АВТОМАТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ Советский патент 1994 года по МПК C23F13/02 

Изобретение относится к устройствам защиты подземных сооружений от коррозии и может быть использовано при защите протяженных трубопроводов различного назначения.

Цель изобретения - повышение эффективности защиты подземного сооружения от коррозии и упрощение эксплуатации.

Изобретение поясняется чертежом.

Установка содержит станцию 1 катодной защиты, анодный выход которой соединен с анодным заземлением 2, катодный выход подключен к подземному сооружению 3, а управляющий вход соединен с выходом блока 4 измерения поляризационного потенциала, вход которого соединен с выходом синхронного детектора 5, управляющий вход которого соединен с выходом задающего генератора 6, второй выход которого соединен с управляющим входом коммутатора 7, выход которого подключен к датчику 8 потенциала, к основному входу синхронного детектора 5 и к входу блока 9 сравнения, второй вход которого подключен к подземному сооружению 3, а выход соединен с входом коммутатора 7, при этом подземное сооружение 3 через источник 10 потенциала соединен с входом блока 11 сравнения, второй вход которого подключен к датчику 12 потенциала, а выход соединен с управляющим входом источника 10 потенциала, выходы которого подключены к соответствующим входам блока 4 измерения поляризационного потенциала, причем к одному из входом каждого блока 9 и 11 сравнения подключен выход соответствующего каждого корректирующего устройства 13 и 14.

Работа установки протекает следующим образом.

Станция 1 катодной защиты формирует на своих выходах напряжение постоянного тока, под действием которого по цепи анодное заземление 2 - подземное сооружение 3 потечет защитный ток. Под действием этого тока на подземном сооружении 3 будет формироваться защитный потенциал. Величина защитного тока, протекающего по цепи анодное заземление 2 - подземное сооружение 3, зависит от уровня сигнала, поступающего с выхода блока 4 измерения поляризационного потенциала на управляющий вход станции 1 катодной защиты, в которой данный сигнал сравнивается с сигналом уставки.

На подземное сооружение 3 установлены датчики 8 и 12 потенциала, которые выполнены из того же материала, что и подземное сооружение 3, и имеют поверхность на много порядков меньше, чем поверхность подземного сооружения 3. Учитывая, что датчики 8 и 12 потенциалов и подземное сооружение 3 расположены в грунте, имеющем одинаковый физико-химический состав, то стационарные потенциалы их практически будут равными.

Одновременно потенциал с подземного сооружения 3 поступает на вход блока 9 сравнения, на другой вход которого поступает потенциал от датчика 8. Блок 9 сравнивает данные потенциалы и в зависимости от результата сравнения формирует на своем выходе напряжение постоянного тока. В качестве блока 9 сравнения может быть использован операционный усилитель, включенный по интегральной схеме. Напряжение постоянного тока с выхода блока 9 сравнения поступает на вход коммутатора 7, который управляется прямоугольным переменным напряжением, поступающим на его управляющий вход с выхода задающего генератора 6.

Под действием прямоугольного переменного напряжения коммутатор 7 на равные промежутки времени подключает и отключает выход блока 9 сравнения к датчику 8 потенциала. В результате этого через датчик 8 потечет ток, который будет создавать на нем защитный потенциал. Величина тока, протекающего через датчик 8 зависит от результата сравнения потенциалов, поступающих на входы блока 9 сравнения.

При неравенстве потенциалов, поступающих на входы блока 9 сравнения, на его выходе будет изменяться величина постоянного напряжения, что будет приводить к изменению величины тока, протекающего через датчик 8 потенциала.

Таким образом, на датчике 8 будет поддерживаться потенциал, равный потенциалу на подземном сооружении 3. Потенциал с датчика 8 поступает на основной вход синхронного детектора 5, на управляющий вход которого поступает прямоугольное переменное напряжение с выхода задающего генератора 6. Под действием прямоугольного переменного напряжения синхронный детектор 5 будет коммутировать потенциал, поступающий на его основной вход от датчика 8 потенциала, причем коммутирование потенциала производится относительно подземного сооружения 3.

Таким образом, на выходе синхронного детектора 5 будет формироваться сигнал, величина которого будет равна среднему значению падения напряжения в грунте и в дефектах изоляции подземного сооружения 3.

Одновременно потенциал с датчика 12 потенциала поступает на вход блока 11 сравнения, на другой вход которого поступает потенциал от подземного сооружения 3 через источник 10 потенциала.

При неравенстве потенциалов, поступающих на входы блока 11 сравнения, на его выходе будет формироваться напряжение постоянного тока. Под действием данного напряжения источник 10 будет формировать на своих выходах потенциал, противополярный потенциалу на подземном сооружении 3. Величина потенциала на выходах источника 10 будет расти до тех пор, пока потенциалы, поступающие на входы блока 11 сравнения, не станут равными. Таким образом, на выходах источника 10 будет формироваться потенциал, величина которого будет равной величине падения напряжения в дефектах изоляции и в грунте плюс смещение потенциала подземного сооружения 3 под действием защитного тока от станции 1 катодной защиты.

Данный потенциал с выходов источника 10 потенциала поступает на второй вход блока 4 измерения поляризационного потенциала, в качестве которого может быть использован операционный усилитель.

Блок 4 измерения поляризационного потенциала производит вычитание из сигнала, поступившего на его вход с выхода источника 10 потенциала сигнала, поступившего на другой вход с выхода синхронного детектора 5. В результате этого на выходе блока 4 измерения поляризационного потенциала будет формироваться сигнал, величина которого будет равна величине наведенного поляризационного потенциала, созданного на подземном сооружении 3 под действием защитного тока, протекающего от станции 1 катодной защиты. Данный сигнал с выхода блока 4 измерения поляризационного потенциала поступает на управляющий вход станции 1 катодной защиты, в которой он сравнивается с сигналом уставки. В зависимости от результата сравнения станции 1 будет поддерживать на подземном сооружении 3 соответствующий защитный ток.

Таким образом, на подземном сооружении 3 будет поддерживаться поляризационный потенциал, равный стационарному потенциалу подземного сооружения 3, смещенному в отрицательную сторону на величину, заданную сигналом уставки.

Автоматическая установка катодной защиты, в отличие от известной, позволяет поддерживать на подземном сооружении 3 защитный потенциал без использования медносульфатного электрода сравнения.

В случае, когда стационарные потенциалы датчиков 8 и 12 будут отличаться от стационарного потенциала подземного сооружения 3, то устанавливаются корректирующие устройства 13 и 14, при помощи которых в момент возникновения различий между стационарными потенциалами датчиков 8 и 12 и подземным сооружением 3 вводятся дополнительные потенциалы на соответствующие входы блоков 9 и 11 сравнения, устраняющие разбаланс.

Предлагаемая автоматическая установка катодной защиты позволяет поддержать на подземном сооружении поляризационный потенциал за счет исключения из разности потенциалов подземное сооружение - земля омической составляющей падения напряжения в дефектах изоляции и в грунте, при этом поддержание поляризационного потенциала на подземном сооружении производится относительно датчика потенциала, выполненного из того же материала, что и подземное сооружение, имеющего практически неограниченный срок службы, простого в эксплуатации и работающего в любых климатических условиях. (56) Никитенко Е. А. Автоматизация и телеконтроль электрохимической защиты магистральных газопроводов. М. : Недра, 1972, с. 92-115.

Авторское свидетельство СССР N 1075753, кл. C23, F 13/00, 1983.

1. АВТОМАТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ, содержащая станцию катодной защиты, анодный выход которой соединен с анодным заземлением, катодный выход подключен к подземному сооружению, а управляющий вход соединен с выходом блока измерения поляризационного потенциала, вход которого соединен с выходом синхронного детектора, управляющий вход которого подключен к выходу задающего генератора, другой выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, выход которого соединен с датчиком потенциала, с основным входом синхронного детектора и с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к подземному сооружению, а выход соединен с входом коммутатора, второй блок сравнения, один из входов которого соединен с вторым датчиком потенциала, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности защиты подземного сооружения от коррозии и упрощения эксплуатации, она снабжена дополнительным источником потенциала, при этом другой вход второго блока сравнения через источник потенциала подключен к подземному сооружению , а выход соединен с управляющим входом источника потенциала, выходы которого соединены с входами блока измерения поляризационного потенциала. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена двумя корректирующими устройствами, при этом каждое из корректирующих устройств соединено с одним из входов соответствующего блока сравнения.