ЭЛЕКТРОННЫЙ ДРЕНАЖ Российский патент 2005 года по МПК C23F13/04 

Настоящее изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты трубопроводов от блуждающих токов, вызываемых рельсовым электротранспортом.

Известно устройство для защиты трубопроводов, в частности газопроводов, от коррозии, вызываемой блуждающими токами, представляющее собой прямой (простой) дренаж (см. например, Н.Л. Стаскевич и др. «Справочник по газоснабжению и использованию газа». Л., Изд. «Недра», Ленинградское отделение, 1990 г., стр.195-196). Прямой дренаж содержит цепь, соединяющую между собой защищаемое от коррозии блуждающими токами сооружение (например, газопровод) и отсасывающий кабель и включающую регулировочный реостат, амперметр и предохранитель. Основной недостаток прямого дренажа состоит в невозможности его применения при использовании катодной защиты.

Наиболее близким к настоящему изобретению является широко применяемое в настоящее время устройство для защиты трубопроводов от вызываемой блуждающими токами коррозии, представляющее собой поляризованный дренаж (см., например, «Инструкцию по защите железнодорожных подземных сооружений от коррозии блуждающими токами», Департамент электрификации и электроснабжения Министерства путей сообщения Российской Федерации, М., Изд. «Трансиздат», 1999 г., стр.24-25). Поляризованный дренаж также содержит цепь, соединяющую между собой защищаемое от коррозии блуждающими токами сооружение (например, газопровод) и снабженный дифференциальным трансформатором рельс транспортного средства и включающую в себя балластный (регулировочный) резистор, поляризованный элемент (вентиль) и устройство для защиты от перегрузки. Основные недостатки поляризованного дренажа состоят в невозможности снятия излишнего отрицательного потенциала с трубопровода, в значительной протяженности во времени разряда емкости «рельс-трубопровод» при малых потенциалах блуждающих токов, в сложности подбора величины балластного резистора, поскольку при недостаточной его величине возможен выход из стоя поляризованного элемента на пиках тока дренажа.

Задача настоящего изобретения состоит в формировании новой схемы электронного дренажа, отвечающей современным требованиям к коррозионной защите размещенных в грунтах с различными свойствами (с кислотной или щелочной реакцией) трубопроводов (газопроводов).

Техническим результатом является возможность снятия с трубопровода излишнего отрицательного потенциала (т.е. электронный дренаж по настоящему изобретению представляет собой дренаж, применяемый в знакопеременной зоне рельсовой сети), малое время разряда емкости «рельс-трубопровод», возможность и экономическая целесообразность широкого применения электронного дренажа для токов дренажа до 1000А.

Указанный технический результат достигают за счет того, что в электронном дренаже, содержащем цепь, соединяющую между собой защищаемое от коррозии блуждающими токами сооружение и снабженный дифференциальным трансформатором рельс электрического транспорта, цепь включает в себя три параллельных ветви, первая из которых содержит фильтрующий конденсатор, вторая - первый двухсторонний электронный ключ и первый реактор, третья - второй двухсторонний электронный ключ, второй реактор и конденсатор рекуперации, при этом средняя точка второй ветви, расположенная между первым двухсторонним электронным ключом и первым реактором, подключена через третий электронный двухсторонний ключ к точке третьей ветви, расположенной между вторым реактором и конденсатором рекуперации.

Сущность изобретения состоит в следующем.

Одним из наиболее опасных видов коррозии уложенных в грунте трубопроводов является коррозия, вызываемая действием блуждающих токов. К электрохимической коррозии приводит собственно разность потенциалов между землей (электродом сравнения) и трубопроводом. Электрохимическая коррозия возникает в результате взаимодействия металла трубопровода, который играет роль электрода, с агрессивной средой грунта, представляющей собой электролит. Для защиты трубопроводов от коррозии блуждающими токами могут быть применены дренажи, катодные станции, протекторы и т.д. Электронный дренаж представляет собой способ и устройство защиты подземного сооружения, заключающийся в отводе блуждающих токов из зоны защищаемого сооружения к их источнику (к рельсовой сети).

Недостатки прямого и поляризованного дренажа указаны выше (усиленный дренаж нами не рассматривается вообще, т.к. в цепь дренажа необходимо вводить дополнительный источник ЭДС).

Схема устройства по настоящему изобретению представлена на чертеже.

Электронный дренаж по настоящему изобретению содержит цепь, соединяющую между собой защищаемое от коррозии блуждающими токами сооружение 1 и имеющий дифференциальный трансформатор (является обязательным элементом и на чертеже не показан) рельс электрического транспорта 2. Общая цепь включает в себя три параллельных ветви, первая из которых содержит фильтрующий конденсатор 3. Вторая ветвь содержит первый двухсторонний электронный ключ 4 и первый реактор 5. Третья ветвь содержит второй электронный ключ 6, второй реактор 7 и конденсатор рекуперации 8. Средняя точка второй ветви, расположенная между первым двухсторонним электронным ключом 4 и первым реактором 5, подключена через третий электронный ключ 9 к первому выводу конденсатора рекуперации 8. Второй вывод конденсатора рекуперации 8 подключен к фильтрующему конденсатору 3.

Устройство работает следующим образом.

При наличии излишнего потенциала любой полярности на трубопроводе включается первый двухсторонний электронный ключ 4 (прямой ход). В цепи первого реактора 5 в течение прямого хода протекает постоянный ток, при этом первый реактор 5 накапливает энергию рекуперации. При размыкании ключа 4 включается третий электронный ключ 9 и передает энергию рекуперации первого второго реактора 5 в конденсатор рекуперации 8 (обратный ход). Во время следующего замыкания первого электронного ключа 4 включается второй электронный ключ 6 и через второй реактор 7 разряжает конденсатор рекуперации 8 в фильтрующий конденсатор 3, при этом токи, протекающие через электронные ключи 4 и 6, разряжающие фильтрующий конденсатор 3, подключенный параллельно рельсу 2 и защищаемому сооружению 1, суммируются. Таким образом, при прямом ходе всегда включаются ключи 4 и 6, а при обратном ходе - ключ 9.

Поскольку в знакопеременной рельсовой зоне на трубопровод может натекать как положительный, так и отрицательный излишний потенциал, настоящее изобретение позволяет снимать эти потенциалы за счет использования двусторонних электронных ключей. Малое время разряда обеспечивается за счет разряда емкости «рельс-трубопровод» током постоянного значения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты трубопроводов от блуждающих токов, вызываемых рельсовым электротранспортом. Электронный дренаж содержит цепь, соединяющую между собой защищаемое от коррозии блуждающими токами сооружение и снабженный дифференциальным трансформатором рельс электрического транспорта. Цепь включает в себя три параллельных ветви. Первая ветвь содержит фильтрующий конденсатор, вторая - первый двухсторонний электронный ключ и первый реактор, третья - второй двухсторонний электронный ключ, второй реактор и конденсатор рекуперации. Средняя точка второй ветви, расположенная между первым двухсторонним электронным ключом и первым реактором, подключена через третий электронный двухсторонний ключ к точке третьей ветви, расположенной между вторым реактором и конденсатором рекуперации. Изобретение позволяет снять с трубопровода как положительный, так и отрицательный потенциал, обеспечивает малое время разряда емкости "рельс-трубопровод", возможность и экономическую целесообразность широкого применения дренажа для токов дренажа до 1000 А. 1 ил.

Электронный дренаж, содержащий цепь, соединяющую между собой защищаемое от коррозии блуждающими токами сооружение и снабженный дифференциальным трансформатором рельс электрического транспорта, отличающийся тем, что цепь включает в себя три параллельных ветви, первая из которых содержит фильтрующий конденсатор, вторая - первый двусторонний электронный ключ и первый реактор, третья - второй двухсторонний электронный ключ, второй реактор и конденсатор рекуперации, при этом средняя точка второй ветви, расположенная между первым двухсторонним электронным ключом и первым реактором, подключена через третий электронный двухсторонний ключ к точке третьей ветви, расположенной между вторым реактором и конденсатором рекуперации.