Модульная система протекторной защиты для морских сооружений




Владельцы патента RU 2791558:

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

Изобретение относится к системе электрохимической защиты от коррозии морских сооружений методом наложенного тока и может быть использовано для долговременной защиты подводных морских сооружений. Модульная система содержит ячейки с протекторами, балансировочную плату и кабели между ячейками и балансировочной платой. Плата балансировки подключена в разрыв цепи между защищаемым сооружением и ячейками с протекторами, имеет усиленный диэлектрический корпус. Плата балансировки и подсчета растворения протектора содержит управляющий процессор, модуль регулировки выходного тока и модуль измерения входящих и выходящих токовых параметров. Модуль измерения входящих и выходящих токовых параметров подключен к управляющему процессору, а модули регулировки выходного тока ячеек подключены к управляющему процессору и модулю измерения входящих и выходящих токовых параметров. Количество ячеек рассчитывается в соответствии с площадью защищаемого сооружения. Оценка ресурса происходит за счет создаваемого балансировочной платой эффекта равномерного распределения токовой нагрузки на каждую ячейку и подсчета количества электричества. Изобретение позволяет осуществлять регулировку и мониторинг защитного тока для оценки остаточного ресурса протекторного сплава. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Предлагаемое техническое решение относится к системе электрохимической защиты от коррозии морских сооружений методом наложенного катодного тока. Основной отличительной способностью метода является возможность регулировки и мониторинга защитного тока для оценки остаточного ресурса протекторного сплава. Система может быть использована для долговременной защиты подводных морских сооружений, как для уже эксплуатирующихся объектов с вышедшей из строя протекторной защитой, так и для вновь вводимых в эксплуатацию.

Известна полезная модель «Электрохимический источник тока для катодной защиты подземных сооружений» (см. патент RU №149465, МПК Н01М 14/00, C23F 13/12, Н01М 4/00, G01N 27/28 от 06.11.2013) имеющая сходство с заявленным техническим решением. В ней описывается электрохимический источник тока с анодом, выполненным из протектора типа ПМ-10У с порошкообразным активатором, а также катод из графитовой трубы и смеси коксовой мелочи и хлорида натрия. Оба электрода помещены в цилиндрический корпус и представляют гальваническую пару с грунтовой водой в качестве электролита, образующую разность потенциалов 1,3-1,5 В.

Недостатками указанного технического решения являются:

- невозможность использования технического решения в морской воде из-за наличия магниевых электродов в конструкции подверженных ускоренному химическому растворению;

- необходимость подключения внешних анодов и преобразователя для катодной защиты морских сооружений наложенным током;

- отсутствие возможности удаленного контроля и мониторинга работоспособности источника тока;

- вследствие малой разности потенциалов отсутствие возможности использования одного электрохимического источника тока для энергопотребителей катодной защиты без специальных устройств.

Способ контроля режима работы протекторной защиты стальных корпусов кораблей и судов (см. патент RU №2589246, МПК G01N 17/00 от 10.07.2016 г.) подобен заявленному техническому решению. 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 измеренного потенциала, который должен быть 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:

- отсутствие возможности оценки реального остаточного ресурса протектора;

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

- необходимость подключения внешнего электрода сравнения;

- отсутствие возможности регулировки равномерности растворения протекторного сплава;

- метод может быть использован только для определения состояния протекторной защиты стальных корпусов кораблей и судов;

- 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.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является «Способ определения коррозионного состояния внутреннего защитного покрытия резервуара» (см. патент RU №2138796, МПК G01N 17/00 от 27.09.1999). В нем описывается техническое решение по осуществлению простого способа определения коррозионного состояния внутреннего защитного покрытия резервуара, имеющего постоянную во времени точность измерений, независимо от времени его эксплуатации. Задача решается следующим образом: в разрыв цепи между протектором, находящимся в рабочей среде и защищаемым резервуаром подключают амперметр, далее определяют величину тока в цепи на данный момент времени и по формуле S=K*I (где, I - ток в цепи, К - коэффициент зависящий от электропроводности среды и типа протектора) рассчитывают процент оголившегося защитного покрытия S.

Недостатками указанного технического решения являются:

- отсутствие возможности оценки состояния материала протекторного сплава;

- отсутствие возможности регулировки равномерности растворения стержней протекторного сплава;

- невозможность подключения амперметра на эксплуатирующийся системе протекторной защиты в морской воде;

- отсутствие возможности использования методов расчета для морских условий эксплуатации, т.к. учтено малое количество коррозионных факторов в следствие постоянства электропроводности;

- отсутствие возможности удаленного контроля и мониторинга работоспособности изобретения.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности морских систем протекторной защиты за счет возможности контроля и определения степени износа протекторного сплава в процессе эксплуатации. В качестве основного критерия определения работоспособности протекторной защиты для подводных морских сооружений используется потенциал протекторного сплава относительно электрода сравнения. Данный показатель зачастую является малоинформативным и косвенным, т.к. при критическом расходе протекторного сплава его потенциал останется в пределах нормы. Фактически, основными критериями остаточного ресурса протекторной защиты являются взаимосвязанные показатели остаточной массы и фактической токоотдачи (количества электричества) протекторного сплава, но определить эти показатели в морских условиях на эксплуатирующейся системе электрохимической защиты является проблематичным. Заявляемое техническое решение позволяет решить эту проблему и дает возможность контролировать фактическую токоотдачу и массу протекторного сплава в реальном времени.

Указанная задача решается тем, что для осуществления контроля расхода протекторного сплава протектора в системе электрохимической защиты морских сооружений наложенным током в разрыв цепи между трубой (защищаемым сооружением) и протектором устанавливается плата балансировки. В качестве протекторного сплава используются ячейки, подключенные отдельными выводами к балансировочной плате. Количество и геометрические параметры ячеек рассчитываются в соответствии с площадью защищаемого сооружения. Оценка ресурса протекторного сплава происходит за счет подсчета платой балансировки количества отданного с протектора электричества (А⋅ч), а контроль осуществляется за счет создаваемого балансировочной платой эффекта равномерного распределения токовой нагрузки на каждую ячейку. Электропитание платы осуществляется за счет наличия тока в цепи между защищаемым сооружением и протектором.

На фиг. 1 представлена схема подключения модульной системы протекторной защиты для морских сооружений «Умный протектор», а на фиг. 2 представлен алгоритм работы платы.

Модульная система протекторной защиты «Умный протектор» 1 состоит из нескольких протекторных ячеек 2 (на рисунке количество ячеек приведено для примера), ток с которых стекает на поверхность защищаемого стального подводного сооружения 7 (показано стрелками). Ячейки 2 подключены кабелями 3 к клеммам на балансировочной плате 4, которая установлена в герметичный корпус 5. Плата балансировки 4 подключена кабелем 6 к защищаемому сооружению 7.

Плата балансировки 4 для двух протекторных ячеек, представленная на фиг.2 состоит из модуля регулировки выходного тока 8, управляющего процессора 9, модуля измерения входящих и выходящих токовых параметров 10.

От модуля входящих и выходящих токовых параметров 10 управляющий процессор 9 получает данные о входящем общем токе с защищаемого сооружения (трубы) 7 и при помощи модуля регулировки выходного тока 8 осуществляет регулировку выходного тока для каждой протекторной ячейки 2. Контроль и подсчет количества электричества, которое прошло через участок цепи к ячейке, осуществляется в плате балансировки посредством управляющего процессора 9 через модуль измерения входящих и выходящих токовых параметров 10.

Рассмотрим в качестве примера только две ячейки 2а и 2б.

При превышении расчетного среднего расхода количества электричества ячейки 2а управляющий процессор 9 при помощи модуля входящих и выходящих токовых параметров 10 осуществляет корректировку силы тока в цепи ячейки 2а, выходящей за пределы средней токовой нагрузки для осуществления сбалансированного расхода протекторного материала на всех ячейках 2а, 26 и т.д. протектора. Например, модуль 10 определил, что в процессе эксплуатации в цепи одной из протекторных ячеек 2а происходит повышенный расход количества электричества величиной в 300 А⋅ч, хотя средний показатель, рассчитанный через силу тока управляющим процессором 9 во время эксплуатации для всех ячеек 2а, 26 и т.д. составляет 200 А⋅ч. Для снижения расхода протекторного сплава в усиленно-расходуемой ячейке 2а управляющий процессор 9 при помощи модуля 8 на определенный промежуток времени полностью отключает ток в цепи этой ячейки или снижает силу тока на величину, которая соответствует расходу тока 100 А⋅ч, с последующим увеличением среднего показателя выше 200 А⋅ч в цепях ячейки 26 и других ячеек для компенсации общего суммарного проектного тока для защиты сооружения 7. При помощи системы коррозионного мониторинга также можно измерять и контролировать данные показатели в принудительном режиме.

В частных случаях ячейки протекторов 2 могут быть установлены на трубе 7 во внешнем произвольном корпусе или раме, которая при помощи удлиненного кабеля 6 подключена к плате балансировки 4, установленной в отдельный герметичный корпус 5, также к устройству 1 может быть подключен модуль передачи данных для совместной работы с системами коррозионного мониторинга, электропитание платы балансировки 4 может быть осуществлено от отдельного сменного или перезаряжаемого элемента питания, установленного внутрь герметичного корпуса 5.

Модульная система также может иметь модуль связи для синхронизации с системой коррозионного мониторинга с помощью проводной, беспроводной или оптической связи, а также путем визуального обследования при помощи установленного на внешней части корпуса дисплея. Электропитание платы балансировки может осуществляться от отдельного источника.

1. Модульная система протекторной защиты для морских сооружений, содержащая по меньшей мере одну ячейку с протекторами, плату балансировки и кабели между ячейками и балансировочной платой, причем плата балансировки подключена в разрыв цепи между защищаемым сооружением и ячейками с протекторами, имеет усиленный диэлектрический корпус, плата балансировки и подсчета растворения протектора содержит управляющий процессор, модуль регулировки выходного тока и модуль измерения входящих и выходящих токовых параметров, модуль измерения входящих и выходящих токовых параметров подключен к управляющему процессору, а модули регулировки выходного тока ячеек подключены к управляющему процессору и модулю измерения входящих и выходящих токовых параметров.

2. Модульная система по п. 1, отличающаяся тем, что протекторы установлены во внешнем произвольном корпусе.

3. Модульная система по п. 1, отличающаяся тем, что плата балансировки и подсчета растворения ячеек установлена в отдельный герметичный корпус.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области защиты от коррозии и может быть использовано для определения динамики коррозии подземных трубопроводов и оценки эффективности их защиты. Устройство дистанционного мониторинга динамики коррозии подземных трубопроводов содержит единичные индикаторы, коммутатор единичных индикаторов, измеритель сопротивления единичного индикатора, регистры, линия задержки, инвертор, блоки вычисления значений абсолютной и относительной коррозии, блоки вычисления скоростей абсолютной и относительной коррозии, таймер, блок управления и синхронизации, контроллер, блок дистанционной связи с диспетчерским пунктом мониторинга коррозии трубопроводов.

Изобретение относится к электрохимическим технологиям и может быть использовано при исследованиях физико-химических свойств расплавов галогенидов щелочных металлов в целях оценки их коррозионного действия на материал используемого оборудования. Устройство для приготовления, очистки и исследований физико-химических свойств расплавов галогенидов щелочных металлов содержит разъемный контейнер, нижняя часть которого предназначена под нагреваемый тигель с компонентами для получения расплава, а верхняя выполнена с возможностью пазового соединения с нижней частью и жестко связана с комплектом вертикальных труб, встроенных внутрь верхней части контейнера и зафиксированных друг относительно друга по высоте параллельными поперечными дисками, закрывающимися съемными герметичными крышками.

Изобретение относится к полотну защитной сетки. Техническим результатом является создание полотна с высокой стойкостью.

Изобретение относится к устройствам для контроля катодной защиты с автономным питанием и может быть использовано для контроля электрохимической защиты металлических конструкций, в том числе морских и других сооружений от коррозии. Установка для контроля катодной защиты содержит источник питания с его системой преобразования тока, электромагнитный размыкатель цепи катодной защиты, диэлектрическую рамку с закрепленными на ней испытуемыми и контрольными образцами, анодным заземлителем и электродом сравнения, силовые и измерительные кабельные линии, при этом дополнительно содержит электроизмерительные приборы в виде логгеров для измерения потенциала и тока катодной защиты; источник питания выполнен в виде солнечной панели, а система преобразования тока выполнена в виде двух последовательно соединенных между собой нерегулируемого импульсного полупроводникового преобразователя постоянного тока и регулируемого импульсного полупроводникового преобразователя постоянного тока; выводы солнечной панели при этом соединены с питающим входом данного нерегулируемого импульсного преобразователя постоянного тока; электропитание катушки электромагнитного размыкателя выполнено от этого нерегулируемого импульсного преобразователя постоянного тока через схему задержки; выход нерегулируемого импульсного преобразователя постоянного тока также соединен с питающим входом регулируемого импульсного преобразователя постоянного тока, минусовой выход которого электрически соединен с испытуемыми образцами через калиброванные резисторы, а плюсовой его выход соединен через переключающий контакт электромагнитного размыкателя с нерастворимым анодом.

Изобретение относится к ядерной энергетике, в частности к средствам измерения окислительно-восстановительного потенциала расплавов солей на основе LiF-BeF2 жидко-солевого реактора (ЖСР), и может быть использовано для исследования коррозионной стойкости конструкционных материалов кого типа реакторов. Устройство измерения окислительно-восстановительного потенциала расплавленных солей содержит электрически изолированные друг от друга с помощью нитрида бора молибденовую подложку динамического бериллиевого электрода и молибденовый индикаторный электрод, представляющие собой молибденовые стержни, а также противоэлектрод, при этом противоэлектрод выполнен в виде трубы из плотного графита, молибденовые стержни размещены в двухканальной алундовой соломке, которая помещена в стальную трубку, соединенную с противоэлектродом для обеспечения токоподвода к нему, 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, при том что бериллиевый электрод сравнения расположен внутри противоэлектрода, а молибденовый индикаторный электрод выступает наружу из противоэлектрода на глубину, зафиксированную таким образом, чтобы расстояние от его торца до торца противоэлектрода было не менее одного диаметра противоэлектрода.

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 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 области защиты от коррозии и может быть использовано для защиты газопроводов и других подземных металлических сооружений при их пролегании в зоне движения рельсового электротранспорта. Устройство содержит трансформатор, выпрямитель, фильтр, анодные заземлители основного и дополнительных металлических сооружений, силовые ключи, вентили, фильтры, интеграторы, модуляторы, датчики и задатчики защитного потенциала, продольные и поперечные элементы мониторинга действия коррозии, коммутаторы мониторинга коррозии, измерители сопротивлений, блок синхронизации измерений, линию задержки, продольные и поперечные корректирующие элементы мониторинга коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2021-11-01 2023-03-10T08:20:30
Наверх