Устройство бесконтактной индикации тока трубопровода Российский патент 2022 года по МПК G01R15/20 G01R19/00 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано, в частности, для контроля эффективности электрохимической защиты от коррозии подземного трубопровода без воздействия на металл труб, что позволяет не снимать изоляционное покрытие в местах установки и обеспечить возможность автоматизированной передачи данных в системы коррозионного мониторинга.

Предложенное устройство предназначено для измерения направления и силы тока в трубопроводе, а при комплексном использовании в системах коррозионного мониторинга индикатор позволяет выявлять зоны блуждающих токов вблизи защищаемого трубопровода, определять анодные зоны на трубопроводе, проводить анализ токораспределения на участке катодной защиты и определять зоны повреждения изоляции трубопровода.

Известно устройство бесконтактного измерения тока катодной защиты [RU2379673, C1, G01N 27/72, 20.01.2010], содержащее феррозонд с первой компенсационной обмоткой, аналоговый преобразователь, включающий в себя измерительный усилитель, вход которого подключен к выходу феррозонда, а выход к первому избирательному усилителю, последовательно соединенные фазовый детектор и фильтр низких частот, первый преобразователь напряжение-ток, выход которого подключен к первой компенсационной обмотке, аналого-цифровой преобразователь, цифровой выход которого соединен с первым входом контроллера, а аналоговый вход соединен с выходом фильтра низких частот, генератор возбуждения, выходы которого соединены с входом феррозонда и первым входом фазового детектора соответственно, вторую компенсационную обмотку, при этом, аналоговый преобразователь дополнительно содержит устройство вывода, устройство формирования временных интервалов, индикатор, клавиатуру, второй избирательный усилитель и преобразователь напряжение-ток, цифроаналоговый преобразователь и управляемый переключатель, первый вход которого соединен с первым выходом контроллера, второй выход которого соединен со входом устройства вывода, вход первого преобразователя напряжение-ток соединен через первые нормально замкнутый и нормально разомкнутые контакты управляемого переключателя с выходом фильтра низких частот и выходом цифроаналогового преобразователя соответственно, вход которого соединен с третьим выходом контроллера, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно со входами индикатора и клавиатуры, а второй вход контроллера соединен с выходом устройства формирования временных интервалов, вход которого соединен с выходом фильтра низких частот и через третий нормально разомкнутый контакт управляемого переключателя с входом второго преобразователя напряжение-ток, выход которого соединен со второй компенсационной обмоткой, второй вход фазового детектора соединен через вторые нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакты управляемого переключателя с выходами первого и второго избирательных усилителей соответственно, вход последнего из которых соединен с выходом измерительного усилителя.

Недостатком этого технического решения является относительно высокая сложность.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является бесконтактное устройство контроля тока утечки [RU2379673, C1, G01N 27/72, 20.01.2010], содержащее блок формирования сигналов из двух датчиков, с селективным фильтром, выпрямителями и усилителями, блок коррекции, индикатор тока утечки и аппарат защитного отключения, причем, дифференциальные датчики размещены на подводящих проводниках силового питания электрооборудования бесконтактно таким образом, что трансфоматор датчика переменной составляющей силового тока обхватывает один из подводящих проводников силового питания, а трансформатор другого датчика дифференциального тока обхватывает оба подводящих проводника силового тока.

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно высокая сложность, обусловленная необходимостью использования трансформаторов, а также относительно узкая область применения, обусловленная возможностью измерения только относительно больших токов утечки электрофицированных устройств.

Задача, которая решатся в предложенном устройстве, направлена на создание бесконтактного индикатора тока, используемого без воздействия на металл труб, что позволяет не снимать изоляционное покрытие в местах установки и обеспечить возможность автоматизированной передачи данных в системы коррозионного мониторинга.

Требуемый технический результат заключается в повышении точности измерений с одновременным расширением арсенала технических средств, обеспечивающих индикацию тока трубопровода без снятия изоляционного покрытия трубопроводов.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство бесконтактной индикации тока трубопровода, содержащее блок измерительных приборов, выполненный с возможностью соединения со средствами катодной защиты, согласно изобретению, введены соединенные с блоком измерительных приборов вспомогательный электрод, электрод сравнения и, по крайней мере, один бесконтактный индикатор тока, закрепленный в точке приварки на трубе с охватывающей ее крепежной лентой из электротехнической стали.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, устройство бесконтактной индикации тока трубопровода содержит два бесконтактных индикатора тока, закрепленных в точке приварки на трубе с охватывающей ее крепежной лентой из электротехнической стали, на расстоянии друг от друга, равном 1 метру.

На чертеже представлены:

на фиг. 1 - устройство бесконтактной индикации тока трубопровода для случая использования одного бесконтактного индикатора тока, закрепленного на трубе с охватывающей трубу крепежной лентой из электротехнической стали;

на фиг. 2 - устройство бесконтактной индикации тока трубопровода для случая использования двух бесконтактных индикаторов тока, закрепленных на трубе с охватывающими трубу крепежными лентами из электротехнической стали.

Устройство бесконтактной индикации тока трубопровода содержит блок 1 измерительных приборов, размещенный в стойке контрольно-измерительного пункта и выполненный с возможностью соединения со средствами катодной защиты и соединенные с блоком измерительных приборов, вспомогательный электрод 2 и электрод 3 сравнения.

Кроме того, устройство бесконтактной индикации тока трубопровода содержит, по крайней мере, один бесконтактный индикатор 4 тока, закрепленный на трубе 5 с охватывающей трубу крепежной лентой 6 из электротехнической стали (фиг. 1).

В частном случае, устройство бесконтактной индикации тока трубопровода может содержать два бесконтактных индикатора 4 тока с охватывающими трубу крепежными лентами из электротехнической стали, закрепленных на трубе 5 на расстоянии друг от друга, равном не менее 1,5 м (фиг. 2). В частном случае это расстояние преимущественно равно 1 м.

Используется устройство бесконтактной индикации тока трубопровода следующим образом.

Представленное устройство предназначено для измерения направления и силы тока в трубопроводе.

Помимо этого, при комплексном использовании в системах коррозионного мониторинга устройство позволяет решать следующие задачи:

- выявление зон блуждающих токов вблизи защищаемого трубопровода;

- определение анодных зон на трубопроводе;

- проведение анализа токораспределения на участке катодной защиты;

- определение зон повреждения изоляции трубопровода.

Принцип работы устройства основан на эффекте Холла и для максимально точного измерения предусмотрено использование бесконтактного индикатора 4 тока, который крепится поверх трубы с крепежной лентой 6 из электротехнической стали без повреждения изоляции. После подачи питания устройство производит непрерывные измерения направления и силы тока и передачу измеренных значений по интерфейсной линии связи RS 485. Протокол передачи данных Modbus RTU (Slave).

Таким образом, благодаря использованию вспомогательного электрода, электрод сравнения и, по крайней мере, одного бесконтактного индикатора тока, закрепленного в точке приварки на трубе с охватывающей ее крепежной лентой из электротехнической стали, достигается требуемый технический результат, который заключается в повышении точности измерений с одновременным расширением арсенала технических средств, обеспечивающих индикацию тока трубопровода без снятия изоляционного покрытия трубопроводов и автоматизированную передачу данных в системы коррозионного мониторинга.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано, в частности, для контроля эффективности электрохимической защиты от коррозии подземного трубопровода без воздействия на металл труб. Технический результат: повышение точности измерений и расширение арсенала технических средств, обеспечивающих индикацию тока трубопровода без снятия изоляционного покрытия трубопроводов. Сущность: устройство содержит электрод сравнения и, по крайней мере, один бесконтактный индикатор тока, закрепленный в точке приварки на трубе с охватывающей ее крепежной лентой из электротехнической стали. Электроды и бесконтактный датчик тока соединены с блоком измерительных приборов, выполненным с возможностью соединения со средствами катодной защиты. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство бесконтактной индикации тока трубопровода, содержащее блок измерительных приборов, выполненный с возможностью соединения со средствами катодной защиты, отличающееся тем, что введены соединенные с блоком измерительных приборов вспомогательный электрод, электрод сравнения и, по крайней мере, один бесконтактный индикатор тока, закрепленный в точке приварки на трубе с охватывающей ее крепежной лентой из электротехнической стали.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство бесконтактной индикации тока трубопровода содержит два бесконтактных индикатора тока, закрепленных в точке приварки на трубе с охватывающей ее крепежной лентой из электротехнической стали, на расстоянии друг от друга, равном 1 м.