Система катодной защиты магистральных трубопроводов

 

Изобретение относится к электрохимической защите от коррозии магистральных трубопроводов, к системам передачи электрических сигналов и предназначено для работы в составе систем катодной защиты магистральных трубопроводов. Технический результат - обеспечение эффективной и надежной электрохимической защиты магистральных глубинных поляризованных трубопроводов. Система катодной защиты магистральных трубопроводов включает катодно-поляризуемый трубопровод и установку катодной защиты. При этом каждая установка катодной защиты содержит катодную станцию (преобразователь), пункты приема и регистрации информации, источник сетевого электроснабжения, глубинное анодное заземление, блок измерения и обработки информации, датчик поляризационного потенциала, датчик скорости коррозии, датчик наводораживания, блок приема и передачи, электрод сравнения, блок логики, телеизмерения и телерегулирования, блок коммутации и измерения параметров защиты. Причем первый выход катодной станции соединен с глубинным анодным заземлением, третий выход - с блоком измерения и обработки информации, четвертый выход катодной станции - с вторым входом блока измерения и обработки информации, выход которого соединен с первым входом блока логики, телеизмерения и телерегулирования, 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 трубопроводом, с выходами электрода сравнения и с выходами всех датчиков. В каждую установку катодной защиты введены: блок фазовой регулировки, блок импульсной модуляции и избирательный фильтр. При этом первый вход фильтра соединен с трубопроводом, а второй вход - с выходом электрода сравнения, выход избирательного фильтра соединен со вторым входом блока приема-передачи, второй выход которого соединен с входом блока импульсной модуляции, выход которого соединен с трубопроводом, а второй вход - с вторым выходом катодной станции, входы которой последовательно с блоком фазовой регулировки соединены с источником электроснабжения, вход управления блока фазовой регулировки соединен с вторым выходом блока логики, телеизмерения и телерегулирования, четвертый вход которого соединен с одним из пунктов приема и регистрации информации. 2 ил.

Изобретение относится к электрохимической защите от коррозии магистральных трубопроводов, к системам передачи электрических сигналов и предназначено для работы в составе систем катодной защиты магистральных трубопроводов.

Известно устройство катодной защиты многониточных магистральных подземных трубопроводов, включающее катодно-поляризуемый трубопровод, установки катодной защиты, причем каждая установка катодной защиты содержит катодную станцию (преобразователь), пункты приема и регистрации информации, источник (источники) сетевого электроснабжения, глубинное анодное заземление, блок измерения и обработки информации, датчик поляризационного потенциала, датчик скорости коррозии, датчик наводораживания, блок приема и передачи, электрод сравнения, блок логики, телеизмерения и телерегулирования, блок коммутации и измерения параметров защиты, причем первый выход катодной станции соединен с глубинным анодным заземлением, третий выход - с блоком измерения и обработки информации, четвертый выход катодной станции - с вторым входом блока измерения и обработки информации, выход которого соединен с первым входом блока логики, телеизмерения и телерегулирования, 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 трубопроводом, с выходами электрода сравнения и с выходами всех датчиков (RU 2086703, МПК 6 С 23 F 13/22, от 05 декабря 1995 г.).

К недостаткам данного устройства можно отнести: 1. необходимость установки антенн; 2. необходимость согласования с региональными службами разрешений на право работы на радиочастотах; 3. повышенная опасность воздействия на систему электростатических и грозовых разрядов; 4. система открыта для посторонних и подвержена вандализму (привлекают антенны); 5. необходима замена существующих СКЗ на станции с автоматическим регулированием, что требует значительных затрат; 6. при обесточивании узла подключения станций катодной защиты оператор узнает об этом только при очередном радиосеансе. Учитывая, что сеансы радиообмена происходят раз в сутки, наблюдаются перерывы в работе станций катодной защиты, исчисляемые часами.

В основу изобретения положена задача обеспечения эффективной и надежной электрохимической защиты магистральных глубинных поляризованных трубопроводов путем создания импульсной системы катодной защиты с телеуправлением и телеконтролем параметров защиты по каналу связи "труба-земля".

Поставленная задача достигается благодаря тому, что в устройстве, включающем катодно-поляризуемый трубопровод, установки катодной защиты, причем каждая установка катодной защиты содержит катодную станцию (преобразователь), пункты приема и регистрации информации, источник (источники) сетевого электроснабжения, глубинное анодное заземление, блок измерения и обработки информации, датчик поляризационного потенциала, датчик скорости коррозии, датчик наводораживания, блок приема и передачи, электрод сравнения, блок логики, телеизмерения и телерегулирования, блок коммутации и измерения параметров защиты, причем первый выход катодной станции соединен с глубинным анодным заземлением, третий выход - с блоком измерения и обработки информации, четвертый выход катодной станции - с вторым входом блока измерения и обработки информации, выход которого соединен с первым входом блока логики, телеизмерения и телерегулирования, 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 трубопроводом, с выходами электрода сравнения и с выходами всех датчиков, в каждую установку катодной защиты введены: блок фазовой регулировки, блок импульсной модуляции и избирательный фильтр, при этом первый вход фильтра соединен с трубопроводом, второй вход - с выходом электрода сравнения, выход избирательного фильтра соединен со вторым входом блока приема-передачи, второй выход которого соединен с входом блока импульсной модуляции, выход которого соединен с трубопроводом, а второй вход с вторым выходом катодной станции, входы которой последовательно с блоком фазовой регулировки соединены с источником электроснабжения, вход управления блока фазовой регулировки соединен с вторым выходом блока логики, телеизмерения и телерегулирования, четвертый вход которого соединен с одним из пунктов приема и регистрации информации.

На фиг. 1 приведена структурная схема системы катодной защиты магистральных трубопроводов; на фиг.2- структурная схема установки катодной защиты.

Система катодной защиты магистральных трубопроводов включает поляризуемый трубопровод 1, установки катодной защиты 2 и 3, пункты приема и регистрации информации 4, источник (источники) сетевого электроснабжения 5, причем каждая установка катодной защиты 2 и 3 содержит катодную станцию (преобразователь) 6, глубинное анодное заземление 7, блок измерения и обработки информации 8, датчик поляризационного потенциала 9, датчик скорости коррозии 10, датчик наводораживания 11, блок приема и передачи 12, электрод сравнения 13, блок логики, телеизмерения и телерегулирования 14, блок коммутации и измерения параметров защиты 15, блок фазовой регулировки 16, блок импульсной модуляции 17 и избирательный фильтр 18, шину 19.

Устройство работает следующим образом.

Внешним управлением от блока логики, телеизмерения и телерегулирования 14 в блоке фазовой регулировки 16 задается задержка подачи напряжения питания на катодную станцию 6. Задержка может изменяться от 0 до 180^o для каждой полуволны питающего напряжения, при этом выходное напряжение и ток катодной станции 6 будут соответственно изменяться от максимального до нулевого значения.

При первом включении системы катодной защиты оператором (наладчиком) производится первичная установка (выбор) режима работа блоков фазовой регулировки 16 устройств в каждой установке катодной защиты 2, 3 на трассе магистрального трубопровода 1.

После первичной регулировки режима работы катодной станции 6 устройство переходит в режим автоматического поддержания заданных параметров. Для этого блок измерения и обработки информации 8 контролирует выходные параметры катодной станции 6. Результат контроля передается в блок логики, телеизмерения и телерегулирования 14. При изменении выходного напряжения катодной станции 6 в блоке логики, телеизмерения и телерегулирования 14 автоматически производится изменение уставки режима работы блока фазовой регулировки 16 так, чтобы выходное напряжение катодной станции 6 осталось на прежнем уровне. Этот контур управления исключает влияние колебаний питающего напряжения на качество электрохимической защиты.

При работе устройства из блока приема-передачи 12 на блок импульсной модуляции 17 непрерывно поступает модулирующий сигнал частотой в несколько килогерц. Блок импульсной модуляции 17 обеспечивает стопроцентную модуляцию напряжения, поступающего на магистральный трубопровод 1.

Мониторинг, дистанционный контроль и регулирование режимов электрохимической защиты трубопровода 1 осуществляет телеметрическая система, состоящая из ЭВМ со специальным программным обеспечением, блоков измерения и обработки информации 8, блоков коммутации и измерения параметров 15, датчиков поляризационного потенциала 9, датчиков скорости коррозии 10, датчиков наводораживания 11, блоков логики, телеизмерения и телерегулирования 14, избирательных фильтров 18, блока приема и передачи 12, импульсных модуляторов 17, катодных станций 6, глубинных анодных заземлений 7, канала передачи информации "труба-земля".

Одна из установок катодной защиты 2 установлена рядом с пунктом приема и регистрации информации 4. На пункте приема и регистрации информации 4 установлена ЭВМ, которая по шине 19 соединена с блоком логики, телеизмерения и телеконтроля 14 установки катодной защиты 2. Программное обеспечение ЭВМ с заданной оператором периодичностью посылает на эту установку катодной защиты запрос на контроль того или иного параметра электрохимической защиты магистрального трубопровода 1. Блок логики, телеизмерения и телерегулирования 14 этой катодной станции через блок приема-передачи 12 и блок импульсной модуляции 17 производит модуляцию выходного напряжения катодной станции инфранизкой частотой.

На соседних установках катодной защиты с помощью избирательных фильтров 18 выделяется переменная составляющая этой модуляции и через блок приема-передачи 12 запрос поступает на блоки логики, телеизмерения и телерегулирования 14. Если запрос требует передать один из параметров этих установок, то соответствующий блок логики, телеизмерения и телерегулирования 14 переходит в режим контроля соответствующего параметра. Сигналы от датчиков последовательно через коммутатор блока 15 или сигналы от катодной станции через блок 5 поступают на блок 14, с выхода которого через блок приема-передачи 12 на вход блока импульсной модуляции 17.

Если запрос требовал контроля (управления) параметра для других установок катодной защиты, то принявшее запрос устройство просто переходит в режим ретрансляции этого запроса для более удаленных установок.

Дальность распространения сигнала по каналу "труба-земля" в сильной степени зависит от частоты передаваемого сигнала, состояния защитного покрытия трубопровода, состава грунта, его влажности, температуры и т.д.

Система приема-передачи автоматически подстраивается под изменяющиеся параметры канала связи. Для этого блок логики, телеизмерения и телерегулирования 14 начинает режим передачи с более высокой частоты, постепенно понижая ее до тех пор, пока соседняя установка катодной защиты не перейдет в режим передачи. В блоке логики, телеизмерения и телерегулирования 14 запоминаются частоты, на которых поступил запрос, и передача ответных сообщений начинается на этих частотах.

При кратковременных перебоях питания, чтобы не было нарушения режима работы установок катодной защиты при повторном включении, часть элементов блока логики, телеизмерения и телерегулирования 14, связанных с хранением уставки режима работы блока фазовой регулировки 16, запитывается от встроенного аккумулятора, подзарядка которого происходит в момент работы устройства.

Если на одной из установок катодной защиты сняли напряжение питания, то на соседних установках катодной защиты (справа и слева) датчиками защитного потенциала 13 через фильтр 18 блоками приема-передачи 12 фиксируется понижение защитного потенциала, в результате чего блоки логики, телеизмерения и телерегулирования 14 переходят сами в режим передачи, сообщая соседним установкам катодной защиты об аварии, которые ретранслируют данное сообщение на ЭВМ.

Изобретение позволяет: 1) оперативно информировать оператора о неисправности в системе электрохимической защиты для принятия мер по ее восстановлению, что ранее известные устройства при снятии напряжения питания выполнить не могли; 2) вести анализ режимов электрохимической защиты и изменять режим работы установок катодной защиты;
3) обеспечивать импульсную катодную защиту.

В устройстве возможно включение других датчиков, измеряющих иные параметры и организовать охранную сигнализацию на вскрытие установок катодной защиты.

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

Система катодной защиты магистральных трубопроводов, включающая катодно-поляризуемый трубопровод, установки катодной защиты, причем каждая установка катодной защиты содержит катодную станцию, пункты приема и регистрации информации, источник сетевого электроснабжения, глубинное анодное заземление, блок измерения и обработки информации, датчик поляризационного потенциала, датчик скорости коррозии, датчик наводораживания, блок приема и передачи, электрод сравнения, блок логики, телеизмерения и телерегулирования, блок коммутации и измерения параметров защиты, причем первый выход катодной станции соединен с глубинным анодным заземлением, третий выход - с блоком измерения и обработки информации, четвертый выход катодной станции - с вторым входом блока измерения и обработки информации, выход которого соединен с первым входом блока логики, телеизмерения и телерегулирования, 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 трубопроводом, с выходами электрода сравнения и с выходами всех датчиков, отличающаяся тем, что в каждую установку катодной защиты введены: блок фазовой регулировки, блок импульсной модуляции и избирательный фильтр, при этом первый вход фильтра соединен с трубопроводом, второй вход - с выходом электрода сравнения, выход избирательного фильтра соединен со вторым входом блока приема-передачи, второй выход которого соединен с входом блока импульсной модуляции, выход которого соединен с трубопроводом, а второй вход - с вторым выходом катодной станции, входы которой последовательно с блоком фазовой регулировки соединены с источником электроснабжения, вход управления блока фазовой регулировки соединен с вторым выходом блока логики, телеизмерения и телерегулирования, четвертый вход которого соединен с одним из пунктов приема и регистрации информации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2