СИСТЕМА КОНТРОЛЯ И ЗАЩИТЫ ТРУБОПРОВОДОВ ОТ КОРРОЗИИ Российский патент 2003 года по МПК F16L58/00 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей, химической промышленностям и может быть использовано при эксплуатации трубопроводов.

Известно устройство для дозирования жидкости /а.с. СССР 1224588, МПК⁷ G 01 F 11/00, 1986 г./, содержащее блок управления, насос-дозатор, выход которого соединен с входом клапана, причем датчик числа ходов насоса-дозатора подключен к входу блока управления.

К недостаткам этого устройства относятся:
- отсутствие оперативного контроля результатов подачи ингибитора, что снижает эффективность работы системы;
- невысокий коэффициент использования ингибитора вследствие отсутствия оперативного контроля, из-за чего возникает повышенный расход дорогостоящего ингибитора.

Прототипом разрабатываемого устройства является система контроля и защиты газопроводов от коррозии /а.с. СССР 1386785, МПК⁷ F 16 L 58/00, 1988 г./, содержащая устройство для ввода ингибитора и камеру контроля коррозии и наводораживания, в которой размещены образцы-свидетели коррозии, водородные зонды и патрубки для отбора транспортируемой среды. С целью повышения эффективности защиты камера контроля выполнена по меньшей мере в виде двух последовательно состыкованных трубных блоков, один из которых снабжен конденсатосборником с автоматическим отводом конденсата, а в следующем по ходу среды блоке установлено дополнительное устройство для ввода ингибитора.

К недостаткам данного устройства относятся:
- применение повышенной дозировки ингибитора и соответственно его высокий расход для предотвращения коррозии трубопроводов;
- отсутствие оперативного контроля результатов подачи ингибитора, что снижает эффективность работы системы;
- невысокий коэффициент использования ингибитора вследствие отсутствия автоматического контроля, из-за чего возникает повышенный расход дорогостоящего ингибитора;
- отсутствие подачи ингибитора при малых скоростях коррозии, что обуславливает недостаточный контроль процесса коррозии.

Задачей изобретения является повышение эффективности защиты трубопроводов от коррозии за счет соблюдения оптимальной подачи ингибитора и соответственно повышение степени использования ингибитора.

Поставленная задача решается за счет того, что система контроля и защиты трубопроводов от коррозии, содержащая объект управления - трубопровод, от двух до восьми независимых каналов управления, каждый из которых содержит датчик скорости коррозии, содержащий коррозионно-измерительный преобразователь и устройство сопряжения сигналов датчика, и исполнительное устройство для ввода ингибитора, содержащее дозатор и устройство сопряжения сигналов дозатора. В отличии от прототипа в каждый канал системы введен микроконтроллер, соединенный с устройством управления, обработки и хранения информации - ЭВМ через радиорелейное устройство связи.

Существо изобретения поясняется чертежами,где на фиг.1 показана блок-схема системы контроля и защиты трубопроводов от коррозии; на фиг.2 - последовательность операций работы канала системы; на фиг.3 показан график зависимости скорости коррозии от расхода ингибитора.

Согласно блок схеме системы контроля и защиты трубопроводов от коррозии, приведенной на фиг.1, она содержит трубопровод 1, представляющий собой объект управления системы. В зависимости от протяженности трубопровод 1 содержит от двух до восьми независимых каналов управления, каждый из которых содержит датчик скорости коррозии 2, исполнительное устройство для ввода ингибитора 3, микроконтроллер 4. Радиорелейное устройство связи 5 является промежуточным звеном между каналом и устройством управления, обработки и хранения информации - ЭВМ 6.

В состав исполнительного устройства для ввода ингибитора 3 входит дозатор 7, представляющий собой электромагнитный клапан, и устройство сопряжения сигналов дозатора 8.

Датчик скорости коррозии состоит из коррозионно-измерительного преобразователя 9 /а.с. СССР 1808124, МПК⁷ G 01 N 17/02, 1993 г./ и устройства сопряжения сигналов - датчика 10.

Система контроля и защиты трубопровода от коррозии работает следующим образом.

Датчик скорости коррозии 2, представляющий собой канал обратной связи системы автоматического управления, осуществляет измерение скорости коррозии V_к методом поляризационного сопротивления. При движении коррозионно-агрессивной жидкости по трубопроводу 1 на электродах коррозионно-измерительного преобразователя 9, запитываемых от источника постоянного тока - ΔI, возникает коррозионный потенциал - ΔЕ.

В результате этой электрохимической реакции на электродах происходит изменение поляризационного сопротивления - R_п. Поляризационное сопротивление может быть найдено как отношение смещения потенциала или поляризации электрода к величине пропущенного внешнего тока, т.е.

Измеренный сигнал ΔЕ, пропорциональный скорости коррозии, в устройстве сопряжения сигналов датчика 10 усиливается, преобразуется в цифровой код и далее поступает в микроконтроллер 4.

Микроконтроллер выполняет следующие функции:
- выполняет обработку сигналов, получаемых от устройства управления, обработки и хранения информации - ЭВМ 6;
- выполняет передачу информации в устройство управления, обработки и хранения информации - ЭВМ для осуществления оперативного контроля;
- опрашивает через определенный интервал времени датчик скорости коррозии (1 мин);
- в зависимости от величины скорости коррозии выдает управляющий сигнал в устройство сопряжения сигналов дозатора 8, где управляющий сигнал усиливается, преобразуется из цифрового кода в аналоговый сигнал и поступает на дозатор 7.

Микроконтроллер, как основной элемент канала системы, реализует последовательность операций работы канала системы контроля и защиты трубопроводов от коррозии, представленной на фиг.2, где
V_к - скорость коррозии;
V_кр- скорость коррозии критическая;
V_кор1 - нижняя граница оптимальной скорости коррозии;
V_кор2 - верхняя граница оптимальной скорости коррозии;
N_i - число импульсов, подаваемых на дозатор.

Последовательность операций обеспечивает поддержание скорости коррозии в определенном оптимальном диапазоне значений от V_кор1 до V_кор2.

Радиорелейное устройство связи 5 осуществляет дистанционный обмен информацией между устройством управления, обработки и хранения информации - ЭВМ и микроконтроллером.

Устройство управления, обработки и хранения информации - ЭВМ обеспечивает:
- хранение и накопление информации о работе отдельных блоков системы и системы в целом;
- интерфейс оператора и системы;
- ввод начальных уставок (тип ингибитора, V_кор1, V_кор2 и V_пр);
- управление микроконтроллером (вкл/выкл микроконтроллера, аварийное отключение);
- выполнение оперативного контроля (неисправность дозатора, датчика, канала, кончился ингибитор и т.д.);
- выдачу информации о состоянии объекта управления (на сколько прокорродировал трубопровод).

Итак, предложенная система контроля и защиты трубопроводов от коррозии, благодаря автоматическому управлению, построенному на основе применения информационного канала обратной связи, позволяет обеспечивать повышение точности дозировки ингибитора и уменьшение его расхода. Предлагаемая система позволяет учесть нестабильность свойств и характеристик транспортируемой среды, таких как температура, химический состав, скорость движения и изменение режимов перекачки, которые влияют на скорость коррозии. Это позволяет повысить эффективность работы системы, а также обеспечивает получение стабильных результатов обработки, повышает степень использования ингибитора. На фиг.3 графически показано, что при достижении расхода ингибитора Q_кр, дальнейшее увеличение его расхода неэффективно, так как скорость коррозии будет оставаться на прежнем уровне /Рахманкулов Д.Л., Бугай Д.Е., Габитов А.И., Голубев М. В. , Лаптев А.Б., Калимуллин А.А. Ингибиторы коррозии. Том 1. Основы теории и практики применения. - Уфа: "Реактив", 1997. - стр. 184-187/. Система обеспечивает осуществление оперативного контроля за коррозионным состоянием трубопровода и расходом ингибитора.

Изобретение относится к строительству и используется при сооружении и эксплуатации трубопроводов нефтегазодобывающей и химической промышленности. В системе контроля и защиты трубопроводов от коррозии объектом управления является трубопровод. Система содержит от двух до восьми независимых каналов управления, каждый из которых снабжен датчиком скорости коррозии, содержащим коррозионно-измерительный преобразователь и устройство сопряжения сигналов датчика, а также исполнительным устройством для ввода ингибитора, содержащим дозатор и устройство сопряжения сигналов дозатора. В каждый канал системы введен микроконтроллер, соединенный с устройством управления, обработки и хранения информации - ЭВМ через радиорелейное устройство связи. Повышает эффективность защиты трубопроводов от коррозии. 3 ил.

Система контроля и защиты трубопроводов от коррозии, содержащая объект управления - трубопровод, от двух до восьми независимых каналов управления, каждый из которых содержит датчик скорости коррозии, содержащий коррозионно-измерительный преобразователь и устройство сопряжения сигналов датчика, и исполнительное устройство для ввода ингибитора, содержащее дозатор и устройство сопряжения сигналов дозатора, отличающаяся тем, что в каждый канал системы введен микроконтроллер, соединенный с устройством управления, обработки и хранения информации - ЭВМ через радиорелейное устройство связи.