NL8005149A

NL8005149A - Werkwijze en inrichting voor het bewaken van kathodisch beschermde konstrukties.

Info

Publication number: NL8005149A
Application number: NL8005149A
Authority: NL
Original assignee: Nederlandse Gasunie Nv
Priority date: 1980-09-12
Filing date: 1980-09-12
Publication date: 1982-04-01
Also published as: BR8105831A; DE3135637A1; FR2490347B1; CA1170718A; MX5886E; FR2490347A1; AR229032A1; US4437065A

Description

> J

V" N.V. NEDERLANDSE GASUNIE 3227

Uitvinder: Gerrit WOUDSTRA te Roden -1-

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET BEWAKEN VAN KATHODISCH BESCHERMDE

KONSTRUKTIES

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bewaken van de potentiaal ten opzichte van de bodem van een zich in de bodem bevindende, met een extern aangelegde gelijkspanning kathodisch beschermde metalen konstruktie, waarbij een zich nabij deze konstruktie 5 in de bodem bevindende meetelektrode elektrisch verbonden is met de konstruktie en met een meetschakellng waarmede het potentiaalverschil tussen de meetelektrode en een in of op de bodem aangebrachte referentie-elektrode wordt gemeten.

Afhankelijk van de grondsoort waarin een kathodisch beschermde 10 stalen konstruktie, bijvoorbeeld een pijpleiding, geplaatst is, moet voor het voorkomen van corrosie de potentiaal van de konstruktie ten opzichte van de bodem lager zijn dan -850 mV tot -950 mV. Om van een goede werking van de kathodische beschermingsinstallatie verzekerd te zijn, dient men deze potentiaal regelmatig te controleren.

15 Een werkwijze voor het bewaken van de beschermingspotentiaal zoals hierboven omschreven is onder andere bekend uit het Duitse Offenle-gungsschrift 2707265. Bij een dergelijke werkwijze wordt niet het spanningsverschil direkt tussen de beschermde konstruktie en de referentle-elektrode gemeten, omdat dan door de spanningsval in de bodem 20 die veroorzaakt wordt door de stroomdoorgang van ofwel de aangelegde beschermingsstroom ofwel van mogelijk aanwezige zwerfstromen afkomstig van elektrische installaties in de omgeving, niet de juiste potentiaal van de konstruktie ten opzichte van de bodem gemeten wordt. Wanneer, zoals aangegeven, gebruik wordt gemaakt van een met de konstruktie ver-25 bonden meetelektrode kan men de meetelektrode en de referentle-elektrode zo ten opzichte van elkaar plaatsen, dat daartussen geen door stroomdoorgang in de bodem veroorzaakt extra spanningsverschil optreedt. Men kan bijvoorbeeld gebruik maken van een meetsonde waarin meetelektrode en referentle-elektrode gezamenlijk dicht bij elkaar zijn ondergebracht. In 30 de meetsonde die wordt beschreven in het reeds genoemde Duitse Offenle-gungschrift 2707265 is de meetelektrode een vlakke ring, waar het aktieve uiteinde van een referentle-elektrode doorheen steekt.

80 0 5 1 4 9 '•A. v -2-

Voor een regelmatige controle op de goede werking van de katho-dische beschermingsinstallatie kan men van tijd tot tijd een meting verrichten op de hierboven aangegeven wijze. Veelal heeft men echter behoefte aan een continue bewaking, waarbij de gemiddelde stand van zaken 5 over een langere periode, bijvoorbeeld een maand, wordt gecontroleerd. 'Doel van de uitvinding is een werkwijze te verschaffen waarbij een dergelijke continue bewaking wordt verkregen.

De werkwijze volgens de uitvinding wordt daardoor gekenmerkt dat de gemeten potentiaal gedurende een meetcyclus doorlopend in een 10 vergelijkingsschakeling wordt vergeleken met een ingeetelde referentiepotentiaal, het bedrag dat de gemeten potentiaal hoger ie dan de referentiepotentiaal wordt geconverteerd in een impulsignaal waarvan de frequentie evenredig is met het genoemde bedrag en het aantal impulsen gedurende de meetcyclus in een impulsteller wordt geteld, het tijds-15 verloop tussen het begin en het einde van een meetcyclus wordt geregistreerd en na de meetcyclus uit het aantal in de impulsteller getelde impulsen en het geregistreerde tijdsverloop de gemiddelde waarde van het bedrag dat de gemeten potentiaal gedurende de meetcyclus hoger is geweest dan de referentiepotentiaal wordt bepaald. De genoemde gemiddelde waarde 20 is representatief voor de mate waarin eventueel tijdens de meetcyclus de kathodische bescherming niet voldoende geweest is en de als gevolg daarvan te verwachten corrosie-effecten. Gedurende de perioden tijdens de meetcyclus dat de gemeten potentiaal lager is dan de referentiepotentiaal is de bescherming voldoende en wordt geen impulssignaal aan de 25 impulsteller toegevoerd. Het tijdsverloop tussen het begin en het einde van een meetcyclus kan naar behoefte gekozen worden en bijvoorbeeld tussen 1 dag en 1 jaar bedragen; in de praktijk is een meetcyclus van ca.

1 maand zeer geschikt gebleken. Het tijdsverloop wordt bij voorkeur geregistreerd met een digitale klok.

30 De uitvinding heeft ook betrekking op een inrichting voor het bewaking van de potentiaal ten opzichte van de bodem van een zich in de bodem bevindende, met een extern aangelegde gelijkspanning kathodisch beschermde metalen konstruktie, voorzien van een nabij deze konstruktie in de bodem aan te brengen en met deze konstruktie elektrisch te verbin-35’ den meetelektrode en een in of nabij deze meetelektrode in of op de bodem aan te brengen referentie-elektrode en van een meetschakeling voor het meten van het potentiaalverschil tussen de meetelektrode en de 80 0 5 1 49 , £-· λ t -3- referentie-elektrode. Volgens de uitvinding Is de meetschakeling voorzien, van een referentiedeel voor het instelbaar opwekken van een referen-tiepotentiaal, een vergelijkingsdeel voor het gedurende een meetcydus doorlopend opwekken van een verschilsignaal dat overeenkomt met het 5 bedrag dat de gemeten potentiaal hoger is dan de referentiepotentiaal, een spannings-frequentie-omzetter voor het converteren van het verschilsignaal in een impulssignaal waarvan de frequentie evenredig is met het genoemde bedrag, een impulsteller voor het tellen van het aantal impulsen gedurende de meetcyclus en middelen voor het registreren van het 10 tijdsverloop tussen het begin en het einde van een meetcyclus» Bij voorkeur is de meetschakeling voorzien van een rekendeel waarmede uit het aantal in de impulsteller getelde impulsen en het geregistreerde tijdsverloop de gemiddelde waarde van het bedrag dat de gemeten potentiaal gedurende de meetcyclus hoger is geweest dan de referentiepotentiaal kan 15 worden berekend. De middelen voor het registreren van het tijdsverloop bestaan bij voorkeur uit een digitale klok. Voor het uitlezen van het gedurende een meetcyclus getelde aantal impulsen, het geregistreerde tijdsverloop of de berekende waarde gebruikt men bij voorkeur een digitale display.

20 De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening; de figuren hierin stellen het volgende voor:

Figuur l: een schematisch overzicht van een inrichting volgens de uitvinding, toegepast bij een kathodisch beschermde ondergrondse buislelding; 25 Figuur 2: een blokschema van de daarbij gebruikte meetschakeling;

Figuur 3: een meer gedetailleerd schema van het referentiedeel en het vergelijkingsdeel van de meetschakeling*

In fig. 1 is met 1 een ondergrondse stalen buislelding 30 aangegeven. De buislelding 1 is kathodisch beschermd met behulp van een installatie 2, die aan de buislelding een negatieve spanning geeft ten opzichte van een in de grond ingegraven anode 3, Om de goede werking van de kathodische bescherming continue te bewaken wordt gebruik gemaakt van een inrichting bestaande uit een ringvormige meetelektrode 4, een met 35 zijn aktieve uiteinde door de opening van meetelektrode 4 stekende referentie-elektrode 5 en een meetschakeling 6, die is ondergebracht in een vaste meetzuil 7. Ook een andere opstelling van elektrodes 4 en 5 ten 8005149 4 opzichte van elkaar of een andere vorm van de elektroden is mogelijk. De meetzull is voorzien van een afsluitbaar deksel 8· De meetelektrode 4 is. zowel met de meetschakeling 6 als met de buisleiding 1 verbonden.

In fig. 2 is 11 een referentiedeel voor het opwekken van een 5 referentiepotentiaal en 12 een vergelijkingsdeel waarvan het uitgangssignaal overeenkomt met het bedrag dat de gemeten potentiaal hoger is dan de referentiepotentiaal. Als de gemeten potentiaal lager is dan de referentiepotentiaal is het het uitgangssignaal van het vergelijkingsdeel 12 nul. Het uitgangssignaal van het vergelijkingsdeel 12 wordt 10 ln een spannings-frequentie omzetter 13 omgezet in een impulssignaal waarvan de frequentie evenredig is met het uitgangssignaal van het vergelijkingsdeel 12. De spannings-frequentie omzetter 13 geeft dus geen impulsen af als de gemeten potentiaal lager is dan de referentiepotentiaal.

De door de spannings-frequentle-omzetter 13 gegenereerde 15 impulsen worden gedurende het tijdsverloop tussen begin en eind van een meetcyclus geteld in een impulsteller 14; het genoemde tijdsverloop wordt geregistreerd met behulp van een digitale klokschakeling 15. Met behulp van een rekendeel 16 kan uit het aantal tijdens een meetcyclus in de impulsteller 14 getelde impulsen en de met de klok 15 geregistreerde tijd 20 de gemiddelde waarde berekend worden van het bedrag dat de gemeten potentiaal gedurende een meetcyclus hoger is geweest dan de referentiepotentiaal. Met 17 is een bij het rekendeel 16 behorend toetsenbord aangegeven, waarmede de nodige commando's kunnen worden gegeven voor het v66r de aanvang van een meetcyclus op nul stellen van de 25 impulsteller 14, het registreren van de aanvangstijd in de klokschakeling 15 en het starten van de meetcyclus, en vervolgens, bijvoorbeeld een maand later, het stoppen van de meetcyclus, het invoeren van de telleren klokgegevens in het rekendeel 16 en het uitlezen van deze gegevens of het berekende resultaat in een display 18.

30 De opbouw van het referentiedeel 11 en het vergelijkingsdeel 12, zoals die in een uitvoeringsvoorbeeld werd gerealiseerd, is in het schema fig. 3 nader aangegeven.

Het referentiedeel 11 bevat een gelijkspanningsbron B waaraan vla een instelbare potentiometerschakeling R1-R2-R3 een vergelij-35 kingspotentiaal wordt ontleend, die via een als spanningsvolger geschakelde operationele versterker Al wordt .toegevoerd aan het 80 0 5 1 4 9 ri— rr -5- vergelijkingsdeel 12. De meetelektrode 4 ls aangesloten op contact 14, de referentie-elektrode 5 op contact 15. In het vergelijkingsdeel 12 vormen operationele versterkers A2, selector S en weerstanden R4-R5-R6 een discrimlnatorschakeling, die aan de niet-lnverterende Ingang van opera-5 tlonele versterker A3 Sfwel de Ingestelde vergeldjkingspotentlaal, öfwel de via Ingang 14 gemeten potentiaal toevoert, en wel de hoogste van deze twee potentialen. Aan de niet-inverterende ingang van operationele versterker A4 wordt de vergeldjkingspotentlaal toegevoerd. De operationele versterkers A3 en A4 vormen met vier gelijke weerstanden R7, R8, 10 R9 en R10 een aftrekschakeling; aan de uitgang U13 verschijnt een uitgangssignaal dat evenredig is met het verschil van de potentialen aan de nlet-inverterende ingangen van de operationele versterkers A3 en A4.

Als de vergeldjkingspotentlaal hoger is dan de gemeten potentiaal is dit verschil nul (A3 en A4 hebben dan hetzelfde ingangssignaal, n.1. de 15 vergeldjkingspotentlaal); als, de gemeten potentiaal hoger is dan de vergelijkingspotentiaal wordt via de uitgang U13 een met het verschil evenredig signaal doorgegeven aan de spannings-frequentie-omzetter 13.

In het uitvoerlngsvoorbeeld waren de operationele versterkers A1-A4, de selector S en de spannings-frequentle-omzetter 13 solid-state 20 elementen die in de handel verkrijgbaar zijn. In het schema zijn verder ontkoppelcondensatoren Cl t/m C3 aangegeven·

In fig. 2 zijn de delen 14 t/m 18 als los van elkaar staande delen weergegeven; bij het uitvoeringsvoorbeeld waren deze delen gecombineerd en wel in de vorm van een in de handel verkrijgbare calculator 25 met digitale klok, die enigszins aangepast was.

In de tekening Is alleen weergegeven wat voor een goed begrip van de uitvinding nodig is; op zichzelf onmisbare delen zoals de voedingsschakeling, de R-C-schakeling die de spannings-frequentie evenredigheid van de V-f omzetter 13 bepaalt etc. zijn niet weergegeven. De 30 uitvinding is niet tot het beschreven uitvoeringsvoorbeeld beperkt.

Voor een regelmatige controle op de werking van de kathodische ' bescherming bezoekt een bedieningsman bijvoorbeeld eens per maand alle meetpalen langs een buisleiding, leest de in de afgelopen periode verzamelde gegevens uit, vervangt eventueel batterijen, controleert de 35 installatie (met name de referentiepotentiaal) en start een nieuwe meetcyclus. De duur van de meetcyclus wordt uiteraard aan de behoefte aangepast: een veelvuldiger controle dan eens per maand kan wenselijk zijn, een langere periode kan toelaatbaar zijn.

80 0 5 14 9

Claims

3227 -6—
1. Werkwijze voor het bewaken van de potentiaal ten opzichte van de bodem van een zich in de bodem bevindende, met een extern aangelegde gelijkspanning kathodisch beschermde metalen konstruktie, waarbij een zich nabij deze konstruktie in de bodem bevinden meetelektrode 5 elektrische verbonden is met de konstruktie en met een meetschakeling waarmede het potentiaalverschil tussen de meetelektrode en een in of op de bodem ingebrachte referentie-elektrode wordt gemeten, met het kenmerk dat de gemeten potentiaal gedurende een meetcyclus doorlopend in een vergelijkingsschakeling wordt vergeleken met een Ingestelde 10 referentie-potentiaal, het bedrag dat de gemeten potentiaal hoger is dan de referentie-potentiaal wordt geconverteerd in een Impulssignaal waarvan de frequentie evenredig is met het genoemde bedrag en het aantal impulsen gedurende de meetcyclus in een impulsteller wordt geteld, het tijdsverloop tussen het begin en het einde van een meetcyclus 15 wordt geregistreerd en na de meetcyclus uit het aantal in de impulsteller getelde impulsen en het geregistreerde tijdsverloop de gemiddelde waarde van het bedrag dat de gemeten potentiaal gedurende de meetcyclus hoger is geweest dan de referentiepotentiaal wordt bepaald.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het genoemde tijdsverloop tussen 1 dag en 1 jaar bedraagt.
3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het genoemde tijdsverloop wordt geregistreerd met een digitale klok.
4. Inrichting voor het bewaken van de potentiaal ten opzichte van de 25 bodem van een zich in de bodem bevindende, met een extern aangelegde gelijkspanning kathodisch beschermde metalen konstruktie, voorzien van een nabij deze konstruktie in de bodem aan te brengen en met deze konstruktie elektrisch te verbinden meetelektrode en een in of nabij deze meetelektrode in of op de bodem aan te brengen 30 referentie-elektrode, van een meetschakeling voor het meten van het potentiaalverschil tussen de meetelektrode en de referentie-elektrode, met het kenmerk, dat de meetschakeling voorzien is van een referentiedeel voor het instelbaar opwekken van een 8005149 .is* -7- referentiepotentiaal, een vergelijkingsdeel voor het gedurende een meetcyclus doorlopend opwekken van een verschllslgnaal dat overeenkomt met het bedrag dat de gemeten potentiaal hoger Is dan de referentiepotentlaal, een spannlngs-frequentie-omzetter voor het con-5 verteren van het verschllslgnaal ln een impulssignaal waarvan de fre quenties evenredig is met het genoemde bedrag, een impulsteller voor het tellen van het aantal impulsen gedurende de meetcyclus en middelen voor het registreren van het tijdsverloop tussen het begin en het einde van een meetcyclus.
5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de meetschakeling voorzien is van een rekendeel waarmede uit het aantal in de impulsteller getelde impulsen en het geregistreerde tijdverloop de gemiddelde waarde van het bedrag dat de gemeten potentiaal gedurende de meetcyclus hoger is geweest dan de referentiepotentlaal kan worden 15 berekend.
6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de impulsteller deel uitmaakt van het rekendeel.
7. Inrichting volgens conclusie 4, 5 of 6, gekenmerkt door een digitale klok voor het registreren van het tijdsverloop.
8. Inrichting volgens een van de conclusies 4-7, gekenmerkt door een digitale display voor het uitlezen van het gedurende een meetcyclus getelde aantal impulsen, het geregistreerde tijdsverloop of de berekende gemiddelde waarde.
9. Inrichting volgens een van de conclusies 4-8, met het kenmerk, dat het 25 referentiedeel (11) van de meetschakeling een gelijkspanningsbron (B), een instelbare potentiometer-schakeling (R1-R2-R3) en een als span-ningsvolger geschakelde eerste operationele versterker (Al) bevat, en dat het vergelijkingsdeel (12) van de meetschakeling een solid-state selector (S) en een tweede, een derde en een vierde operationele 30 versterker (A2-A4) bevat, waarbij de tweede operationele versterker (A2) met de selector (S) is geschakeld als een discriminatorschakeling aan de uitgang waarvan öfwel de ingestelde vergelijkingspotentiaal öfwel de potentiaal van de meetelektrode optreedt, en wel de hoogste van deze twee potentialen, en dat de derde en de vierde operationele 35 versterker (A3, A4) geschakeld zijn als een aftrekkende schakeling, waaraan de vergelijkingspotentiaal en de uidgangspotentiaal van de discriminator-schakeling worden toegevoerd, en aan de uitgang waarvan \ een spanningsverschil optreedt dat evenredig is met het verschil van deze twee potentialen. 8005149 V -A V v -δ- ΙΟ. Werkwijze zoals beschreven in de beschrijving en toegelicht aan de hand van de tekening.
11. Inrichting zoals beschreven in de beschrijving en toegelicht aan de hand van de tekening. FHJ/WR * ♦ 8005149