Способ измерения поляризационного потенциала металлических подземных сооружений

Авторы патента:

G01R27/20 - для измерения сопротивления заземления; для измерения контактного сопротивления заземлителей, например пластинчатых

Владельцы патента RU 2353941:

Федеральное государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Ярославская государственная сельскохозяйственная академия" (RU)

Изобретение относится к способам бесконтактной оценки с помощью электрохимического анализа эффективности катодной защиты подземных металлических сооружений. Способ измерения поляризационного потенциала металлических подземных сооружений измерением разности потенциалов «труба-земля» заключается в следующем: измерительный прибор включается между катодным выводом и электродом сравнения, устанавливаемым на поверхности земли над осью (или около нее) трубопровода. Измерение поляризационного потенциала проводят вслед за отключением защитного тока через небольшой промежуток времени, необходимый для исключения влияния переходных процессов. Многопредельным милливольтметром с входным сопротивлением не менее 1,0 МОм измеряют разность потенциалов между катодом (трубой) и неполяризующимся электродом сравнения, установленным на первой станции измерения, после чего все последующие измерения разности потенциалов проводят между электродами сравнения, установленными на первой и второй станциях измерения, и далее между электродами сравнения каждой предыдущей и последующей станциями измерения по длине трубопровода. При измерениях один и тот же зажим вольтметра подключают к катоду и далее ко всем предыдущим электродам сравнения. Для получения значения поляризационного потенциала станции №N все показания милливольтметра, полученные от первого измерения до станции №N, суммируют с нарастающим итогом с учетом знака измеренных потенциалов и вычитают из суммы потенциал электрода сравнения. Для уменьшения влияния гетерогенности грунта, измерения ведут на участках с шагом до 100 м. Технический результат - оперативное измерение поляризационного потенциала металлических подземных сооружений.

Изобретение относится к способам бесконтактной оценки с помощью электрохимического анализа эффективности катодной защиты поземных металлических сооружений.

Известен способ измерения электродных потенциалов подземных металлических сооружений, находящихся во внешнем поле электрических токов, путем исключения омической составляющей потенциала, для чего, с целью повышения точности, фиксируют потенциал вспомогательного электрода в момент его отключения от сооружения (а.с. СССР №305423, G01R 27/20).

Существенными недостатками способа являются:

1) необходимость предварительной установки стационарных подземных неполяризующихся электродов сравнения и вспомогательных электродов в предполагаемых точках проведения измерений:

2) сложность проведения периодического обслуживания подземного неполяризующегося электрода сравнения.

Имеется способ определения электрических параметров металлического подземного сооружения путем его поляризации и измерения напряжения между металлическим подземным сооружением и электродом сравнения, для чего, с целью расширения функциональных возможностей, одновременно фиксируют ток в измерительном контуре, включающем металлическое подземное сооружение и электрод сравнения, затем изменяют направление поляризации и вновь производят замер между металлическим подземным сооружением, электродом сравнения и током в измерительном контуре, определяют омическое сопротивление измерительной цепи по формуле:

R₀=(U₁-U₂)/(I₁+I₂),

где I₁, U₁ - ток и напряжение в измерительном контуре при одном направлении поляризующего тока, когда он совпадает с направлением электродвижущей силы двойного слоя;

I₂, U₂- ток и напряжение в измерительном контуре при другом направлении поляризующего тока определяют величину потенциала сооружения по формуле

E=(U₁I₂-U₂I₁)/(I₁+I₂),

определяют величину поляризационного сопротивления R_П по формуле

R_П=0,5(U₁/I₁-U₂/I₂) (a.c. СССР №1188663, G01R 19/00).

Существенными недостатками способа являются:

1) необходимость применения при измерениях помимо милливольтметра с высоким входным сопротивлением моста постоянного тока и миллиамперметра, что резко снижает оперативность проведения измерений;

2) усложнение определения поляризационного потенциала вследствие необходимости проведения дополнительных расчетов;

3) снижение оперативности определения поляризационных потенциалов на больших расстояниях от контрольно-измерительных колонок из-за необходимости размотать провод от контрольно-измерительной колонки до точки измерения, а после окончания вручную смотать его на катушку, на что требуется значительное время.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению относится традиционный метод контроля электрохимической защиты - способ измерения разности потенциалов «труба-земля», при котором измерительный прибор (вольтметр или потенциометр) включается между катодным выводом и электродом сравнения, устанавливаемым на поверхности земли над осью (или около нее) трубопровода (Н.П.Глазов. Анализ современных методов измерения поляризационных потенциалов на магистральных трубопроводах. // Материалы совещаний, конференций, семинаров. Современное состояние и проблемы противокоррозионной защиты магистральных газопроводов и газопромысловых сооружений отрасли. М.: РАО Газпром 1995. С.28-42.).

Среди недостатков способа следует перечислить следующие:

1) снижение оперативности определения поляризационных потенциалов на больших расстояниях от контрольно-измерительных колонок из-за необходимости растягивания провода от колонки до точки измерения, а после окончания - сматывания его на катушку, на что требуется значительное время.

2) наличие погрешностей в измерениях на больших расстояниях от контрольно-измерительной колонки из-за гетерогенности среды (грунта) по длине подземного сооружения.

Задачей изобретения является оперативное измерение поляризационного потенциала металлических подземных сооружений.

Поставленная задача достигается способом измерения поляризационного потенциала металлических подземных сооружений измерением разности потенциалов «труба-земля», при котором измерительный прибор включается между катодным выводом и электродом сравнения, устанавливаемым на поверхности земли над осью (или около нее) трубопровода, для чего измерение потенциала проводят вслед за отключением защитного тока через небольшой промежуток времени, необходимый для исключения влияния переходных процессов при этом сначала многопредельным милливольтметром с входным сопротивлением не менее 1,0 МОм измеряют разность потенциалов между катодом (трубой) и неполяризующимся электродом сравнения, установленным на первой станции измерения, после чего все последующие измерения разности потенциалов производят между электродами сравнения, установленными на первой и второй станциях измерения, и далее между электродами сравнения каждой предыдущей и последующей станциями измерения по длине трубопровода; при всех измерения один и тот же зажим вольтметра подключают к катоду и далее ко всем предыдущим электродам сравнения, а для получения значения поляризационного потенциала станции №N все показания милливольтметра, полученные от первого измерения до станции №N суммируют с нарастающим итогом с учетом знака измеренных потенциалов и вычитают из этой суммы потенциал электрода сравнения, а для уменьшения влияния гетерогенности грунта измерения ведут на коротких участках с шагом, не превышающим 100 м.

Новые существенные признаки:

1) измерения проводят с шагом, не превышающим 100 м;

2) все измерения разности потенциалов, кроме первого, проводят между электродами сравнения двух соседних станций измерения;

3) при всех измерениях один и тот же зажим вольтметра подключают к катоду и далее к предыдущему электроду сравнения на каждой из станций измерения;

4) для получения значения поляризационного потенциала станции №N все показания милливольтметра, полученные от первого измерения до станции №N суммируют с нарастающим итогом с учетом знака измеренных потенциалов и вычитают из этой суммы потенциал электрода сравнения;

5) измерение потенциала проводят вслед за отключением защитного тока через небольшой промежуток времени, необходимый для исключения влияния переходных процессов.

Перечисленные новые существенные признаки, в совокупности с известными, обеспечивают получение технического результата во всех случаях, на которые распространяются испрашиваемый объем правовой охраны.

Получение технического результата изобретения достигается тем, что измерения проводят методом отключения, который основан на различии во времени спада поляризационного потенциала и омического падания напряжения. При отключении защитного тока омическое падение напряжения исчезает практически мгновенно, а спад поляризационного потенциала подземного стального сооружения происходит значительно медленнее. Измерение потенциала подземного металлического сооружения следует проводить через небольшой промежуток времени после отключения защитного тока, необходимый для исключения влияния переходных процессов. При этом все измерения, кроме первого, проводят между неполяризующимися электродами сравнения, что повышает оперативность измерений, так как измерения проводят на коротких участках без растяжки и сматывания километрового провода параллельным переносом короткого провода длиной, не превышающей 100 м с участка на участок, что позволяет исключить влияние гетерогенности грунта при измерениях, проводимых на больших расстояниях от контрольно-измерительной колонки. При всех измерениях необходимо, чтобы один и тот же зажим вольтметра подключался сначала к катоду (к проводнику, соединенному с телом трубы, выведенному на контрольно-измерительную колонку) и далее к предыдущему электроду сравнения на каждой из станций измерения по длине подземного трубопровода. Величину поляризационного потенциала относительно нормального водородного электрода (н.в.э.) трубопровода на станции №N определяют из выражения:

;

где E_ПN - поляризационный потенциал трубы на станции измерения №N;

ΔU₁ - разность потенциалов труба - земля на первой станции измерения между выводом контрольно-измерительной колонки, соединенным с телом трубы и неполяризующимся электродом сравнения;

U_ЭС - потенциал неполяризующегося электрода сравнения;

ΔU_i - разность потенциалов между электродами сравнения на каждой из станций измерения от станции номер i=2 до станции номер i=N.

Пример

Определить поляризационные потенциалы подземного трубопровода, после измерений на трех станциях измерения: у контрольно-измерительной колонки (станция №1), в 10 м от контрольно-измерительной колонки (станция №2) и в 25 м от первой станции измерения (станция №3 в 15 м от станции №2). Измерения проводились с помощью стандартного медно-сульфатного электрода сравнения: U_ЭС=0,31 В н.в.э. Показания вольтметра на первой станции измерения (между телом трубы и электродом сравнения): ΔU₁=1,253 В, минус вольтметра подключен к проводу контрольно-измерительной колонки, который соединен с телом трубы. Показания милливольтметра на второй станции измерения (между электродами сравнения, установленными на первой и второй станциях измерения): ΔU₂=-0,051 В, минус вольтметра подключен к электроду сравнения, установленному на первой станции измерения по оси трубы - у контрольно-измерительной колонки. Показания милливольтметра на третьей станции измерения (между электродами сравнения, установленными на второй и третьей станциях измерения): ΔU₃=0,023 В, минус вольтметра подключен к электроду сравнения, установленному на второй станции измерения - в 10 метрах по оси трубы от контрольно-измерительной колонки. Потенциал трубы на первой станции измерения (у контрольно-измерительной колонки) составляет:

Е_П1=ΔU₁-U_ЭС=1,253-0,31=0,943 В н.в.э.

Потенциал трубы на второй станции измерения (на расстоянии 10 м от контрольно-измерительной колонки) составляет:

Е_П1=ΔU₁+ΔU₂-U_ЭС=1,253-0,051-0,31=0,894 В н.в.э.

Потенциал трубы на третьей станции измерения (на расстоянии 25 м от контрольно-измерительной колонки) составляет:

Е_П1=ΔU₁+ΔU₂+U₃-U_ЭС=1,253-0,051+0,023-0,31=0,917 В н.в.э.

Способ измерения поляризационного потенциала металлических подземных сооружений измерением разности потенциалов «труба-земля», при котором измерительный прибор включается между катодным выводом и электродом сравнения, устанавливаемым на поверхности земли над осью (или около нее) трубопровода, отличающийся тем, что измерение потенциала проводят вслед за отключением защитного тока через небольшой промежуток времени, необходимый для исключения влияния переходных процессов, при этом сначала многопредельным милливольтметром с входным сопротивлением не менее 1,0 МОм измеряют разность потенциалов между катодом (трубой) и неполяризующимся электродом сравнения, установленным на первой станции измерения, после чего все последующие измерения разности потенциалов производят между электродами сравнения, установленными на первой и второй станциях измерения, и далее между электродами сравнения каждой предыдущей и последующей станции измерения по длине трубопровода; при всех измерениях один и тот же зажим вольтметра подключают к катоду и далее ко всем предыдущим электродам сравнения, а для получения значения поляризационного потенциала станции № N все показания милливольтметра, полученные от первого измерения до станции № N, суммируют с нарастающим итогом с учетом знака измеренных потенциалов и вычитают из этой суммы потенциал электрода сравнения, а для уменьшения влияния гетерогенности грунта измерения ведут на коротких участках с шагом, не превышающим 100 м.

Изобретение относится к устройствам для обеспечения безопасной эксплуатации приборов офисной и бытовой техники и предназначено для контроля работоспособности защитного заземления (зануления) в розетке преимущественно европейского типа.

Способ определения расстояния до элемента заземляющего устройства и глубины его залегания по трем измерениям // 2334992

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения глубины залегания и расстояния до элементов заземляющего устройства объектов энергоснабжения и тяговых подстанций железнодорожного транспорта.

Способ и устройство для измерения сопротивления заземлителя // 2321009

Изобретение относится к области электроэнергетики. .

Устройство для измерения удельного электрического сопротивления грунта // 2270457

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к технике измерения удельного электрического сопротивления заземляющих устройств. .

Способ определения глубины залегания элементов заземляющего устройства // 2245558

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения глубины залегания элементов заземляющего устройства объектов энергоснабжения и тяговых подстанций железнодорожного транспорта.

Способ диагностики целостности контакта вертикального элемента с контуром заземления // 2226697

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для диагностики целостности контакта вертикального элемента с контуром заземления объектов энергоснабжения и тяговых подстанций железнодорожного транспорта.

Способ определения наличия вертикальных элементов контура заземления // 2223510

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения глубины залегания элементов контура заземления объектов энергоснабжения и тяговых подстанций железнодорожного транспорта.

Способ определения глубины залегания элементов контура заземления // 2222816

Устройство для вертикального электрического зондирования земли // 2208804

Изобретение относится к электроэнергетике, к предпроектным изысканиям при проектировании и сооружении заземляющих устройств, в частности при вертикальном электрическом зондировании земли, может быть использовано в службах предприятий, включая малые предприятия любых форм собственности, занимающихся предпроектными изысканиями при проектировании и сооружении заземляющих устройств.

Способ измерения сопротивления заземлителя и устройство для его осуществления // 2208232

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к измерению электрического сопротивления заземлителя в электрических сетях напряжением до 1000 В, например 380/220 В, может быть использовано в службах, включая малые предприятия любых форм собственности, занимающихся эксплуатационным контролем исправности электроэнергетического оборудования.

Устройство для погружения в грунт винтовых электродов // 2363006

Изобретение относится к электротехнике, измерительной технике, а также к технике монтажа и измерения сопротивления заземляющих устройств

Способ определения трассы прокладки элементов заземляющего устройства // 2366967

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения трассы прокладки элементов заземляющего устройства объектов энергоснабжения, в том числе и тяговых подстанций железнодорожного транспорта

Способ определения наличия соединения в месте пересечения горизонтальных элементов заземляющего устройства // 2392628

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения наличия соединения в месте пересечения горизонтальных элементов заземляющего устройства

Способ обнаружения координат локальных разрушений конструкций и устройство для его осуществления // 2420750

Изобретение относится к области измерительной техники

Способ измерения поляризационного потенциала металлических подземных сооружений без отключения станции катодной защиты // 2461842

Изобретение относится к способам бесконтактной оценки с помощью электрохимического анализа эффективности катодной защиты подземных металлических сооружений

Способ измерения сопротивления заземляющего устройства тяговой подстанции постоянного тока // 2466415

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения сопротивления заземляющего устройства тяговых подстанций электрифицированных на постоянном токе железных дорог

Способ измерения поляризационного потенциала подземного металлического сооружения // 2499270

Изобретение относится к области защиты подземных металлических сооружений от коррозии и может быть использовано для обеспечения контроля поляризационного потенциала в установках катодной защиты подземных металлических сооружений, в частности магистральных трубопроводов. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение точности измерения потенциала поляризации за счет более полного исключения влияния омической составляющей, флуктуации и спада потенциала за время задержки путем повторения второго цикла измерений с задержкой по времени, а также повышение производительности за счет снижения продолжительности измерений путем выбора оптимального режима измерений. Технический результат достигается благодаря тому, что способ измерения поляризационного потенциала подземного металлического сооружения содержит следующие операции: подключают вспомогательный электрод к подземному металлическому сооружению и входу вольтметра, осуществляют первый цикл измерений поляризационного потенциала через равные промежутки времени, по результатам которого проводят оценку флуктуации результатов измерения от времени, определяют минимальную частоту спектра флуктуации, выбирают время задержки, равное длительности периода минимальной частоты спектра флуктуации, отключают вспомогательный электрод от подземного металлического сооружения и по истечении времени, равного времени задержки, проводят второй цикл измерений поляризационного потенциала через промежутки времени, длительность которых составляет не менее чем время задержки, а значение поляризационного потенциала определяют путем экстраполяции результатов измерений второго цикла. 4 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.

Устройство измерения сопротивления заземления и бортовое зарядное устройство для транспортного средства, оборудованное таким устройством // 2603173

Группа изобретений относится к предохранительным электрическим устройствам. Устройство (26) измерения сопротивления резистора (24) заземления установки содержит: источник (8) тока и амперметр (9), вторую электрическую ветвь (22) и третью электрическую ветвь (23). Источник (8) тока и амперметр (9) расположены на первой электрической ветви (21), выполненной с возможностью соединения фазы (5) сети (3) питания с заземлением (19) установки. Вторая электрическая ветвь (22) выполнена с возможностью соединения провода нейтрали (4) сети (3) питания с заземлением (19) установки. Вторая ветвь (22) содержит резистор (13), к клеммам которого подсоединен вольтметр (14), и первый конденсатор (10), последовательно соединенный с резистором. Третья ветвь (23) выполнена с возможностью соединения провода нейтрали (4) сети с заземлением (19) установки. Третья ветвь (23) содержит второй конденсатор (20) со значением емкости, превышающим емкость первого конденсатора (10). При этом второй конденсатор (20) включен параллельно первому конденсатору (10) и первому резистору (13). Зарядное устройство (1) для зарядки батареи автотранспортного средства содержит устройство (26). Технический результат заключается в повышении точности измерения сопротивления заземления. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Защищенная бортовая система зарядки батареи автотранспортного средства от сети питания // 2613000

Изобретение касается безопасности пользователя бортового устройства зарядки батареи автотранспортного средства и, в частности, оценки качества заземления сети питания, подключенной к устройству зарядки батареи автотранспортного средства. Защищенная система зарядки батареи автотранспортного средства от сети питания установлена на автотранспортное средство и содержит средства измерения частоты сети питания, средства подачи импульсов тока в сеть питания, средства измерения напряжения между землей и нулем сети питания, аналоговый фильтр для фильтрации на высоких частотах измеряемых напряжений, цифровой фильтр для фильтрации на низких частотах напряжений, отфильтрованных аналоговым фильтром, и средства определения сопротивления между землей и нулем сети по напряжениям, отфильтрованным цифровым фильтром, и по амплитуде импульсов тока. Цифровой фильтр включает в себя усредняющий фильтр, определяющий среднее значение по N измерениям напряжения, разделенным временным интервалом T+T/N, где Т - период сети, определенный средствами измерения частоты сети. Технический результат – повышение качества заземления сети питания, подключенной к устройству зарядки батареи автотранспортного средства. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ измерения сопротивления растеканию тока // 2617563

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для измерения сопротивления растеканию тока. Способ измерения сопротивления растеканию тока согласно изобретению заключается в том, что устанавливают вспомогательный потенциальный электрод, выполненный из материала, обеспечивающего максимальную внешнюю контактную разность потенциалов по отношению к заземлению. Определяют внешнюю контактную разность потенциалов с помощью вольтметра с высоким внутренним сопротивлением. Соединяют заземление и вспомогательный потенциальный электрод через высокоомное нагрузочное сопротивление и последовательно включенный амперметр. Измеряют ток, протекающий через нагрузочное сопротивление. Вычисляют сопротивление растеканию тока, применяя закон Ома для полной цепи. Техническим результатом от использования способа согласно изобретению является снижение трудоемкости и затрат на измерения сопротивления растеканию тока. 2 ил., 1 табл.