УСТРОЙСТВО КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ ГАЗОПРОВОДОВ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ Российский патент 2010 года по МПК C23F13/02 

Описание патента на изобретение RU2394943C1

Изобретение относится к технике защиты от коррозии группы подземных металлических сооружений и может быть использовано для защиты газопроводов, нефтепроводов и других подземных металлических сооружений.

Известна схема катодной защиты подземных металлических сооружений, включающая защищаемое сооружение, регулируемый источник постоянного тока, соединительный провод и анодное заземление [1]. В этом устройстве отрицательный полюс источника постоянного тока подключен к защищаемому сооружению, положительный полюс - к искусственно созданному аноду - заземлителю.

Такая схема защиты наиболее целесообразна для одиночных трубопроводов и сооружений.

Если необходимо защитить несколько трубопроводов различных по принадлежности, назначению, изоляции, параметрам, находящихся в грунтовом или водном электролитах, выполняют прямые или вентильные перемычки, т.е. осуществляют совместную защиту подземных сооружений [2]. Такая система катодной защиты может осуществляться подсоединением различных сооружений на общую защитную установку с одновременным устройством металлических соединений между отдельными сооружениями.

При разработке схемы совместной защиты в разветвленных сетях подземных сооружений выбирают основное сооружение - основную дренажную цепь, к которой с помощью перемычек подключают остальные защищаемые сооружения. Совместная система защиты подземных сооружений различного назначения включает: защищаемые металлические сооружения - трубопроводы, регулируемые перемычки, источник постоянного тока - регулируемый выпрямитель, анодное заземление.

При такой совместной защите различные по принадлежности, назначению, изоляции, параметрам сооружения, находящиеся в грунтовом или водном электролитах, оказываются гальванически связанными между собой. Поскольку стационарные потенциалы защищаемых сооружений различны, то при подключении их между собой, как прямой, так и вентильной перемычками, образуется мощная гальваническая коррозионная пара, "подавить" которую с помощью источника постоянного тока в интервале поляризационных потенциалов, рекомендованных действующим ГОСТом, не всегда удается. При этом в таких условиях осложняется измерение потенциалов отдельных сооружений в точке дренирования и источник постоянного тока - регулируемый выпрямитель - сам становится источником блуждающих токов.

При регулировании источника постоянного тока потенциалы сооружений, стационарные потенциалы которых до подключения перемычек были разными, приобретают различные поляризационные потенциалы и не могут быть скомпенсированы в пределах, рекомендованных ГОСТом.

Таким образом, совместная защита двух или более трубопроводов и подземных металлических сооружений одним источником постоянного тока оказывается неэффективной.

Известно устройство для совместной катодной защиты подземных сооружений [3], которое содержит регулируемый выпрямитель, плюсовая клемма которого подсоединена к анодному заземлению.

Недостатком этого устройства является недостаточная эффективность совместной катодной защиты.

Наиболее близким к изобретению является система катодной защиты двух и более сооружений [4], 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.

Недостатком известного прототипа является низкая эффективность катодной защиты при изменении параметров грунта, его влажности, температуры, проводимости и других параметров и появление разности защитных потенциалов группы металлических подземных сооружений, способствующей протеканию токов. В результате нарушаются параметры электрохимической защиты сооружений. Кроме того, применение балластных сопротивлений обуславливает высокий уровень электрических потерь и снижение энергоэффективности устройства в целом.

Целью изобретения является повышение эффективности катодной защиты группы подземных металлических сооружений путем выравнивания защитных потенциалов группы металлических подземных сооружений и снижение электрических потерь в процессе защиты.

Поставленная цель достигается тем, что устройство катодной защиты от коррозии группы подземных металлических сооружений, состоящей из основного и дополнительных металлических сооружений, содержащее трансформатор, выпрямитель, плюсовая клемма которого через фильтр выпрямленного напряжения подсоединена к анодному заземлителью, кремниевые вентили в цепи защищаемых сооружений, снабжено датчиком величины защитного потенциала основного защищаемого сооружения, N датчиками разности потенциалов дополнительных защищаемых сооружений, силовым ключом и фильтром основного защищаемого сооружения и N силовыми ключами и фильтрами дополнительных защищаемых сооружений, задатчиком потенциала, блоком сравнения, усилителем, интегратором и блоком управления силовым ключом основного защищаемого сооружения, N инверторами, N первыми и вторыми триггерами Шмидта, N первыми и вторыми элементами «И», N генераторами импульсов, N реверсивными счетчиками, N цифроаналоговыми преобразователями и N блоками управления силовыми ключами дополнительных защищаемых сооружений, причем силовой ключ и фильтр основного защищаемого сооружения соединены последовательно с кремниевым вентилем в цепи основного защищаемого сооружения, N силовых ключей и фильтров дополнительных защищаемых сооружений соединены последовательно с кремниевыми вентилями в цепях N дополнительных защищаемых сооружений, задатчик потенциала соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с датчиком величины защитного потенциала основного защищаемого сооружения, выход блока сравнения через последовательно соединение усилитель, интегратор и блок управления силовым ключом основного защищаемого сооружения соединен с силовым ключом основного защищаемого сооружения, N датчиков разности потенциалов дополнительных защищаемых сооружений соединены с N первых триггеров Шмидта и через N инверторов - с N вторых триггеров Шмидта, выходы N первых и вторых триггеров Шмидта соединены соответственно с первыми входами N первых и вторых элементов «И», вторые входы которых соединены с N генераторами импульсов, выходы N первых элементов «И» соединены с суммирующим входом, а N вторых элементов «И» - с вычитающим входом N реверсивных счетчиков, выход которого через N цифроаналоговых преобразователей и N блоков управления силовыми ключами дополнительных защищаемых сооружений соединен с N силовых ключей дополнительных защищаемых сооружений.

На чертеже представлена схема устройства катодной защиты газопроводов и подземных сооружений.

Устройство содержит трансформатор 1, выпрямитель 2, фильтр выпрямленного напряжения 3, анодный заземлитель 4, кремниевые вентили 5, датчик величины защитного потенциала 6 основного защищаемого сооружения, N датчиков разности потенциалов 7 дополнительных защищаемых сооружений, силовой ключ 8 и фильтр 9 основного защищаемого сооружения и N силовых ключей 10 и фильтров 11 дополнительных защищаемых сооружений, задатчик потенциала 12, блок сравнения 13, усилитель 14, интегратор 15 и блок управления силовым ключом 16 основного защищаемого сооружения, N инверторов 17, N первых 18 и N вторых 19 триггеров Шмидта, N первых 20 и N вторых 21 элементов «И», N генераторов импульсов 22, N реверсивных счетчиков 23, N цифроаналоговых преобразователей 24 и N блоков управления силовыми ключами 25 дополнительных защищаемых сооружений.

Устройство катодной защиты газопроводов и подземных сооружений работает следующим образом.

Величина защитного потенциала измеряется датчиком величины защитного потенциала 6 основного защищаемого сооружения и устанавливается посредством задатчика потенциала 12. В рабочем режиме величины защитных потенциалов основного защищаемого сооружения (ОЗС) и N дополнительных защищаемых сооружений (ЗС1, ЗС2, …, ЗСN) выровнены устройством катодной защиты газопроводов и подземных сооружений и имеют одинаковые значения. На выходах N датчиков разности потенциалов 7 дополнительных защищаемых сооружений напряжение равно нулю. При появлении каких-либо факторов, изменяющих параметры грунта, его влажность, температуру, проводимость, изменяются параметры электрохимической защиты, меняется сопротивление грунта как между защищаемыми сооружениями Rгс, так и между сооружениями и анодным заземлителем Rга. Это приводит к нарушению процесса электрохимической защиты и усилению коррозии подземных металлических сооружений. Между защищаемыми сооружениями образуется разность потенциалов и возникают электрические токи. Эта разность потенциалов измеряется датчиком разности потенциалов 7 каждого защищаемого сооружения, сигнал с которого подается на первый 18 и через инвертор 17 - на второй 19 триггер Шмидта. Если потенциал дополнительного сооружения положителен относительно потенциала основного сооружения, то срабатывает первый 18 триггер Шмидта, если отрицателен - второй 19 триггер Шмидта. При этом триггер Шмидта откроет или первый 20 или второй 21 элемент «И» через которые начнут поступать импульсы от генератора импульсов 22 на суммирующий или вычитающий входы реверсивного счетчика 23. В результате в реверсивном счетчике 23 формируется кодовая комбинация, поддерживающая равенство потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений. Эта кодовая комбинация посредством цифроаналогового преобразователя 24 преобразуется в аналоговый сигнал, поступающий на блок управления силовым ключом 25, который производит частотное управление силовым ключом 10. В результате происходит изменение величины защитного тока дополнительного сооружения и выравнивание потенциалов. Фильтр 11 предназначен для сглаживания тока после частотного преобразования силовым ключом 10. Величина защитного потенциала основного защищаемого сооружения поддерживается посредством сравнения сигналов с датчика величины защитного потенциала 6 и задатчика потенциала 12 на блоке сравнения 13, сигнал с которого через усилитель 14, интегратор 15 и блок управления силовым ключом 16 поступает на силовой ключ 8 основного защищаемого сооружения. В результате происходит частотное управление величиной защитного тока основного сооружения. Фильтр 9 предназначен для сглаживания защитного тока после частотного преобразования.

Таким образом, устройство катодной защиты от коррозии группы подземных металлических сооружений обеспечивает повышение эффективности катодной защиты путем выравнивания защитных потенциалов группы металлических подземных сооружений при изменении параметров грунта, его влажности, температуры, проводимости и других параметров. В результате поддерживаются заданные параметры электрохимической защиты. Применение в устройстве вместо регулируемых сопротивлений силовых ключей с частотным управлением обеспечивает снижение электрических потерь и повышение энергоэффективности устройства в целом.

Источники информации

1. Противокоррозионная защита трубопроводов и резервуаров. Учебник. - М.: Недра, 1978 г. Авторы: Дизенко Е.И., Новоселов В.Ф., Тугунов П.И., Юфин В.А., с.113-117.

2. Инструкция по защите городских подземных трубопроводов от электрохимической коррозии. - М.: Стройиздат, 1974 г., с.86-89; 1982 г., с.74-79.

3. Патент SU N 524860, МПК 5 C23F 13/00. Устройство для совместной катодной защиты металлических оболочек высоковольтных кабелей и других подземных металлических сооружений/ Н.Н.Божук [и др.]. - №1984126; заявл. 1974.01.07; опубл. 1976.08.15, бюл. №30. - 2 с.: ил.

4. Патент RU 2151218, МПК C23F 13/02. Схема катодной защиты двух или более сооружений. / В.В.Палашов [и др.]; заявитель и патентообладатель Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. №99116931/02; заявл. 1999.08.03; опубл. 2003.03.20, бюл. №8. - 4 с.: ил.

Похожие патенты RU2394943C1

название год авторы номер документа
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ ГРУППЫ ПОДЗЕМНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ 2020
  • Густов Сергей Вадимович
RU2741398C1
АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ ГРУППЫ ПОДЗЕМНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ 2010
  • Драчен Василий Иванович
  • Попов Николай Кузьмич
  • Вебер Надежда Николаевна
  • Тихонов Валерий Степанович
  • Царьков Геннадий Юрьевич
RU2440442C1
АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ ГРУППЫ ПОДЗЕМНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ 2012
  • Густов Сергей Вадимович
RU2491373C1
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ С КОНТРОЛЕМ ПРОЦЕССА КОРРОЗИИ ГРУППЫ ПОДЗЕМНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ 2021
  • Густов Сергей Вадимович
RU2764043C1
АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ 2008
  • Тюрин Николай Николаевич
  • Соколов Эдуард Михайлович
  • Панарин Владимир Михайлович
  • Панарин Михаил Владимирович
  • Семин Илья Васильевич
  • Даниличев Иван Александрович
  • Зуйкова Анна Александровна
RU2366760C1
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЕ АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ ГРУППЫ ПОДЗЕМНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ 2022
  • Густов Сергей Вадимович
RU2791190C1
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ С АДАПТАЦИЕЙ К БЛУЖДАЮЩИМ ТОКАМ В ЗОНЕ ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК И РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТА 2023
  • Густов Сергей Вадимович
RU2810120C1
АДАПТИВНАЯ СТАНЦИЯ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ ТРУБОПРОВОДОВ ОТ КОРРОЗИИ 2011
  • Тюрин Николай Николаевич
  • Панарин Михаил Владимирович
  • Семин Илья Васильевич
  • Усков Владимир Сергеевич
  • Ягодинец Павел Игоревич
  • Коробкин Денис Владимирович
RU2441943C1
СТАНЦИЯ ГРУППОВОЙ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ 2011
  • Гилёв Олег Аркадьевич
RU2477765C1
АВТОМАТИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ ОТ КОРРОЗИИ 2011
  • Артемьев Виктор Вячеславович
  • Мешалкин Валерий Павлович
  • Попов Николай Кузьмич
  • Игнатьев Андрей Анатольевич
  • Панарин Владимир Михайлович
  • Царьков Геннадий Юрьевич
  • Панарин Михаил Владимирович
  • Семин Илья Васильевич
  • Чичилин Вадим Алексеевич
  • Телегина Наталья Александровна
  • Жилин Федор Олегович
RU2456375C1

Реферат патента 2010 года УСТРОЙСТВО КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ ГАЗОПРОВОДОВ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Изобретение относится к технике защиты от коррозии подземных металлических сооружений. Технический результат - повышение эффективности катодной защиты подземных сооружений и снижение электрических потерь в процессе выравнивания защитных потенциалов. Устройство содержит трансформатор, выпрямитель, плюсовая клемма которого через фильтр выпрямленного напряжения подсоединена к анодному заземлителю, кремниевые вентили в цепи защищаемых сооружений, датчик величины защитного потенциала основного защищаемого сооружения, N датчиков разности потенциалов, силовые ключи и фильтры основного и дополнительных защищаемых сооружений. Устройство также содержит задатчик потенциала, блок сравнения, усилитель, интегратор и блок управления силовым ключом основного защищаемого сооружения, N инверторов, N первых и вторых триггеров Шмидта, N первых и вторых элементов «И», N генераторов импульсов, N реверсивных счетчиков, N цифроаналоговых преобразователей и N блоков управления силовыми ключами дополнительных защищаемых сооружений. Причем силовые ключи и фильтры основного и дополнительных сооружений соединены последовательно с вентилями в цепях основного и дополнительных защищаемых сооружений. Задатчик потенциала соединен с первым входом блока сравнения. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 394 943 C1

Устройство катодной защиты от коррозии группы подземных металлических сооружений, состоящей из основного и дополнительных металлических сооружений, содержащее трансформатор, выпрямитель, плюсовая клемма которого через фильтр выпрямленного напряжения подсоединена к анодному заземлителю, кремниевые вентили в цепи защищаемых сооружений, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком величины защитного потенциала основного защищаемого сооружения, N датчиками разности потенциалов дополнительных защищаемых сооружений, силовым ключом и фильтром основного защищаемого сооружения и N силовыми ключами и фильтрами дополнительных защищаемых сооружений, задатчиком потенциала, блоком сравнения, усилителем, интегратором и блоком управления силовым ключом основного защищаемого сооружения, N инверторами, N первыми и вторыми триггерами Шмидта, N первыми и вторыми элементами «И», N генераторами импульсов, N реверсивными счетчиками, N цифроаналоговыми преобразователями и N блоками управления силовыми ключами дополнительных защищаемых сооружений, причем силовой ключ и фильтр основного защищаемого сооружения соединены последовательно с кремниевым вентилем в цепи основного защищаемого сооружения, N силовых ключей и фильтров дополнительных защищаемых сооружений соединены последовательно с кремниевыми вентилями в цепях N дополнительных защищаемых сооружений, задатчик потенциала соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с датчиком величины защитного потенциала основного защищаемого сооружения, выход блока сравнения через последовательно соединенные усилитель, интегратор и блок управления силовым ключом основного защищаемого сооружения соединен с силовым ключом основного защищаемого сооружения, N датчиков разности потенциалов дополнительных защищаемых сооружений соединены с N первыми триггерами Шмидта и через N инверторов - с N вторыми триггерами Шмидта, выходы N первых и вторых триггеров Шмидта соединены соответственно с первыми входами N первых и вторых элементов «И», вторые входы которых соединены с N генераторами импульсов, выходы N первых элементов «И» соединены с суммирующим входом, а N вторых элементов «И» - с вычитающим входом N реверсивных счетчиков, выходы которых через N цифроаналоговых преобразователей и N блоков управления силовыми ключами дополнительных защищаемых сооружений соединены с N силовыми ключами дополнительных защищаемых сооружений.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2010 года RU2394943C1

СХЕМА КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ ДВУХ ИЛИ БОЛЕЕ СООРУЖЕНИЙ 1999
  • Палашов В.В.
  • Светлов А.Н.
  • Притула В.В.
  • Палашов И.В.
RU2151218C1
Устройство для совместной катодной защиты металлических оболочек высоковольтных кабелей и других подземных металлических сооружений 1974
  • Божук Николай Николаевич
  • Горобец Алексей Александрович
  • Дрок Вячеслав Вадимович
  • Компаниец Виктор Иванович
SU524860A1
0
SU157438A1
US 5318678 А, 07.06.1994
US 5541459 А, 30.07.1996.

RU 2 394 943 C1

Авторы

Драчен Василий Иванович

Попов Николай Кузьмич

Вебер Надежда Николаевна

Тихонов Валерий Степанович

Царьков Геннадий Юрьевич

Денисов Павел Викторович

Даты

2010-07-20Публикация

2009-02-19Подача