Устройство для питания и автоматического регулирования выходного тока системы катодной защиты от коррозии металлоконструкций

 

Изобретение относится к области защиты от коррозии металлоконструкций, постоянно или периодически эксплуатирующихся в природных средах, преимущественно корпуса судна, находящегося в морской воде. Технический результат - расширение технических возможностей. Устройство обеспечивает работоспособность систем катодной защиты с электродом сравнения различной полярности собственного потенциала (например хлорсеребряного и цинкового). Устройство содержит управляемый источник постоянного тока, блок управления и источник регулируемого стабилизированного напряжения. Положительный и отрицательный выходы источника постоянного тока выполнены с возможностью подключения соответственно к аноду системы и корпусу судна, а его вход подсоединен к выходу блока управления. Один полюс источника регулируемого стабилизированного напряжения подсоединен к входу блока управления одноименной с ним полярности, а другой полюс является входом устройства и предназначен для подключения датчика потенциала системы разноименной с блоком управления полярности. При этом величина стабилизированного напряжения источника не менее величины стационарного потенциала корпуса судна. 1 ил.

Изобретение относится к области защиты от коррозии металлоконструкций, постоянно или периодически эксплуатирующихся в природных средах, преимущественно корпуса судна, находящегося в морской воде.

Для защиты от коррозии подводной части корпусов морских судов в отечественном судостроении широко используются автоматические системы катодной защиты, в которых в зависимости от изменения условий эксплуатации судна (скорости хода, солености и температуры морской воды, сохранности лакокрасочного покрытия и др.) осуществляется автоматическое регулирование тока для поддержания заданного защитного потенциала корпуса. Известна, например, автоматическая система катодной защиты "Луга-1" (см. ежемесячный научно-технический и производственный журнал "Судостроение" N 3 за 1973 г., стр. 16 - 18, статья с аналогичным названием, авторы: Ю.Я.Кузьмин, Н.Н.Бибиков, В.Г. Зимин, Л.В. Поварова). Система "Луга-1" состоит из источников питания, анодов и электродов сравнения - датчиков потенциала. В качестве источника питания используется полупроводниковый автоматический преобразователь серии ПАК, состоящий из силового трансформатора с выпрямителем и блока управления. Электроды сравнения служат датчиком потенциала для автоматического регулирования выходного тока катодной защиты. В качестве электродов сравнения применяются пористые хлорсеребряные электроды, которые на входе блока управления создают потенциал положительной полярности относительно корпуса судна.

Основной недостаток ПАК заключается в том, что они не позволяют применять электроды, создающие не входе блока управления потенциал отрицательной полярности, например цинковые.

Известна также система катодной защиты, использующая в качестве источника питания преобразователь типа ТПС 200-24, описанный в производственно-техническом сборнике "Технология судостроения" N 3 за 1990 г. на стр. 67 и принятый за ближайший аналог. Преобразователь содержит управляемый источник постоянного тока и блок управления. При этом отрицательный выход управляемого источника постоянного тока соединен с корпусом судна, положительный выход соединен с анодами, а вход подключен к выходу блока управления, вход которого имеет положительную полярность и соединен с хлорсеребряным электродом сравнения (датчиком потенциала), обуславливающем на входе потенциал положительной полярности.

Это устройство обеспечивает автоматическое регулирование и поддержание оптимального режима работы системы катодной защиты в различных условиях эксплуатации и полное подавление коррозии подводной части обшивки корпуса судна, но сохраняет основной недостаток, присущий аналогу - оно не позволяет применять для работы электроды отрицательной полярности, например цинковые. Особенно остро этот недостаток проявляется в процессе эксплуатации отечественных судов зарубежной постройки, оборудованных системами катодной защиты зарубежных фирм с цинковыми электродами сравнения. Такая система описана в журнале "Anti Corrosion Mehtod and Materials", 1990, 37, p. 10 - 12, Mishel Moffot "Akvamatic Sistem Superprosed Current for Small Ships". Она также состоит из источников питания, электродов сравнения и анодов. Регулируемый источник тока преобразует сетевое напряжение судна в низковольтное при поддержании защитного потенциала. Цинковый электрод сравнения устанавливается на корпусе судна и является датчиком потенциала. В целом работа такой системы аналогична работе системы с хлорсеребряным электродом сравнения. Различие системы состоит в типе преобразователя, определяемого полярностью электрода сравнения в системе катодной защиты. Поэтому при выходе из строя цинкового электрода его невозможно заменить на доступный отечественный хлорсеребряный без замены типа преобразователя. Также невозможна замена вышедшего из строя зарубежного преобразователя на отечественный без замены цинкового электрода на хлорсеребряный, что связано со значительными затратами, так как требует докования судна. В результате системы катодной защиты оказываются неработоспособными и суда подвергаются коррозии.

Изобретение решает задачу расширения технических возможностей устройства для питания и автоматического регулирования выходного тока системы катодной защиты от коррозии металлоконструкций путем обеспечения возможности его работы с электродами разной полярности собственного потенциала.

Для решения поставленной задача устройство для питания и автоматического регулирования выходного тока системы катодной защиты от коррозии металлоконструкций, преимущественно корпуса судна, содержащее управляемый источник постоянного тока, положительный и отрицательный полюсы которого подсоединены соответственно к аноду системы и корпусу судна, а вход подсоединен к выходу блока управления, снабжено датчиком потенциала системы и источником регулируемого стабилизированного напряжения с напряжением не менее величины стационарного потенциала корпуса судна, один полюс которого подсоединен к входу блока управления, а другой полюс соединен с датчиком потенциала системы.

Благодаря введению в устройство источника регулируемого стабилизированного напряжения оно получило возможность обеспечить работоспособность с электродом сравнения различной полярности собственного потенциала (например, хлорсеребряного и цинкового). Простота предлагаемого технического решения позволяет модернизировать системы защиты на судах зарубежной постройки без значительных затрат, а также проектировать системы, в которых в качестве электродов сравнения используются более дешевые цинковые электроды, не содержащие драгоценных металлов (без замены типа преобразователя).

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для питания и автоматического регулирования выходного тока системы катодной защиты от коррозии металлоконструкций (преимущественно судна) и его подключение к системе, в которой применен цинковый электрод сравнения, а вход блока управления имеет положительную полярность.

Устройство содержит управляемый источник постоянного тока 1, блок управления 2 и источник регулируемого стабилизатора напряжения 3. Положительный и отрицательный выходы источников постоянного тока 1 выполнены с возможностью подключения соответственно к аноду 4 системы и корпусу судна 5, а его вход подсоединен к выходу блока управления 2. Один полюс источника регулируемого стабилизированного напряжения 3 подсоединен к входу блока управления 2 одноименной с ним полярности, а другой полюс является входом устройства и предназначен для подключения датчика потенциала 6 системы разноименной с блоком управления 2 полярности. При этом величина стабилизированного напряжения источника 3 не менее величины стационарного потенциала корпуса судна. Дополнительный вход блока управления 2 выполнен с возможностью соединения с корпусом судна 5.

Рассмотрим работу устройства для питания системы катодной защиты, в которой блок управления 2 имеет положительную полярность, а датчик потенциала системы (цинковый электрод сравнения) - отрицательную полярность.

Устройство работает следующим образом. Фактический потенциал корпуса судна 5 относительно датчика системы 6 (цинкового электрода сравнения) измеряется как напряжение между корпусом судна 5 и цинковым электродом сравнения. Напряжение отрицательной полярности от датчика 6 алгебраически суммируется с напряжением источника 3 и в результате на входе блока управления 2 создается напряжение положительной полярности, так как датчик 6 соединен с отрицательным полюсом источника 3, а напряжение источника 3 выбрано, например, на 200 мВ превышающим стационарный потенциал корпуса судна 5 относительно цинкового электрода сравнения. В блоке управления 2 суммарное напряжение сравнивается с напряжением, которое устанавливается равным заданному защитному потенциалу корпуса судна 5 относительно цинкового электрода сравнения. При этом, если фактический потенциал корпуса судна 5 становится меньше заданного защитного потенциала, с выхода блока управления 2 на управляемый источник постоянного тока 1 поступает сигнал, обуславливающий увеличение тока катодной защиты. В результате повышается фактический потенциал корпуса судна 5 и при достижении величины заданного защитного потенциала с выхода блока управления 2 на управляемый источник 1 поступает сигнал, обуславливающий ток катодной защиты, необходимый для поддержания заданного защитного потенциала корпуса судна 5. Таким образом осуществляется автоматическое регулирование тока катодной защиты из условия поддержания заданного защитного потенциала корпуса судна 5 независимо от изменения скорости хода, солености и температуры морской воды и других факторов. При использовании в системе катодной защиты датчика с положительным собственным потенциалом (например, хлорсеребряного электрода сравнения) и преобразователя с блоком управления отрицательной полярности необходимо лишь поменять полярность подключения источника стабилизированного напряжения. При этом работа устройства аналогична описанной выше.

Формула изобретения

Устройство для питания и автоматического регулирования выходного тока системы катодной защиты от коррозии металлоконструкций, преимущественно корпуса судна, содержащее управляемый источник постоянного тока, положительный и отрицательный полюсы которого подсоединены соответственно к аноду системы и корпусу судна, а вход подсоединен к выходу блока управления, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком потенциала системы и источником регулируемого стабилизированного напряжения с напряжением не менее величины стационарного потенциала корпуса судна, один полюс которого подсоединен к входу блока управления, а другой полюс соединен с датчиком потенциала системы.

РИСУНКИ

Рисунок 1