длине трубопровода и поддержки величины защитного потенциала в допустимых пределах.

Поставленная цель достигается тем, что в систему автоматической коррекции работы станций катодной защиты, содержащую первую управляемую станцию катодной защиты, первый задатчик величины начального защитного потенциала, первый электрод сравнения, первый блок коррекции потенциала, дополнительно введены вторая управляемая станция катодной защиты, второй задатчик величины начального защитного потенциала, второй блок коррекции потенциала, линия связи, первый, второй и третий датчики коррозии, второй и третий электрод сравнения, первый, второй и третий задатчики величины текущего потенциала по длине защищаемого трубопровода, первый, второй, третий и четвертый блоки сравнения текущих потенциалов по длине трубы, первый, второй и третий задатчики величины текущей коррозии, первый, второй и третий интеграторы, первый, второй, третий и четвертый блоки сравнения текущей коррозии по длине трубы, первый, второй и третий масштабирующие усилители по потенциалу, первый, второй и третий масштабирующие усилители по коррозии, сумматор потенциалов, сумматор текущей коррозии, задатчик потенциала удаленной точки, блок сравнения потенциала удаленной точки, первый и второй инверторы, причем выходы первого и второго задатчиков величины начального защитного потенциала соединены с управляющими входами первой и второй управляемых станций катодной защиты соответственно, выходы первого, второго и третьего электродов сравнения через линию связи соединены с первыми входами первого, второго и третьего блоков сравнения текущих потенциалов по длине трубы, вторые входы которых соединены с выходами первого, второго и третьего задатчиков величины текущего потенциала по длине защищаемого трубопровода, выходы первого, второго и третьего датчиков коррозии через линию связи соединены с первыми входами первого, второго и третьего блоков сравнения текущей коррозии по длине трубы, вторые входы которых соединены через первый, второй и третий интеграторы с выходами первого, второго и третьего задатчиков величины текущей коррозии, выходы первого, второго и третьего блоков сравнения текущих потенциалов по длине трубы через первый, второй и третий масштабирующие усилители по потенциалу соединены с входами сумматора потенциалов, выходы первого, второго и третьего блоков сравнения текущей коррозии по длине трубы через первый, второй и третий масштабирующие усилители по коррозии соединены с входами сумматора текущей коррозии, выходы первого и второго масштабирующих усилителей по потенциалу соединены с первым и вторым входами четвертого блока сравнения текущих потенциалов по длине трубы, выходы первого и второго масштабирующих усилителей по коррозии соединены с первым и вторым входами четвертого блока сравнения текущей коррозии по длине трубы, выход третьего масштабирующего усилителя по потенциалу соединен с первым входом блока сравнения потенциала удаленной точки, второй вход которого соединен с задатчиком потенциала удаленной точки, выходы сумматора потенциалов, сумматора текущей коррозии, блока сравнения потенциала удаленной точки через линию связи и первый и второй блоки коррекции потенциала соединены с корректирующими входами первой и второй управляемых станций катодной защиты, выходы четвертого блока сравнения текущих потенциалов по длине трубы и четвертого блока сравнения текущей коррозии по длине трубы через линию связи и первый блок коррекции потенциала соединены с корректирующим входом первой управляемой станции катодной защиты непосредственно, а с корректирующим входом второй управляемой станции катодной защиты через первый и второй инверторы соответственно.

На фигуре представлена структурная схема системы автоматической коррекции работы станций катодной защиты.

Система автоматической коррекции работы станций катодной защиты содержит первую 1 и вторую 2 управляемые станции катодной защиты, первый 3 и второй 4 задатчики величины начального защитного потенциала, первый 5 и второй 6 электроды сравнения, первый 7 и второй 8 блоки коррекции потенциала, линию связи 9, первый 10, второй 11 и третий 12 датчики коррозии, третий 13 электрод сравнения, первый 14, второй 15 и третий 16 задатчики величины текущего потенциала по длине защищаемого трубопровода, первый 17, второй 18 и третий 19 блоки сравнения текущих потенциалов по длине трубы, первый 20, второй 21 и третий 22 задатчики величины текущей коррозии, первый 23, второй 24 и третий 25 интеграторы, первый 26, второй 27 и третий 28 блоки сравнения текущей коррозии по длине трубы, первый 29, второй 30 и третий 31 масштабирующие усилители по потенциалу, первый 32, второй 33 и третий 34 масштабирующие усилители по коррозии, сумматор потенциалов 35, сумматор текущей коррозии 36, задатчик потенциала удаленной точки 37, блок сравнения потенциала удаленной точки 38, четвертый 39 блок сравнения текущих потенциалов по длине трубы, первый 40 инвертор, четвертый 41 блок сравнения текущей коррозии по длине трубы, второй 42 инвертор.

Система автоматической коррекции работы станций катодной защиты работает следующим образом.

Первая 1 и вторая 2 управляемые станции катодной защиты формируют защитный потенциал по длине защищаемого участка газопровода. Величины защитного потенциала изначально задаются первым 3 и вторым 4 задатчиками величин начального защитного потенциала. Однако распределение защитного потенциала вдоль защищаемого газопровода может быть неравномерным, и отдельные участки, часто наиболее удаленные от станций катодной защиты, могут оказаться под воздействием коррозионных сил. В связи с этим на участках полной длины трубы определяются точки, в которых устанавливаются первый 5, второй 6 и третий 13 электроды сравнения, первый 10, второй 11 и третий 12 датчики коррозии для оценки коррозии каждого участка трубы. В результате по длине защищаемого участка снимается информация о величине коррозии и защитного потенциала, которая через линию связи 9 передается на первый 17, второй 18 и третий 19 блоки сравнения текущих потенциалов по длине трубы и первый 26, второй 27 и третий 28 блоки сравнения текущей коррозии по длине трубы. Величина коррозии сравнивается с допустимой величиной на текущее время посредством первого 20, второго 21 и третьего 22 задатчиков величины текущей коррозии и первого 23, второго 24 и третьего 25 интеграторов. В результате на выходах первого 32, второго 33 и третьего 34 масштабирующих усилителей по коррозии формируется сигнал рассогласования по величине коррозии в каждой точке участка защищаемого трубопровода.

Аналогично величина защитного потенциала на каждом участке газопровода сравнивается посредством первого 17, второго 18 и третьего 19 блоков сравнения текущих потенциалов по длине трубы, к которым подключены дополнительно первый 14, второй 15 и третий 16 задатчики величины текущего потенциала по длине защищаемого трубопровода. В результате на выходах первого 29, второго 30 и третьего 31 масштабирующих усилителей по потенциалу формируются сигналы рассогласования по величине потенциала в каждой точке участка защищаемого газопровода.

Суммарное значение отклонения потенциалов от заданного значения формируется на сумматоре потенциалов 35 и через линию связи 9 подается на первый 7 и второй 8 блоки коррекции потенциала первой 1 и второй 2 управляемых станций катодной защиты. Аналогично на сумматоре текущей коррозии 36 формируется суммарное значение отклонения величины коррозии от допускаемого значения и это значение также через линию связи 9 подается на первый 7 и второй 8 блоки коррекции потенциала первой 1 и второй 2 управляемых станций катодной защиты. В результате вдоль всего участка защищаемого газопровода поддерживаются заданные значения защитных потенциалов, которые не позволяют превысить допустимое значение коррозии газопровода.

Большое значение имеет равномерное распределение защитного потенциала по длине газопровода с симметричной нагрузкой станций катодной защиты. Для этого величины защитных потенциалов с двух крайних точек измерения газопровода поступают на четвертый 39 блок сравнения текущих потенциалов по длине трубы, с выхода которого напряжение коррекции симметрии защитных потенциалов подается через линию связи 9 на первый 7 блок коррекции потенциала первой 1 управляемой станции катодной защиты непосредственно, а на второй 8 блок коррекции потенциала второй 2 управляемой станции катодной защиты через первый 40 инвертор.

Для равномерной защиты газопровода от коррозии значения величин коррозии в двух крайних точек измерения газопровода поступают четвертый 41 блок сравнения текущей коррозии по длине трубы, с выхода которого напряжение коррекции симметрии защиты от коррозии подается через линию связи 9 на первый 7 блок коррекции потенциала первой 1 управляемой станции катодной защиты непосредственно, а на второй 8 блок коррекции потенциала второй 2 управляемой станции катодной защиты через второй 42 инвертор.

В результате обеспечивается симметричная нагрузка станций катодной защиты и требуемый уровень защиты от коррозии.

В наиболее удаленной от станций катодной защиты точке измерения величина защитного потенциала может снижаться до недопустимого уровня. Для предотвращения этого на блоке сравнения потенциала удаленной точки 38 производится сравнение потенциала в наиболее удаленной точке с величиной, установленной задатчиком потенциала удаленной точки 37. В случае если потенциал в удаленной точке ниже заданного значения, на выходе блока сравнения потенциала удаленной точки 38 формируется сигнал на увеличение потенциала, который подается через линию связи 9, первый 7 и второй 8 блоки коррекции потенциала одновременно на две управляемые станции катодной защиты, увеличивая синхронно защитный потенциал.

Таким образом, система автоматической коррекции работы станций катодной защиты обеспечивает надежную защиту газопровода посредством непрерывного контроля величины текущей коррозии и защитного потенциала на протяжении всего участка газопровода, формирования сигналов управления станциями катодной защиты для недопущения снижения защитного потенциала в самой удаленной точке ниже допустимого значения и симметрирования работы станций катодной защиты для поддержки равномерного распределения потенциала по всей длине газопровода.