Система мониторинга технического состояния подводных морских объектов с протекторной защитой в реальном времени Российский патент 2024 года по МПК C23F13/02 

Изобретение относится к системе коррозионного мониторинга и мониторинга технического состояния подводных морских сооружений с протекторной защитой. Основной отличительной способностью системы является возможность удаленного контроля состояния протекторной защиты в реальном времени. Система может быть использована для оценки общего состояния протекторной защиты морских платформ, портов, причалов и т.д. на уже эксплуатирующихся объектах с вышедшей из строя протекторной защитой и на вновь вводимых в эксплуатацию.

Известна полезная модель «Способ и устройство для обнаружения и диагностики дефектов в морских ледостойких платформах» (см. патент RU №2485492, МПК G01N 29/04 от 20.06.2013) имеющая сходство с заявленным техническим решением. В ней описывается способ обнаружения и диагностики механических дефектов на морских ледостойких платформах башенного типа. Суть заключается в том, что на палубе платформы устанавливают двухкомпонентный датчик горизонтальных ускорений инфразвукового диапазона и с его помощью регистрируют в компьютере амплитуду, форму и частотный спектр собственных изгибных колебаний платформы под действием ледовых нагрузок, волнения и ветра, содержащих в себе информацию о наличии и характере дефектов в напряженных узлах конструкции. Затем вычисляют количественную связь между узлах конструкции. Затем вычисляют количественную связь между параметрами колебаний и дефектами и оценивают количество дефектов по формулам. Недостатками указанного технического решения являются:

- невозможность оценки состояния протекторной защиты платформы;

- отсутствие возможности контроля состояния защитного покрытия сооружения;

- отсутствие возможности удаленного контроля и мониторинга;

Способ контроля режима работы протекторной защиты стальных корпусов кораблей и судов (см. патент RU №2589246, МПК G01N 17/00 от 10.07.2016 г.) подобен заявленному техническому решению. Суть изобретения состоит в том, что при помощи переносного электрода сравнения и электроизмерительного прибора производится периодическое измерение потенциала и силы тока между электродом сравнения и корпусом судна в контрольных точках. Оценку состояния протекторов определяют по значению измеренного потенциала, который должен быть в пределах от минус 0,75 до минус 1,05 В, а сила тока в этой цепи должна соответствовать 60-66 мА.

Недостатками вышеописанного технического решения являются:

- отсутствие возможности оценки реального остаточного ресурса протектора;

- субъективность оценки состояния протектора по косвенным признакам, таким, как потенциал корпуса судна относительно электрода сравнения;

- необходимость подключения внешнего электрода сравнения;

- метод может быть использован только для определения состояния протекторной защиты стальных корпусов кораблей и судов;

- малоинформативный (т.к. не учитывается контактирующая с водой площадь судна) и спорный показатель оценки состояния протекторного материала на основе силы тока между корпусом судна и электродом сравнения.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является «Способ определения коррозионного состояния внутреннего защитного покрытия резервуара» (см. патент RU №2138796, МПК G01N 17/00 от 27.09.1999). В нем описывается техническое решение по осуществлению простого способа определения коррозионного состояния внутреннего защитного покрытия резервуара, имеющего постоянную во времени точность измерений, независимо от времени его эксплуатации. Задача решается следующим образом: в разрыв цепи между протектором, находящимся в рабочей среде и защищаемым резервуаром подключают амперметр, далее определяют величину тока в цепи на данный момент времени и по формуле S=K*I (где, I - ток в цепи, К - коэффициент зависящий от электропроводности среды и типа протектора) рассчитывают процент оголившегося защитного покрытия S.

Недостатками указанного технического решения являются:

- отсутствие возможности оценки состояния материала протекторного сплава;

- невозможность подключения амперметра на эксплуатирующийся системе протекторной защиты в морской воде;

- отсутствие возможности использования методов расчета для морских условий эксплуатации, т.к. учтено малое количество коррозионных факторов вследствие постоянства электропроводности;

- отсутствие возможности удаленного контроля и мониторинга работоспособности изобретения.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности морских систем протекторной защиты за счет возможности контроля и определения степени износа протекторной защиты в процессе эксплуатации морских платформ, портов, причалов и т.д. В качестве основного критерия определения работоспособности протекторной защиты для подводных морских сооружений используется потенциал протекторного сплава относительно электрода сравнения. Данный показатель зачастую является малоинформативным и косвенным, т.к. при критическом расходе протекторного сплава его потенциал останется в пределах нормы. Фактически, основными критериями остаточного ресурса протекторной защиты являются взаимосвязанные показатели остаточной массы и фактической токоотдачи (количества электричества) протекторного сплава, но определение этих показателей в морских условиях на эксплуатирующейся системе электрохимической защиты является проблематичным. Заявляемая система, за счет определения фактической токоотдачи и остаточной массы каждого протектора, дает возможность полностью контролировать общее состояние всей протекторной защиты в реальном времени на локальных морских объектах, платформах, портах, причалах и т.д.

Указанная задача решается тем, что для осуществления контроля состояния всей протекторной защиты сооружения используется система мониторинга, состоящая из по меньшей мере одного протектора, по меньшей мере одного электронного кулонометра в герметичном корпусе, который устанавливается в разрыв цепи между защищаемым сооружением и протектором, по меньшей мере одного модуля для передачи данных, и общего шлюза для сбора данных, причем кулонометр электрически соединен с защищаемым сооружением и подключен к модулю для последующей передачи данных о состоянии протекторной защиты на шлюз для сбора данных с протекторов. Электронный кулонометр совмещает в себе функции амперметра и счетчика ампер-часов, и подсчитывает количество электричества, отданного протектором за все время его эксплуатации и возможностью подключения его к системе коррозионного мониторинга (например, кулонометр KG-F АРР, 400А). Количество и геометрические параметры протекторов с установленными устройствами рассчитываются в соответствии с площадью защищаемого сооружения. Оценка общего остаточного ресурса всей протекторной защиты в реальном времени определяется при помощи вычисления системой количества отданного с каждого протектора электричества (А⋅ч) и подсчет данной информации, полученной от каждого протектора для карты распределения защитных зон защищаемого объекта. Система мониторинга технического состояния подводных морских объектов способна также определять плохое состояние защитного противокоррозионного покрытия каждой секции защищаемого сооружения, т.к. на таких участках происходит ускоренный, по сравнению с расчетным, расход протекторного сплава с увеличением стекающего с протектора тока. Электропитание системы мониторинга технического состояния подводных морских объектов осуществляется за счет наличия тока в цепи между защищаемым сооружением и протектором.

На фиг.1 представлена система мониторинга технического состояния подводных морских объектов с протекторной защитой в реальном времени, а на фиг.2 представлено схематичное расположение элементов на защищаемом сооружении.

Система мониторинга технического состояния подводных морских объектов с протекторной защитой в реальном времени содержит протекторы 1, электронный кулонометр в герметичном корпусе 2, защищаемое сооружение 3, модуль для передачи данных 4, шлюз для сбора данных 5, а также схематично показан уровень морской воды 6 относительно частей системы.

Система мониторинга (фиг.1) состоит из одного и более протекторов 1, ток с которых проходя через электронный кулонометр в герметичном корпусе 2 стекает на поверхность защищаемого стального подводного сооружения 3, откуда данные передаются на модуль для передачи данных 4 для дальнейшей их отправки на шлюз для сбора данных 5.

На фиг.2 изображена типовая схема расположения протекторов 1 с электронным кулонометром в герметичном корпусе 2 на защищаемом сооружении 3 и модуль для передачи данных 4.

Питание частей системы может осуществляться путем получения напряжения в цепи протектор 1 - сооружение 3 на каждом отдельном элементе системы либо может быть подключен дополнительный общий модуль питания для всех элементов системы от цепи протектор 1 - сооружение 3. Все электронные элементы системы являются типовыми устройствами в вычислительной технике.

Рассмотрим в качестве примера работу системы с двумя протекторами.

При превышении расчетного среднего расхода количества электричества протектора 1 а, по сравнению с расчетными параметрами и по сравнению с расходом количества электричества протектора 16, система сигнализирует на сервер сбора данных или на персональный компьютер оператора об увеличенном расходе тока и об ускоренном растворении протекторного сплава конкретного протектора 1а в определенной защищаемой зоне сооружения. Повышенный расход одного или нескольких протекторов в определенной защищаемой зоне сооружения может свидетельствовать о локальном нарушении защитного противокоррозионного покрытия сооружения. Полное отсутствие сигнала с любого элемента системы, например, с элемента 16, будет свидетельствовать о том, что произошел обрыв цепи вследствие возможного внешнего физического повреждения элемента.

Система может определять следующие виды событий и сбоев протекторной защиты:

- возможность определения остаточного ресурса протектора;

- повышенный стекающий паразитный ток утечки с протектора;

- повышенный расход протекторного сплава;

- нарушение противокоррозионного защитного покрытия сооружения;

- нарушение физической целостности элементов системы.

В частном случае в системе мониторинга технического состояния подводных морских объектов с протекторной защитой в реальном времени электронный кулонометр 3 и модуль для передачи данных 4 объединены в одном общем герметичном корпусе.

В частном случае может быть использована любая подходящая для данного объекта система связи, проводная, оптическая, беспроводная или гидроакустическая.

Изобретение относится к системе коррозионного мониторинга и мониторинга технического состояния подводных морских сооружений с протекторной защитой. Система мониторинга технического состояния подводных морских объектов с протекторной защитой в реальном времени состоит из по меньшей мере одного протектора, по меньшей мере одного электронного кулонометра в герметичном корпусе, который устанавливается в разрыв цепи между защищаемым сооружением и протектором, по меньшей мере одного модуля для передачи данных и общего шлюза для сбора данных, причем кулонометр электрически соединен с защищаемым сооружением и подключен к модулю для последующей передачи данных о состоянии протекторной защиты на шлюз для сбора данных с протекторов. Технический результат: повышение надежности морских систем протекторной защиты за счет возможности контроля и определения степени износа протекторов в процессе эксплуатации морских платформ, портов, причалов и других подводных морских сооружений. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система мониторинга технического состояния подводных морских объектов с протекторной защитой в реальном времени, состоящая из по меньшей мере одного протектора, по меньшей мере одного электронного кулонометра в герметичном корпусе, который устанавливается в разрыв цепи между защищаемым сооружением и протектором, по меньшей мере одного модуля для передачи данных и общего шлюза для сбора данных, причем кулонометр электрически соединен с защищаемым сооружением и подключен к модулю для последующей передачи данных о состоянии протекторной защиты на шлюз для сбора данных с протекторов.

2. Система мониторинга по п. 1, отличающаяся тем, что электронный кулонометр и модуль для передачи данных объединены в одном общем герметичном корпусе.

3. Система мониторинга по п. 1, отличающаяся тем, что к ней подключена подходящая для данного объекта система связи, а именно проводная, оптическая, беспроводная или гидроакустическая.