Устройство катодной защиты многониточных магистральных подземных трубопроводов

 

Изобретение относится к электромеханической зашите от коррозии, предназначено для работы в составе системы катодной защиты многониточных магистральных подземных трубопроводов и направлено на повышение эффективности и надежности электрохимической защиты магистральных подземных трубопроводов. Устройство содержит два блока питания, основной и резервный, блок автоматического ввода резерва, две установки катодной защиты (основная и резервная), глубинное анодное заземление, блок совместной защиты, блок измерения и обработки информации, датчик поляризационного потенциала, датчик скорости коррозии, датчик наводороживания, блок приема и передачи, антенну, протяженные анодные заземления, электроды сравнения, блок логики, телеизмерения и телерегулирования, блок коммутации и измерения параметров. 1 ил.

Изобретение относится к электрохимической защите от коррозии и предназначено для работы в составе системы катодной защиты (СКЗ) многониточных магистральных подземных трубопроводов.

Известны устройства катодной защиты многониточных газопроводов [1] Недостатком этих устройств является то, что они не обеспечивают надежную защиту магистральных трубопроводов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство [1] (стр. 51, рис. 8), содержащее два блока питания, основной и резервный, блок автоматического ввода резерва, две установки катодной защиты (УКЗ), основная и резервная, глубинное анодное заземление, блок совместной защиты, блок измерения и обработки информации, датчик поляризованного потенциала, датчик скорости коррозии, датчик наводороживания, блок приема и передачи, антенну.

Недостатком этого устройства является недостаточно эффективная и надежная защита магистральных многониточных подземных трубопроводов.

В основу изобретения положена задача создания такого устройства, которое обеспечит эффективную и надежную электрохимическую защиту магистральных подземных трубопроводов за счет резервирования, контроля, диагностики и оптимального регулирования заданных параметров защиты.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем два блока питания, основной и резервный, блок автоматического ввода резерва, две установки катодной защиты (основная и резервная), глубинное анодное заземление, блок совместной защиты, блок измерения и обработки информации, датчик поляризационного потенциала, датчик скорости коррозии, датчик наводороживания, блок приема и передачи, антенну, причем первые выходы установок катодной защиты соединены с глубинным анодным заземлением, вторые выходы с блоком автоматического ввода резерва, третьи выходы блока совместной защиты соединены с трубопроводами, а другие с блоком измерения и обработки информации, введены протяжные анодные заземления, расположенные вдоль каждого трубопровода, электроды сравнения, блок логики, телерегулирования и телеизмерения, блок коммутации и измерения параметров защиты, причем первые выходы установок катодной защиты соединены с протяженными анодными заземлениями, третьи выходы -с входом блока совместной защиты, четвертые выходы -с вторым входом блока измерения и обработки информации, выход которого соединен с первым входом блока логики, телерегулирования и телеизмерения, второй выход которого соединен с первым выходами установок катодной защиты, первый -с блоком приема и передачи, вход - выход которого соединен с антенной, а выход с вторым входом блока логики, телерегулирования и телеизмерения, третий вход которого соединен с блоком измерения параметров защиты, входы которого соединены с выходами электродов сравнения, с трубопроводами и с выходами всех датчиков, выходы электродов сравнения и трубопроводы соединены соответственно с вторым и третьими входами установок катодной защиты, четвертые входы которых соединены с выходами блока автоматического ввода резерва, входы которого соединены с соответствующими выходами блоков питания.

На чертеже приведена структурная схема устройства, где показаны два блока питания 1,2, основной и резервный соответственно, блок автоматического ввода резерва 3, две установки катодной защиты 4,5 основная и резервная соответственно, глубинное анодное заземление 6, блок совместной защиты 7, трубопроводы 8, протяженные анодные заземления 9, блок измерения и обработки информации 10, блок коммутации и измерения параметров защиты 11, электрод сравнения 12, датчик поляризационного потенциала 13, датчик скорости коррозии 14, датчик наводороживания и телерегулирования 16, блок приема и передачи 17, антенна 18.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения переменного тока от основного или резервного блоков питания 1,2 соответственно блок автоматического ввода резерва 3 подает питание на основную установку катодной защиты 4 от основного блока питания 1, которая начинает работать и через блок совместной защиты 7 обеспечивает подачу и распределение по ниткам трубопроводов 8 защитных токов 1з, которые в общем случае определяются выражением где D_тр. диаметр трубопровода; ρ_гр удельное переходное сопротивление грунта; R_из. переходное сопротивление изоляции.

При включении основной установки катодной защиты 4 на одном из ее выходов формируется сигнал, который поступает в блок автоматического ввода резерва 3 и блокирует в нем цепи включения резервной установки катодной защиты 5. Одновременно защищаемые нитки трубопроводов 8 начинают поляризоваться отрицательным потенциалом относительно анодного заземления 6 и протяженного заземления 9 и на них появляется разность потенциалов относительно электрода сравнения 12, которая с одной из ниток (в рассматриваемом случае с первой нитки трубопровода 8) подается на выходы установок катодной защиты 4,5.

Работающая установка 4 сравнивает это напряжение с предварительно заданным и в соответствии с величиной отсчета изменяет ток до требуемого значения.

Для выравнивания распределения защитных потенциалов по всей длине защищаемых ниток трубопроводов 8 в устройство введены протяженные анодные заземления 9, расположенные в непосредственной близости от трубопроводов 8. В случае выхода из строя основного блока питания 1 блок автоматического ввода резерва 3 автоматически переключается на работу от резервного блока питания 2. При выходе из строя установки катодной защиты 4 на блок 3 не поступает сигнал, запрещающий работу резервной установки катодной защиты 5, которая начинает работать и с нее в этом случае поступает сигнал в блок 3, запрещающий работу основной установки катодной защиты 4. Установка 5 начинает работать, обеспечивая требуемый защитный потенциал на нитках трубопроводов 8 относительно анодного заземления 6 и протяженных анодных заземлений 9. Моноторинг, дистанционный контроль и регулирование режимов электрохимической защиты всех ниток трубопроводов 8 осуществляет телеметрическая система, состоящая из блока измерения и обработки информации 10, блока коммутации и измерения параметров 11, датчиков поляризационного потенциала 13, датчиков скорости коррозии 14, датчиков наводоpоживания 15, блока логики, телеизмерения и телерегулирования 16, блока приема и передачи 17 с антенной 18.

С диспетчерского пункта по радиоканалу осуществляется вызов данного устройства и блок приема и передачи 17 подключает блок логики, телеизмерения и телерегулирования 16 на работу в режиме контроля параметров. В первую очередь контролируются параметры в блоке измерения и обработки информации 10, на входы которого подаются сигналы, характеризующие выходные режимы работающей установки катодной защиты 4 или 5. Затем опрашиваются датчики 12 15 всех трубопроводов 8, которые подключены к блоку коммутации и измерения параметров защиты 11.

Сигналы от датчиков последовательно через коммутатор блока 11 поступают на блок 16, с выхода которого через блок приема и передачи 17 и антенну 18 по радиоканалу передаются на диспетчерский пункт. В случае необходимости изменения режима работы установок катодной защиты 4 или 5 с диспетчерского пункта выдается соответствующая команда, которая принимается через антенну 18 блоком приема и передачи 17. Сигнал телерегулирования выделяется блоком 16 и через второй выход поступает на первые входы установок катодной защиты 4,5. Этот сигнал вызывает изменение заданного напряжения в установке катодной защиты 4 или 5, и они изменяют свой режим работы в соответствии с принятой командой.

Изобретение позволяет обеспечить равномерное распределение потенциала защиты, дистанционный контроль за состоянием многониточных магистральных подземных трубопроводов 8, проводить анализ режимов работы установок катодной защиты 4 или 5 и изменить режим их работы.

Из изложенного следует, что данное устройство позволяет обеспечить более эффективную и надежную электрохимическую защиту магистральных подземных трубопроводов, что и определяет технико-экономический эффект изобретения.

Формула изобретения

Устройство катодной защиты многониточных магистральных подземных трубопроводов, содержащее два блока питания, основной и резервный, блок автоматического ввода резерва, две установки катодной защиты, основная и резервная, глубинное анодное заземление, блок совместной защиты, блок измерения и обработки информации, датчики поляризационного потенциала по числу трубопроводов, датчики скорости коррозии по числу трубопроводов, датчики наводороживания по числу трубопроводов, блок приема и передачи, соединенный с антенной, причем первые выходы установок катодной защиты соединены с глубинным анодным заземлением, вторые выходы с блоком автоматического ввода резерва, третьи выходы с блоком измерения и обработки информации, одни выходы блока совместной защиты соединены с трубопроводами, а другие с блоком измерения и обработки информации, отличающееся тем, что оно снабжено протяженными анодными заземлениями, расположенными вдоль каждого трубопровода, электродами сравнения по числу трубопроводов, блоком логики, телеизмерения и телерегулирования, блоком коммутации и измерения параметров защиты, первые выходы установок катодной защиты соединены с протяженными анодными заземлениями, третьи выходы с входом блока совместной защиты, четвертые выходы с вторым входом блока измерения и обработки информации, выход которого соединен с первым входом блока логики, телеизмерения и телерегулирования, второй выход которого соединен с первыми входами установок катодной защиты, первый выход с блоком приема и передачи, выход которого соединен с вторым входом блока логики, телеизмерения и телерегулирования, третий вход которого соединен с блоком коммутации и измерения параметров защиты, входы которого соединены с трубопроводами, с выходами электродов сравнения и с выходами всех датчиков, выходы электродов сравнения и трубопроводы соединены соответственно с вторыми и третьими входами установок катодной защиты, четвертые входы которых соединены с выходами блока автоматического ввода резерва, входы которого соединены с соответствующими выходами блоков питания.