УСТРОЙСТВО КОРРОЗИОННОГО МОНИТОРИНГА Российский патент 2022 года по МПК F17D5/02 

Устройство коррозионного мониторинга предназначено для передачи информации о текущем защитном потенциале либо по жиле силового кабеля между защищаемым сооружением и установкой катодной /дренажной защиты, либо по изолированному от грунта стальному трубопроводу, если невозможна прокладка измерительного кабеля от защищаемого сооружения к установке катодной/дренажной защиты, а использование радиоканала нежелательно вследствие высокого уровня радиопомех, снижающих дальность и качество связи. При этом наличие в силовом кабеле постоянного либо переменного рабочего тока не влияет на процесс передачи информации.

Использование устройства коррозионного мониторинга позволяет передать информацию о текущем защитном потенциале в режиме реального времени и обеспечивать автоматический режим работы станции катодной/дренажной защиты.

Наиболее близким техническим решением является устройство коррозионного мониторинга НГК-КИП-СМ(У) производства ООО «НПО «Нефтегазкомплекс-ЭХЗ» (https://www.ngk-ehz.ru/oborudovanie-ekhz/ustrojstvo-korrozionnogo-monitoringa-ngk-kip-sm-u/).

Известное устройство коррозионного мониторинга НГК-КИП-СМ(У) предназначено для подключения анодного либо дренажного кабеля, датчиков потенциала и скорости коррозии, измерения и передачи данных о коррозионных процессах и противокоррозионной защите. Устройство содержит измерительные клеммы для подключения контрольных кабелей от датчиков потенциала и коррозии, и силовые клеммы для подключения дренажных или анодных кабелей. Функционал данного устройства позволяет производить измерение текущей разности потенциалов между трубопроводом и электродом сравнения, текущей скорости коррозии и прочих параметров. Устройство может осуществлять передачу измеренных данных по одному из следующих каналов связи: волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС), RS-485, CAN или радиомодем (стандарт LPD433). Недостатком данного устройства является необходимость прокладки кабельных линий для обеспечения питания и организации связи. Такие каналы передачи данных как ВОЛС, RS-485 и CAN требует организации физической линии связи между передающим и принимающим информацию устройствами, что в условиях плотной городской застройки связано с дополнительными трудностями. Способ передачи данных посредством использования радиомодема стандарта LPD433 также имеет ограниченные возможности применения в связи с низкой дальностью передачи данных в пределах городской застройки, и не снимает проблемы обеспечения автономного электропитания.

Задачей настоящего изобретения является создание надежного в работе и технологичного при внедрении устройства коррозионного мониторинга.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в улучшении помехоустойчивости при передаче сигнала в системе катодной (дренажной защиты), а также в снижении затрат при внедрении и эксплуатации.

Указанный технический результат достигается благодаря тому, что устройство коррозионного мониторинга содержит модуль передатчика и модуль приемника, связанные силовым кабелем или телом стального изолированного трубопровода, при этом модуль передатчика включает в себя микроконтроллер, обрабатывающий измеренный аналоговый сигнал с осуществлением цифровой фильтрации и формирующий помехоустойчивый частотный кодированный сигнал для передачи по силовому кабелю или трубопроводу, измерительный усилитель, усилитель-инвертор, фильтр высоких частот и блок питания, использующий в качестве источника энергии разность потенциалов между токоведущей жилой силового кабеля и контура заземления; модуль приемника включает в себя фильтр высоких частот, нормирующий усилитель, выходной усилитель, микроконтроллер, обеспечивающий декодирование сигнала и представление его в аналоговом и цифровом виде и блок питания.

На чертеже представлена общая структура заявляемого устройства коррозионного мониторинга.

Устройство коррозионного мониторинга состоит из двух модулей – модуль приемника и модуля передатчика, связанных силовым кабелем, либо трубопроводом, либо кабелем и трубопроводом совместно.

Модуль передатчика является автономным устройством с низким энергопотреблением. Модуль передатчика включает в себя микроконтроллер, измерительный усилитель, усилитель-инвертор, фильтр высоких частот и блок питания, использующий в качестве источника энергии разность потенциалов между токоведущей жилой силового кабеля или изолированного трубопровода и контура заземления и обеспечивающий электропитание блока передатчика без прокладки дополнительных кабельных линий и без использования сменных химических источников тока. Он устанавливается в точке измерения потенциала сооружения, например, в контрольно-измерительном пункте системы электрохимической защиты. Модуль передатчика осуществляет измерение суммарного и поляризационного потенциала сооружения в режиме реального времени, получая сигнал от электрода сравнения длительного действия и датчика потенциала, установленных в точке контроля защищаемого сооружения. Микропроцессор обрабатывает измеренный аналоговый сигнал с осуществлением цифровой фильтрации и формирует помехоустойчивый частотный кодированный сигнал. Несущая частота сигнала может адаптивно подстраиваться для наиболее устойчивой связи. Управляемый усилитель - инвертор усиливает и нормирует кодированный сигнал для передачи его по линии связи, в роли которой выступает токоведущая жила силового (дренажного) кабеля системы электрохимической защиты либо изолированный стальной трубопровод.

Для передачи информации используется подстраиваемая несущая частота в диапазоне 10-100 кГц, что позволяет получить высокую помехозащищенность передачи. Для развязывания линии связи и модуля передатчика по низкой частоте и постоянному току применен фильтр высоких частот.

Питание модуля передатчика осуществляется от разности потенциалов между жилой силового кабеля или трубопровода и заземляющего контура. Специализированный блок питания осуществляет достаточное питание модуля передатчика уже при разности потенциала между жилой силового кабеля или трубопровода и контуром заземления от 0,2 Вольт.

Модуль приемника является устройством, устанавливаемым в станцию катодной/дренажной защиты. Модуль приемника состоит из фильтра высоких частот ФВЧ, нормирующего усилителя, выходного усилителя, микроконтроллера, обеспечивающего декодирование сигнала и представление его в аналоговом и цифровом виде и блока питания.

Модуль приемника осуществляет прием сигнала от передатчика по силовому кабелю либо трубопроводу, его фильтрацию и декодирование, и представление измеренного защитного потенциала в цифровом (по интерфейсу RS-485) и аналоговом виде для использования в установке катодной/дренажной защиты для реализации автоматического режима, то есть стабилизации защитного потенциала.

Питание модуля приемника осуществляется от сети переменного тока промышленной частоты при подключении к линии питания установки катодной/дренажной защиты.

Передачи информации о текущем защитном потенциале по жиле силового кабеля, который укладывается в любом случае при обустройстве систем электрохимической защиты, либо по телу стального изолированного трубопровода, устраняет необходимость прокладки дополнительных кабельных линий для связи.

Устройство коррозионного мониторинга предназначено для передачи информации о текущем защитном потенциале либо по жиле силового кабеля между защищаемым сооружением и установкой катодной/дренажной защиты, либо по изолированному от грунта стальному трубопроводу, если невозможна прокладка измерительного кабеля от защищаемого сооружения к установке катодной/дренажной защиты, а использование радиоканала нежелательно вследствие высокого уровня радиопомех, снижающих дальность и качество связи. Устройство коррозионного мониторинга содержит модуль передатчика и модуль приемника, связанные силовым кабелем или телом стального изолированного трубопровода. Модуль передатчика включает в себя микроконтроллер, обрабатывающий измеренный аналоговый сигнал с осуществлением цифровой фильтрации и формирующий помехоустойчивый частотный кодированный сигнал для передачи по силовому кабелю или трубопроводу, измерительный усилитель, усилитель-инвертор, фильтр высоких частот и блок питания. Блок питания использует в качестве источника энергии разность потенциалов между токоведущей жилой силового кабеля или изолированным трубопроводом и контуром заземления. Модуль приемника включает в себя фильтр высоких частот, нормирующий усилитель, выходной усилитель, микроконтроллер, обеспечивающий декодирование сигнала и представление его в аналоговом и цифровом виде, и блок питания. 1 ил.

Устройство коррозионного мониторинга, содержащее модуль передатчика и модуль приемника, связанные силовым кабелем или телом стального изолированного трубопровода, при этом модуль передатчика включает в себя микроконтроллер, обрабатывающий измеренный аналоговый сигнал с осуществлением цифровой фильтрации и формирующий помехоустойчивый частотный кодированный сигнал для передачи по силовому кабелю или трубопроводу, измерительный усилитель, усилитель-инвертор, фильтр высоких частот и блок питания, использующий в качестве источника энергии разность потенциалов между токоведущей жилой силового кабеля или изолированным трубопроводом и контуром заземления; модуль приемника включает в себя фильтр высоких частот, нормирующий усилитель, выходной усилитель, микроконтроллер, обеспечивающий декодирование сигнала и представление его в аналоговом и цифровом виде, и блок питания.