Измеритель тока протекторной защиты морских сооружений



Владельцы патента RU 2781549:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" (RU)

Изобретение относится к системе мониторинга коррозионных процессов на стальных подводных сооружениях с протекторной защитой для определения коррозионной опасности и эффективности электрохимической защиты. Измеритель тока состоит из диэлектрического водонепроницаемого корпуса с конусным пластиковым окончанием, на котором установлен стальной контакт из неподверженного морской коррозии металла, при этом контакт внутри диэлектрического водонепроницаемого корпуса подключен к выключателю, который подключен к цифровому амперметру с вынесенным дисплеем, амперметр подключен к элементу питания, а элемент питания к измерительному электроду, изготовленному из сплава, не подверженного коррозии. Изобретение позволяет определять степень износа протекторного сплава в системе протекторной защиты при помощи получения данных о плотностях тока защиты. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Предлагаемое техническое решение относится к системе мониторинга коррозионных процессов на стальных подводных сооружениях с протекторной защитой, для определения коррозионной опасности и эффективности электрохимической защиты.

Известна полезная модель «Блок контроля и измерения тока анодного заземления для системы электрохимической защиты металлических трубопроводов от коррозии» (см. патент RU №181690, МПК G01R 19/15 C23F 13/20 от 26.07.2018) подобная заявленному техническому решению. В ней описывается блок контроля и измерения тока анодного заземления для системы электрохимической защиты металлических трубопроводов от коррозии который подключен к кабельному выводу от станции электрохимической защиты. Блок оснащен амперметром и шунтами с возможностью регулировки тока в цепи. Техническим результатом данного технического решения является повышение надежности контроля и измерения с визуализацией токовых параметров при эксплуатации контрольно-измерительных пунктов.

Недостатками указанного технического решения являются:

- невозможность использования технического решения на морских объектах;

- метод предназначен только для использования со станциями катодной защиты.

Известен способ контроля режима работы протекторной защиты стальных корпусов кораблей и судов (см. патент RU №2589246, МПК G01N 17/00 от 10.07.2016 г.). Суть изобретения состоит в том, что при помощи переносного электрода сравнения и электроизмерительного прибора производится периодическое измерение потенциала и силы тока между электродом сравнения и корпусом судна в контрольных точках. Оценку состояния протекторов определяют по значению полученного потенциала, который должен лежать в пределах от минус 0,75 до минус 1,05 В, а сила тока в этой цепи должна соответствовать 60-66 мА.

Недостатками вышеописанного технического решения являются:

- субъективность оценки состояния протектора по косвенным признакам, таким, как потенциал корпуса судна относительно электрода сравнения;

- невозможность оценки поляризационного потенциала подводных сооружений при изолированной от внешней среды стальной поверхности;

- малоинформативный (т.к. не учитывается контактирующая с водой площадь судна) и спорный показатель оценки состояния протекторного материала на основе силы тока между корпусом судна и электродом сравнения;

- неоправданность использования графитового электрода в качестве электрода сравнения.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности определения степени износа протекторного сплава в системе протекторной защиты. Основным критерием, который применяется для определения достаточной степени электрохимической защиты подводных морских сооружений является потенциал относительно электрода сравнения. Этот показатель зачастую является неинформативным вследствие того, что при критическом расходе сплава протектора его потенциал так же остается в нормативных пределах. Вторым основным критерием является плотность тока защиты. Но из-за отсутствия возможности фиксации данного параметра в морских условиях этот важнейший параметр не проверяется. Данное техническое решение позволяет решить эту проблему и получить данные о плотностях тока защиты.

Указанная задача решается тем, что для определения рабочего тока протекторной защиты морских сооружений устройством создается дополнительная электрическая цепь, включающая в себя цифровой амперметр с дисплеем, измерительный электрод и элемент питания. Дисплей цифрового амперметра установлен отдельно от амперметра в корпусе заявляемого устройства. Эффект создается в рабочей цепи электрохимической защиты труба-протектор при помощи подключения дополнительной измерительной цепи и внутреннего источника постоянного тока, который за счет создания разности потенциалов между измерительным электродом устройства и протектором сооружения генерирует ток, измеряемый цифровым амперметром, установленным в устройстве. Цифровой амперметр имеет функцию сохранения измеренных значений, а также возможность подстройки прибора под необходимый тип протектора, и оснащен интерфейсом для передачи полученных данных для последующей их обработки в систему коррозионного мониторинга или на персональный компьютер.

Применение элемента питания за счет создаваемой разности потенциалов «катод-анод» позволяет принудительно направить ток от рабочего электрода через встроенный измеритель тока на протектор, вследствие чего величина измеренного тока будет в прямой зависимости от площади измеряемого протектора.

Созданное устройство может быть применено при проверке эффективности систем электрохимической защиты (ЭХЗ) при использовании водолазного обследования и при обследовании телеуправляемыми необитаемыми подводными аппаратами (ТНПА). Для водолазного обследования устройство может быть оборудовано рукояткой с выключателем и выведенным с амперметра дисплеем, который так же может быть применен при обследовании объекта с использованием ТНПА. В устройство может быть интегрирована система беспроводной передачи данных.

На фиг. 1 представлен внешний вид измерителя тока протекторной защиты морских сооружений, а на фиг. 2 приведена схема подключения измерителя.

Измеритель тока протекторной защиты морских сооружений, изображенный на фиг. 1, состоит из диэлектрического водонепроницаемого корпуса 1 с конусным пластиковым окончанием 2 и соединительным контактом 3, подключенным к встроенному в корпус измерителя цифровому амперметру 10 с установленным отдельно от амперметра в корпусе патентуемого устройства дисплеем 4, который подключен к измерительному электроду 5, изготовленному из неподверженного коррозии сплава, имеющего потенциал положительнее протектора, и установленного на защищаемом подводном сооружении. В разрыв цепи между соединительным контактом 3 и измерительным электродом 5 установлен выключатель 6, который используется для замыкания цепи "исследуемый протектор - электрод" для возможности проведения измерений при водолазном обследовании. Измерительный электрод 5 является стационарным и устанавливается в герметичный разъем, расположенный в задней части измерителя.

Схема подключения измерителя, представленная на фиг. 2, состоит из соединительного контакта 3, встроенного в корпус заявленного устройства цифрового амперметра 10 с установленным отдельно от амперметра в корпусе патентуемого устройства дисплеем 4, измерительного электрода 5, выключателя 6, электролита (морской воды) 7, защищаемого сооружения 8, протектора 9, элемента питания 11. Под номерами 3, 4, 5, 6, 10, 11 на схеме обозначены элементы цепи измерителя тока протекторной защиты, а под номерами 7-9 элементы внешней цепи «подводное сооружение - протектор».

Измеритель тока протекторной защиты морских сооружений может быть оснащен стационарным измерительным электродом 5 из различных некорродирующих сплавов. Также в корпусе 1 может быть установлена рукоятка с выключателем 6 для возможности измерения рабочего тока протекторной защиты методом водолазного обследования. В частном случае корпус 1 измерителя тока протекторной защиты морских сооружений может быть изменен и установлен в ТНПА или в другую измерительную аппаратуру с возможностью бесконтактной передачи данных. В другом частном случае измеритель тока протекторной защиты морских сооружений может быть без дисплея 4. Также измеритель может быть выполнен в произвольном корпусе с возможностью использования совместно с другой аппаратурой. Цифровой амперметр 10 имеет функцию сохранения измеренных значений и возможность подстройки прибора под необходимый тип протектора 9. Данные с цифрового амперметра 10 для последующей обработки с помощью интерфейса передаются в систему коррозионного мониторинга или на персональный компьютер, установленный внутрь герметичного корпуса 1 устройства, и амперметр может иметь сменный или перезаряжаемый источник питания 11. В одном из частных случаев измеритель тока протекторной защиты морских сооружений может быть оборудован датчиками электропроводности и температуры воды, а также индикатором напряжения элемента питания. В частном случае измеритель тока протекторной защиты морских сооружений может иметь один или несколько перезаряжаемых источников энергии (аккумуляторов) для осуществления энергопитания измерительной цепи и работоспособности измерителя. Элементы питания могут находится снаружи корпуса 1 или питание может осуществляться от подводного аппарата.

Перед началом измерений осуществляют проверку работоспособности элементов 3, 4, 5, 6, 10 измерителя и его элементов питания 11. Для этого, при помощи омметра проводят проверку целостности цепи при замкнутом выключателе 6. Далее, при помощи подключения измерителя к любому внешнему источнику постоянного тока осуществляют контроль работоспособности цифрового амперметра 10 и дисплея 4 для обеспечения индикации измеренного тока. Герметичность корпуса 1 измерителя проверяют визуально. Для проведения измерений непосредственно на подводном защищаемом объекте 8 необходимо обеспечить электрическое соединение измерителя тока и протектора 9, обеспечивающего защиту сооружения 8, к которому необходимо приложить устройство соединительным контактом 3. Далее, необходимо замкнуть цепь внутри измерителя при помощи выключателя 6, после чего на дисплее 4 цифрового амперметра 10 отобразится значение силы тока, которое указывает на состояние анодного материала данного протектора 9. При повышенном расходе протекторного материала на протекторе 9, вследствие увеличенной величины тока во времени измеряемая измерителем сила тока будет иметь повышенные значения по сравнению с нормальными показателями.

Экспериментально определен рабочий ток протекторной защиты алюминиевого сплава. Для этого в модельной морской воде были сымитированы две системы катодной защиты с площадью протекторного сплава 19,6 см2 и 3,9 см2. При соотношении этих площадей 5/1, напряжении последовательно подключенных двух литиевых измерительных элементов питания 7,8 вольт и одинаковой площади катодов для каждой системы 42 см2, ток в системе «протектор сооружения» - «измерительный электрод» составил 1,39 А и 1,15 А соответственно. Эти показатели говорят о том, что в данной системе при соотношении площадей протекторов 5/1 отношение силы токов составило 1,2 (1,39/1,15), то есть разность полученных токов в данной системе составила 20% (5/1[площадь]=1/5[ток]). Для исключения возможности неравномерного наложения тока катоды в двух системах меняли между собой, при этом измеренный ток в цепи существенно не менялся и был привязан к площадям протектора.

1. Измеритель тока протекторной защиты морских сооружений состоит из диэлектрического водонепроницаемого корпуса с конусным пластиковым окончанием, в корпусе которого установлен стальной контакт из неподверженного морской коррозии металла, этот контакт подключен к выключателю, выключатель подключен к цифровому амперметру с дисплеем, амперметр в свою очередь подключен к элементу питания, а элемент питания - к измерительному электроду, изготовленному из сплава, не подверженного коррозии, при этом цифровой амперметр выполнен с функцией сохранения измеренных значений и дисплей установлен отдельно от амперметра в корпусе заявленного устройства.

2. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что в корпус установлена рукоятка с выключателем.

3. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что он имеет один или несколько внутренних или внешних источников питания, в том числе перезаряжаемых, для снабжения энергией измерительной цепи и осуществления работоспособности измерителя.

4. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что в нем установлены датчики электропроводности и температуры воды, а также индикатор напряжения элемента питания измерительной цепи.

5. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что цифровой амперметр имеет возможность подстройки прибора под необходимый тип протектора, а также имеет интерфейс для передачи полученных данных в систему коррозионного мониторинга или на персональный компьютер.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к средствам контроля состава солевых смесей жидкосолевого реактора и исследования коррозионной стойкости конструкционных материалов реактора. Устройство измерения окислительно-восстановительного потенциала расплавленных смесей на основе системы LiF-BeF2 содержит изолированные друг от друга молибденовую подложку динамического бериллиевого электрода, молибденовый индикаторный электрод и противоэлектрод, при этом молибденовая подложка динамического бериллиевого электрода и молибденовый индикаторный электрод размещены и загерметизированы с помощью силиконового узла в корундовой двухканальной трубке, герметично установленной с одного конца в стальную трубку с прикрепленной к ней с другого конца стальной втулкой с футоркой, на наружной поверхности которой закреплен противоэлектрод в виде трубы из плотного графита с отверстиями, причем стальная трубка, стальная втулка с футоркой и противоэлектрод образуют единый корпус, а внутри футорки вкручен изолятор из нитрида бора с каналами, через которые проходят молибденовая подложка бериллиевого электрода и индикаторный электрод, при этом площадь поверхности противоэлектрода, предназначенной для погружения в расплав, не менее чем в 5 раз превышает площадь погружаемой в расплав поверхности молибденовой подложки динамического бериллиевого электрода.

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство поиска дефектов в изоляционном покрытии на трубопроводах, уложенных под водными преградами, состоит из неполяризующихся электродов сравнения, рамки, тросика фуникулера, сматывающего устройства, барабана, счетчика длины кабеля, записывающего прибора, при этом на рамке жестко закреплены неполяризующиеся электроды сравнения, каждый электрод рамки соединен со жгутом проводов, все соединения проводов с электродами сравнения герметичны, и указанная рамка закреплена на тросике фуникулера, проходящего над трубопроводом между опорами, расположенными по берегам водной преграды над осью трубопровода.

Изобретение относится к области неразрушающего электрохимического контроля состояния поверхности металлических образцов и может быть использовано для оценки состояния материалов при длительном содержании в природной воде, в частности материалов подводных устройств длительной эксплуатации. Устройство для неразрушающего электрохимического контроля состояния поверхности металлических образцов в электролите включает цепь для измерения потенциалов электродов, при этом цепь состоит из корпуса электрохимической ячейки, выполненного из изолирующего материала и имеющего пазы для размещения в них токовых электродов, регистрирующих электродов, тестируемых образцов, и концентраторов тока, установленных между регистрирующими электродами и тестируемыми образцами, над которыми сверху в тех же пазах размещены токоограничивающие изоляционные заглушки, а также она состоит из генератора тока, соединенного через резисторы посредством провода с токовыми электродами, помещенными в корпус электрохимической ячейки, заполненной электролитом, в который также погружены регистрирующие электроды, соединенные проводами с входами измерителей потенциалов, и тестируемые образцы, причем токовые и регистрирующие электроды выполнены из прямоугольных кусков сетки из нержавеющей стали и имеют корпус электрода, выполненный из изоляционного материала и имеющий полость для вставления сетки, при этом нижняя часть корпуса электрода выполнена перфорированной, предназначенной для свободного протекания электролита в электрохимической ячейке и электрического контакта электролита и металлической сетки, которая в свою очередь соединена посредством лепестка, болта и шайбы с проводами, соединяющими соответствующий электрод с генератором тока и измерителем потенциала, а токовые и регистрирующие электроды, корпус для крепления образцов, концентратор тока и изоляционные заглушки имеют одинаковую ширину, равную ширине электрохимической ячейки.

Изобретение относится к способам определения скорости коррозии в автоматизированных системах коррозионного мониторинга. Способ определения скорости и типа коррозии заключается в том, что на внутренней поверхности образца-свидетеля, изготовленного в виде металлической пластины с внешней и внутренней противоположными параллельными поверхностями, размещают совмещенный пьезоэлектрический преобразователь, акустический излучатель и акустический приемник, внешнюю поверхность образца-свидетеля помещают в среду, вызывающую ее коррозию, а внутреннюю поверхность образца-свидетеля закрывают защитным кожухом, предотвращающим контакт со средой, на вход/выход совмещенного пьезоэлектрического преобразователя подают излучающий сигнал нормального зондирования в виде электрического импульса, который возбуждает в образце-свидетеле импульс ультразвуковой продольной акустической волны зондирующего сигнала нормального зондирования, и определяют значение текущей толщины образца-свидетеля при нормальном зондировании, на вход акустического излучателя подают излучающий сигнал наклонного зондирования в виде электрического импульса, по разнице моментов времени подачи на вход акустического излучателя излучающего сигнала наклонного зондирования и фиксации на выходе акустического приемника отраженного донного сигнала наклонного зондирования определяют значение текущей толщины образца-свидетеля для наклонного зондирования, на основе сопоставления значений текущей толщины образца-свидетеля, определенной для нормального зондирования, и толщины образца-свидетеля для нормального зондирования вычисляют скорость коррозии, протекающей на внешней поверхности металлической пластины образца-свидетеля, на основе сопоставления значения текущей толщины образца-свидетеля для нормального зондирования и текущей толщины образца-свидетеля для наклонного зондирования судят о типе коррозии, протекающей на внешней поверхности металлической пластины образца-свидетеля, при этом место расположения на внутренней поверхности образца-свидетеля совмещенного пьезоэлектрического преобразователя, материал излучающей и принимающей призм, углы наклонных граней и их место расположения на внутренней поверхности образца-свидетеля выбирают такими, чтобы область рассеяния совпадала с областью зондирования на внешней поверхности образца-свидетеля, при этом акустический излучатель может возбуждать в образце-свидетеле зондирующий сигнал, а акустический приемник принимать из материала образца-свидетеля донный сигнал как в виде импульсов ультразвуковой поперечной, так и продольной акустической волны.

Изобретение относится к устройствам для исследования коррозионной стойкости конструкционных материалов высокотемпературных устройств, преимущественно реакторов для работы с расплавами галогенидов щелочных металлов, применяемых в пирохимической и пирометаллургической переработке отработавшего ядерного топлива.

Изобретение относится к обеспечению промышленной безопасности опасных производственных объектов и предназначено для работы в составе системы катодной защиты для выявления факта электрохимической коррозии металла подземных сооружений. Техническим результатом изобретения является обеспечение поддержания стабильного электродного потенциала электрода сравнения.

Изобретение относится к неразрушающему контролю объектов нефтегазовой сферы и может быть использовано для измерения параметров процессов коррозии и эрозии металлов в промысловых средах с целью диагностики состояния технологического оборудования и трубопроводов. Техническим результатом изобретения является реализация мониторинга коррозионно-эрозионной активности транспортируемых многофазных промысловых сред по всему сечению трубопровода посредством одного устройства.

Изобретение относится к неразрушающему контролю объектов нефтегазовой сферы и может быть использовано для измерения параметров процессов коррозии в трубопроводах, транспортирующих промысловые среды. Система детектирования «ручейковой» коррозии включает установленные в трубопроводе в непосредственной близости друг от друга датчики скорости коррозии, реализующие метод электрического сопротивления и метод сопротивления линейной поляризации, причем первый измерительный зонд датчика скорости коррозии, реализующего метод электрического сопротивления, установлен в центральной части трубопровода, а второй измерительный зонд датчика скорости коррозии, реализующего метод электрического сопротивления, и измерительный зонд датчика скорости коррозии, реализующего метод сопротивления линейной поляризации, установлены заподлицо с нижней образующей трубопровода, при этом измерительный зонд датчика скорости коррозии, реализующего метод сопротивления линейной поляризации, соединен с измерительным преобразователем датчика скорости коррозии, реализующим метод сопротивления линейной поляризации, а также обеспечивающим реализацию функции оценки минерализации среды, при этом в нее дополнительно введен процессор, выполненный с возможностью передачи данных в компьютерную сеть, а датчик скорости коррозии, реализующий метод электрического сопротивления, выполнен многоканальным и содержит несколько дополнительных измерительных зондов, установленных заподлицо с нижней образующей трубопровода, соединенных своими выходами с многоканальным измерительным преобразователем датчика, датчики скорости коррозии через свои измерительные преобразователи имеют постоянную связь с процессором посредством резидентных интерфейсов.

Изобретение относится к области электрохимической защиты от коррозии и предназначено для работы в составе системы катодной защиты для выявления участков перезащиты металла подземных сооружений, например трубопроводов. Технический результат заключается в обеспечении безопасного оперативного обнаружения участков перезащиты металла.

Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных сооружений от коррозии и предназначено для работы в составе системы катодной защиты для выявления факта коррозии металла, например, трубопроводов. Способ обнаружения электрохимического осаждения меди включает периодическое измерение естественного потенциала между выносным электродом и медносульфатным электродом сравнения ΔU1i, при этом дополнительно, с аналогичным периодом измерения естественного потенциала между выносным электродом и медносульфатным электродом сравнения ΔU1i измеряют естественный потенциал между медным электродом и медносульфатным электродом сравнения ΔU2i, вычисляют разность полученных значений ΔU1i и ΔU2i, сравнивают полученную разность с разностью предыдущих вычислений ΔU1i-1 и ΔU2i-1 и при ΔU1i - ΔU2i → 0 оповещают о начале электрохимического осаждения меди на выносном электроде.

Изобретение относится к катодной защите подземных металлических сооружений от коррозии и может быть использовано при электрохимической защите трубопроводов, проложенных в грунте. Способ включает соединение подземного объекта со станцией катодной защиты, размещение вблизи защищаемого объекта анодных заземлителей, связанных со станцией катодной защиты, при этом на одном участке подземного объекта, исходя из требуемых значений защитных электрических характеристик и свойств грунта на этом участке, определяют необходимое количество анодных заземлителей и определяют необходимые материалы анодных заземлителей, далее на участке формируют анодное поле, размещая на нем не менее двух различных анодных заземлителей, у которых материал выполнения одного анодного заземлителя отличается от материала другого анодного заземлителя.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2021-11-01 2022-10-13T12:40:22
Наверх