RU2486288C2 - Device for pulsed cathodic protection - Google Patents
Device for pulsed cathodic protection Download PDFInfo
- Publication number
- RU2486288C2 RU2486288C2 RU2011133651/02A RU2011133651A RU2486288C2 RU 2486288 C2 RU2486288 C2 RU 2486288C2 RU 2011133651/02 A RU2011133651/02 A RU 2011133651/02A RU 2011133651 A RU2011133651 A RU 2011133651A RU 2486288 C2 RU2486288 C2 RU 2486288C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pulse
- potential
- electronic unit
- pulse former
- pulse shaper
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оборудованию для электрохимической защиты и может быть использовано в системах катодной защиты подземных металлических сооружений от коррозии.The invention relates to equipment for electrochemical protection and can be used in cathodic protection systems of underground metal structures against corrosion.
Известны различные модификации устройств для импульсной катодной защиты [патент US на изобретение №5324405 «Pulse cathodic protection system», патент DE на изобретение №2007347 «Verfahren zur automatischen Steuerung einer Kathodenschutzanlage», патенты RU на изобретение №1429591 «Установка катодной защиты», №2091503 «Устройство катодной защиты от атмосферной коррозии», №2394943 «Устройство катодной защиты газопроводов и подземных сооружений»].There are various modifications of devices for pulse cathodic protection [US patent for invention No. 5324405 "Pulse cathodic protection system", DE patent for invention No. 2007347 "Verfahren zur automatischen Steuerung einer Kathodenschutzanlage", RU patents for invention No. 1429591 "Installation of cathodic protection", No. 2091503 “Device for cathodic protection against atmospheric corrosion”, No. 2394943 “Device for cathodic protection of gas pipelines and underground structures”].
Известна также «Система катодной защиты магистральных трубопроводов» [патент RU на изобретение №2202001], в состав которой входят несколько катодных станций, каждая из которых содержит 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 измерения параметров защиты, блок фазовой регулировки, блок импульсной модуляции и избирательный фильтр. Для стабилизации потенциала в зависимости от результатов измерения сигналов, поступающих от датчиков потенциала, скорости коррозии и наводораживания, изменяют параметры выходного импульсного сигнала.Also known is the “System of cathodic protection of trunk pipelines” [RU patent for invention No. 2202001], which includes several cathode stations, each of which contains a unit for measuring and processing information, a polarization potential sensor, a corrosion rate sensor, a hydrogen pickup sensor, a receiving unit and transmission, reference electrode, logic, telemetry and teleregulation unit, switching unit for measuring protection parameters, phase adjustment unit, pulse modulation unit and selective filter. To stabilize the potential, depending on the measurement results of the signals from the sensors of the potential, corrosion rate and hydrogen pickup, the parameters of the output pulse signal are changed.
Для приведенных выше устройств характерна недостаточно высокая точность поддержания поляризационного потенциала, обусловленная тем, что стабилизацию поляризационного потенциала осуществляют модуляцией временных параметров импульсного сигнала, подаваемого на сооружение, а также тем, что в ходе стабилизации потенциала используют косвенную оценку фактического значения потенциала сооружения в виде потенциала вспомогательного электрода.The above devices are characterized by insufficiently high accuracy of maintaining the polarization potential, due to the fact that stabilization of the polarization potential is carried out by modulation of the temporal parameters of the pulse signal supplied to the structure, as well as the fact that during stabilization of the potential an indirect estimate of the actual value of the potential of the structure is used in the form of the auxiliary potential electrode.
Известна также «Ветроэлектростанция катодной защиты трубопроводов» [патент RU на изобретение №2117184], принцип работы которой заключается в формировании на трубопроводе относительно анодных заземлителей импульсного напряжения с релейным регулированием защитного потенциала, текущее значение которого контролируется электродом сравнения. При наличии выходного тока станции, протекающего в цепи «трубопровод-грунт-анодные заземлители», текущее значение потенциала «труба-грунт» сравнивают с пороговым значением, соответствующим максимальному критическому значению потенциала, при превышении которого выходной ток станции отключают, а при отсутствии выходного тока станции значение потенциала «труба-грунт» сравнивают с пороговым значением, соответствующим минимальному критическому значению потенциала, при снижении ниже которого выходной ток станции включают. Таким образом, временные параметры выходного импульсного сигнала станции задаются характером и скоростью изменения защитного потенциала.Also known is the “Wind Farm of Cathodic Protection of Pipelines” [RU patent for invention No. 2117184], the principle of which is to form a pulse voltage on the pipeline relative to the anode earthing switches with relay control of the protective potential, the current value of which is controlled by a reference electrode. If there is an output current of the station flowing in the pipeline-soil-anode ground electrode circuit, the current value of the pipe-soil potential is compared with a threshold value corresponding to the maximum critical value of the potential, above which the output current of the station is turned off, and if there is no output current the station value of the potential "pipe-soil" is compared with a threshold value corresponding to the minimum critical value of the potential, at a decrease below which the output current of the station is turned on. Thus, the time parameters of the output pulse signal of the station are set by the nature and rate of change of the protective potential.
Для данной станции характерны большие пульсации потенциала в процессе их стабилизации (от -0.85 В до -1.5 В). Кроме этого, длительность импульса выходного тока станции и время его паузы могут существенно меняться в процессе работы, что предъявляет жесткие требования к источнику питания катодной станции. При изменении условий эксплуатации может возникнуть ситуация, при которой мощность станции стала недостаточной для увеличения потенциала до верхнего порогового значения. Катодная станция останется с постоянно включенным выходным током, при этом теряется преимущество импульсного режима работы станции. К тому же это может привести к выходу из строя источника питания катодной станции.This station is characterized by large ripple potential during stabilization (from -0.85 V to -1.5 V). In addition, the duration of the pulse of the output current of the station and the time of its pause can vary significantly during operation, which imposes stringent requirements on the power source of the cathode station. When the operating conditions change, a situation may arise in which the power of the station becomes insufficient to increase the potential to the upper threshold value. The cathode station will remain with the output current permanently switched on, while the advantage of the pulsed operation mode of the station is lost. In addition, this can lead to failure of the cathode station power source.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является «Устройство защиты от коррозии импульсным током» [патент RU на изобретение №2223346], содержащее электронный блок с источником постоянного тока, импульсным усилителем и схемой формирования импульсов, установленные в токопроводящей среде на заданном расстоянии от защищаемого сооружения заземляющее устройство, измерительные электроды потенциала защищаемого сооружения и потенциала поляризации. Источник постоянного тока подсоединен через импульсный усилитель к защищаемому сооружению и к заземляющему устройству. Измерительные электроды соединены со схемой формирования импульсов электронного блока. Выход последнего подсоединен к управляющему входу импульсного усилителя. Между источником постоянного тока и импульсным усилителем установлены последовательно зарядное устройство и накопитель электроэнергии.The closest analogue of the claimed invention is a “Device for protection against corrosion by pulsed current" [RU patent for invention No. 2223346], containing an electronic unit with a direct current source, a pulse amplifier and a pulse generating circuit installed in a conductive medium at a given distance from the protected structure grounding device , measuring electrodes of the potential of the protected structure and polarization potential. The direct current source is connected through a pulse amplifier to the protected structure and to the grounding device. The measuring electrodes are connected to a pulse generating circuit of the electronic unit. The output of the latter is connected to the control input of the pulse amplifier. Between a constant current source and a pulse amplifier, a charger and an energy storage device are installed in series.
Недостатками наиболее близкого аналога являются: низкая точность поддержания потенциала и неравномерность поддержания потенциала на протяжении защищаемого участка трубопровода, отсутствие контроля за процессом образования водорода.The disadvantages of the closest analogue are: low accuracy of maintaining the potential and uneven maintenance of potential throughout the protected section of the pipeline, lack of control over the process of hydrogen formation.
Задачей заявляемого изобретения является повышение точности поддержания поляризационного потенциала на всем протяжении защищаемого участка при снижении вероятности возникновения наводораживания металла, из которого изготовлено защищаемое сооружение.The task of the invention is to increase the accuracy of maintaining the polarization potential throughout the protected area while reducing the likelihood of hydrogen pickup of the metal from which the protected structure is made.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в устройство для импульсной катодной защиты, содержащее электронный блок, анодный заземлитель и электрод сравнения, электронный блок которого содержит источник постоянного тока, импульсный усилитель, формирователь импульсов, накопитель энергии, соединенный с импульсным усилителем, при этом последний соединен с формирователем импульсов, с анодным заземлителем и защищаемым сооружением, электрод сравнения соединен с формирователем импульсов, в электронный блок введен преобразователь уровня постоянного напряжения, подключенный к накопителю энергии, формирователю импульсов, источнику постоянного тока, последний соединен с формирователем импульсов, подключенным к введенному в устройство датчику наводораживания и к защищаемому сооружению.The essence of the claimed invention lies in the fact that the device for pulsed cathodic protection containing an electronic unit, an anode ground electrode and a reference electrode, the electronic unit of which contains a direct current source, a pulse amplifier, a pulse shaper, an energy storage device connected to a pulse amplifier, the latter connected to a pulse shaper, with an anode ground electrode system and a protected structure, the reference electrode is connected to a pulse shaper, a conversion is introduced into the electronic unit Spruce level DC voltage connected to the energy accumulator, the pulse shaper, a DC power source, the latter is connected to a pulse generator connected to the sensor input in the hydrogenation apparatus, and the protected construction.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в решении поставленной задачи.The technical result of the claimed invention is to solve the problem.
Управление выходной мощностью в заявляемом устройстве, необходимое для поддержания потенциала, осуществляется изменением амплитудного параметра выходного импульсного сигнала в отличие от прототипа, где изменяются его временные параметры (скважность или частота). Предлагаемый подход позволяет исключить или существенно уменьшить неравномерность изменения потенциала по длине защищаемого участка трубопровода, который является «длинной линией» с распределенными параметрами, включающими как активные, так и реактивные компоненты, и обладающей своим для каждого защищаемого сооружения волновым сопротивлением. Так как заявляемое устройство работает по сути как импульсный генератор, обладающий своим выходным сопротивлением, степень согласования этого сопротивления с волновым сопротивлением участка защищаемого сооружения, а также временные параметры выходного импульсного сигнала устройства существенно влияют на происходящие на данном участке защищаемого сооружения процессы. При изменении в процессе стабилизации потенциала и временных параметров импульсного сигнала, подаваемого на защитное сооружение, может возникнуть неуправляемая существенная неравномерность изменения потенциала на отдельных отрезках данного участка, обусловленная явлением резонанса. Для исключения этого явления перед запуском в эксплуатацию выбирают оптимальные для данного участка защищаемого сооружения временные параметры импульсного выходного сигнала устройства, а стабилизация потенциала осуществляется изменением амплитуды выходного импульса. Для осуществления последнего в устройство введен преобразователь уровня постоянного напряжения как функционально независимый существенный признак и сопутствующие ему связи с остальными узлами устройства как функционально зависимые существенные признаки.The output power control in the inventive device, necessary to maintain the potential, is carried out by changing the amplitude parameter of the output pulse signal, in contrast to the prototype, where its time parameters (duty cycle or frequency) change. The proposed approach allows to eliminate or significantly reduce the non-uniformity of potential changes along the length of the protected section of the pipeline, which is a “long line” with distributed parameters, including both active and reactive components, and which has its own impedance for each protected structure. Since the inventive device operates in essence as a pulse generator with its own output impedance, the degree of matching of this resistance with the wave impedance of the section of the protected structure, as well as the time parameters of the output pulse signal of the device, significantly affect the processes occurring in this section of the protected structure. If the potential signal and the temporal parameters of the pulse signal supplied to the protective structure change during stabilization, uncontrolled significant non-uniformity of the potential change in individual segments of this section may occur due to the resonance phenomenon. To eliminate this phenomenon, before commissioning, the optimal parameters of the device’s pulse output signal are selected that are optimal for a given section of the protected structure, and the potential is stabilized by changing the amplitude of the output pulse. To implement the latter, a constant voltage level converter is introduced into the device as a functionally independent essential feature and its associated connections with other nodes of the device as functionally dependent essential features.
Использование в качестве датчика поляризационного потенциала защищаемого сооружения, а не его эквивалента в виде вспомогательного электрода (см. позицию 9 на Фиг.2 в описании наиболее близкого аналога) позволяет повысить точность поддержания поляризационного потенциала. Потенциал, формируемый на вспомогательном электроде, является косвенной оценкой реального значения потенциала защищаемого сооружения. В предлагаемом устройстве косвенная оценка поляризационного потенциала заменяется на реальное значение, снимаемое непосредственно с защищаемого сооружения. Для этого вводится связь между сооружением и формирователем импульсов.The use of the polarization potential of the protected structure as a sensor, and not its equivalent in the form of an auxiliary electrode (see position 9 in Figure 2 in the description of the closest analogue), allows to increase the accuracy of maintaining the polarization potential. The potential generated at the auxiliary electrode is an indirect assessment of the real value of the potential of the protected structure. In the proposed device, an indirect assessment of the polarization potential is replaced by a real value, taken directly from the protected structure. For this, a connection is introduced between the structure and the pulse shaper.
В предлагаемом устройстве осуществляется контроль возникновения процесса наводораживания металла защищаемого сооружения, который приводит к разрушению изоляции трубопровода. Данное явление возникает при превышении защитного потенциала до определенного уровня. Данная ситуация наиболее характерна, когда, стремясь поднять уровень защитного потенциала в самой удаленной от устройства точке защищаемого сооружения до минимально необходимого значения, поднимают выходное напряжение устройства до такого уровня, при котором защитный потенциал в точке дренажа (вблизи устройства) превышает значение образования водорода. Для предупреждения данной ситуации в устройство введен датчик наводораживания и сопутствующие ему связи. Контроль процесса наводораживания осуществляется во время приложения к защищаемому сооружению напряжения, т.е. в течение длительности импульса. После десяти повторных измерений для исключения влияния на измерение случайных помех усредненное значение сигнала с датчика наводораживания сравнивается с заданным пороговым значением и формируется аварийное сообщение, если порог превышен.In the proposed device, the occurrence of the process of hydrogen pickup of the metal of the protected structure is controlled, which leads to the destruction of the pipeline insulation. This phenomenon occurs when the protective potential is exceeded to a certain level. This situation is most typical when, in an effort to raise the level of protective potential at the point of the protected structure farthest from the device to the minimum necessary value, the output voltage of the device is raised to a level at which the protective potential at the drainage point (near the device) exceeds the value of hydrogen generation. To prevent this situation, a hydrogen sensing sensor and related communications were introduced into the device. The monitoring of the hydrogenation process is carried out during the application of voltage to the protected structure, i.e. during the duration of the pulse. After ten repeated measurements, in order to exclude the influence of random noise on the measurement, the average value of the signal from the hydrogen disturbance sensor is compared with a predetermined threshold value and an alarm message is generated if the threshold is exceeded.
Заявляемое изобретение поясняется с помощью Фиг.1-3, на которых изображены: на Фиг.1 - схематичное изображение устройства для катодной защиты, на Фиг.2 - временные диаграммы работы устройства. На Фиг.3 приведены осциллограммы изменения поляризационного потенциала на реальном трубопроводе, полученные с помощью цифрового запоминающего осциллографа типа DC5042M фирмы RIGOL.The invention is illustrated using Fig.1-3, which depict: Fig.1 is a schematic illustration of a device for cathodic protection, Fig.2 is a timing diagram of the operation of the device. Figure 3 shows the oscillograms of the change in polarization potential on a real pipeline, obtained using a digital storage oscilloscope type DC5042M company RIGOL.
На Фиг.1-3 позициями 1-9 обозначены:1-3, the positions 1-9 indicate:
1 - электронный блок;1 - electronic unit;
2 - анодный заземлитель;2 - anode grounding;
3 - электрод сравнения;3 - reference electrode;
4 - источник постоянного тока;4 - a direct current source;
5 - импульсный усилитель;5 - pulse amplifier;
6 - формирователь импульсов;6 - pulse shaper;
7 - накопитель энергии;7 - energy storage;
8 - датчик наводораживания;8 - sensor of hydrogenation;
9 - преобразователь уровня постоянного напряжения.9 - DC voltage level converter.
Устройство содержит электронный блок 1, анодный заземлитель 2, электрод сравнения 3, датчик наводораживания 8.The device contains an
Электронный блок 1 содержит источник постоянного тока 4, импульсный усилитель 5, формирователь импульсов 6, накопитель энергии 7, преобразователь уровня постоянного напряжения 9.The
При этом выходы импульсного усилителя 5 соединены с анодным заземлителем 2 и защищаемым сооружением, которое соединено также с третьим входом формирователя импульсов 6, первый и второй входы которого соединены соответственно с электродом сравнения 3 и датчиком наводораживания 8. Первый выход формирователя импульсов 6 соединен с управляющим входом импульсного усилителя 5, входы которого соединены с выводами накопителя энергии 7 и выходами преобразователя уровня постоянного напряжения 9, управляющий вход которого соединен со вторым выходом формирователя импульсов 6, питающие входы которого соединены с выходами источника постоянного тока 4 и входами преобразователя уровня постоянного напряжения 9.The outputs of the
Описание работы устройства поясняется временными диаграммами, приведенными на Фиг.2 и эпюрами напряжения, приведенными на Фиг.3. Устройство для импульсной катодной защиты работает следующим образом.A description of the operation of the device is illustrated by the timing diagrams shown in Fig.2 and voltage plots shown in Fig.3. A device for pulsed cathodic protection works as follows.
Перед началом работы в режиме настройки оператор с помощью панели управления и индикации (на фигуре не показана) задает значение поляризационного потенциала, которое должно автоматически поддерживаться в процессе работы устройства. Кроме того, в память формирователя импульсов 6 техническими средствами программирования записывают пороговое значение сигнала с датчика наводораживания 8, а также временные параметры выходного сигнала импульсного усилителя 5, в том числе длительность импульса, длительность паузы между импульсами, временную задержку после окончания импульса, по истечении которой осуществляется измерение поляризационного потенциала.Before starting work in the setup mode, the operator, using the control and display panel (not shown in the figure) sets the value of the polarization potential, which should be automatically maintained during operation of the device. In addition, the threshold value of the signal from the hydrogen pickup sensor 8, as well as the time parameters of the output signal of the
После перехода в режим работы формирователь импульсов 6 формирует на управляющем входе преобразователя уровня постоянного напряжения 9 сигнал, определяющий начальное значение его выходного постоянного напряжения.After the transition to the operating mode, the pulse shaper 6 generates a signal at the control input of the converter of the DC voltage level 9 that determines the initial value of its output DC voltage.
При появлении напряжения на выводах накопителя энергии 7 (момент времени Т0 на Фиг.2, эпюра 1) в нем начинается процесс накопления электрической энергии, после завершения которого формирователь импульсов 6 формирует на управляющем входе импульсного усилителя 5 сигнал, определяющий временные параметры (длительность импульса и длительность паузы между импульсами) его выходного импульсного сигнала, формируемого на анодном заземлителе 2 относительно защищаемого сооружения.When voltage appears at the terminals of the energy storage device 7 (time point T0 in FIG. 2, diagram 1), the process of accumulation of electric energy begins in it, after which the pulse shaper 6 generates a signal at the control input of the
В течение импульса (интервал времени Т1-Т2, Т3-Т4, Т5-Т6 и т.д. на Фиг.2, эпюра 2) осуществляется передача в нагрузку энергии, накопленной в накопителе энергии 7. В качестве нагрузки служит в данном случае эквивалентное сопротивление, состоящее из сопротивления кабеля от электронного блока 1 до анодного заземлителя 2, сопротивления растеканию тока анодного заземлителя 2, сопротивления грунта между анодным заземлителем 2 и защищаемым сооружением, сопротивления защищаемого сооружения, сопротивления кабеля от защищаемого сооружения до электронного блока 1. В течение паузы между импульсами (интервал времени Т3-Т4, Т5-Т6 и т.д. на Фиг.2, эпюра 2) вновь осуществляется накопление энергии в накопителе энергии 7. Наряду с вышеизложенным в течение паузы между импульсами формирователь импульсов 6 измеряет разность потенциалов между электродом сравнении 3 и защищаемым сооружением, которая после окончания импульса (моменты Т2, Т4, Т6 и т.д. на Фиг.2, эпюра 2) начинает уменьшаться, стремясь к значению природного потенциала металла, из которого изготовлено защищаемое сооружение (см. Фиг.2, эпюра 3).During the pulse (time interval T1-T2, T3-T4, T5-T6, etc. in FIG. 2, plot 2), the energy stored in the
При этом начальный и последующий участки кривой изменения потенциала, интервалы Т2-Т7, Т4-Т8 и интервалы Т7-Т3, Т8-Т5 (Фиг.2, эпюра 3) имеют существенно различную крутизну спада, так как начальный участок (интервалы Т2-Т7, Т4-Т8 Фиг.2, эпюра 3) соответствует изменению омической составляющей потенциала, которая уменьшается с большой скоростью, а последующий участок (интервалы Т7-Т3, Т8-Т5 Фиг.2, эпюра 3) соответствует изменению поляризационной составляющей, которая уменьшается значительно медленней омической составляющей. В связи с тем что устройство должно стабилизировать поляризационный потенциал, измерение его фактического значения должно осуществляться после исчезновения омической составляющей. С этой целью формирователь импульсов 6 осуществляет измерение потенциала после исчезновения омической составляющей потенциала (моменты времени Т9, Т10 и т.д. на Фиг.2, см. также эпюру 3 на Фиг.3 - участок перехода кривой потенциала с более крутого на более пологий).In this case, the initial and subsequent sections of the potential change curve, intervals T2-T7, T4-T8 and intervals T7-T3, T8-T5 (Figure 2, diagram 3) have a significantly different slope, since the initial section (intervals T2-T7 , T4-T8 Figure 2, plot 3) corresponds to a change in the ohmic component of the potential, which decreases with high speed, and the subsequent section (intervals T7-T3, T8-T5 of Figure 2, plot 3) corresponds to a change in the polarization component, which decreases significantly slower ohmic component. Due to the fact that the device must stabilize the polarization potential, the measurement of its actual value should be carried out after the disappearance of the ohmic component. For this purpose, the pulse shaper 6 measures the potential after the ohmic component of the potential disappears (time instants T9, T10, etc. in FIG. 2, see also
Интервал времени, в течение которого омическая составляющая потенциала уменьшается до незначительной величины, зависит от многих факторов и может принимать значения от 10 мкс до 300 мкс. В связи с этим желательно при первоначальном запуске устройства в эксплуатацию на конкретном защищаемом сооружении, измерить данный интервал с помощью запоминающего осциллографа и записать его в память формирователя импульсов 6. Для защиты результата измерений от случайных воздействий в качестве измеренного значения поляризационного потенциала должен приниматься результат усреднения не менее десяти замеров, т.е. каждое измерение поляризационного потенциала должно осуществляться на протяжении (минимум) десяти периодов выходного сигнала, после чего вычисляется его среднее значение. Измеренное таким образом значение поляризационного потенциала формирователь импульсов 6 сравнивает с установленным при настройке значением и изменяет с помощью преобразователя уровня постоянного напряжения 9 амплитуду выходного импульса устройства в фазе, необходимой для стабилизации поляризационного потенциала на заданном уровне. Например, если измеренное значение поляризационного потенциала меньше заданного, то амплитуда выходного импульса устройства увеличивается, если больше заданного, то уменьшается.The time interval during which the ohmic component of the potential decreases to an insignificant value depends on many factors and can take values from 10 μs to 300 μs. In this regard, it is advisable, at the initial commissioning of the device at a specific protected facility, to measure this interval using a storage oscilloscope and write it to the pulse shaper 6. To protect the measurement result from accidental influences, the averaging result should not be taken as the measured value of the polarization potential less than ten measurements, i.e. Each measurement of the polarization potential should be carried out for (minimum) ten periods of the output signal, after which its average value is calculated. The value of the polarization potential measured in this way compares the pulse shaper 6 with the value set during tuning and changes the amplitude of the output pulse of the device in the phase necessary to stabilize the polarization potential at a given level using a constant voltage level converter 9. For example, if the measured value of the polarization potential is less than the specified value, then the amplitude of the output pulse of the device increases, if more than the specified value, it decreases.
Кроме этого, на протяжении интервала времени, соответствующего длительности импульса (Т1-Т2, Т3-Т4, Т5-Т6 и т.д. на Фиг.2, эпюра 2), формирователь импульсов 6 измеряет значение сигнала, поступающего от датчика наводораживания 8, и сравнивает его с пороговым значением, установленным при настройке, при превышении которого формирователь импульсов 6 формирует сигнал аварии, который отражается средствами индикации и сигнализации и передается по каналу связи удаленному оператору (данные технические средства на фигуре не показаны).In addition, during the time interval corresponding to the duration of the pulse (T1-T2, T3-T4, T5-T6, etc. in FIG. 2, plot 2), the pulse shaper 6 measures the value of the signal from the pickup sensor 8, and compares it with the threshold value set during tuning, when exceeded which the pulse shaper 6 generates an alarm signal, which is reflected by indicating and signaling means and transmitted via a communication channel to a remote operator (these technical means are not shown in the figure).
Пример реализацииImplementation example
В качестве источника постоянного тока 4 может быть использован любой сетевой преобразователь напряжения переменного тока 230 В в напряжение постоянного тока 24 В с выходным током 16 А, работающий в диапазоне температур от (-45 до +45)°С. Источник постоянного тока 4 может быть также выполнен по стандартной схеме (Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. Додэка XXI, с.254), в качестве трансформатора в которой может быть применен трансформатор ТПП319, в качестве диодного моста KBPC-25-06-W, в качестве конденсатора фильтра - три конденсатора, включенные параллельно К50-35 - 4700 мкФ×50 В. Накопитель энергии 7 может быть выполнен в виде набора конденсаторов К50-35 - 3300 мкФ×63 В, включенных параллельно, в количестве 50 шт. Импульсный усилитель 5 может быть реализован на транзисторе IRF4905. В качестве электрода сравнения 3 может быть использован медно-сульфатный электрод сравнения ЭНЕС-3М, а в качестве датчика наводораживания 8 - датчик ДН-1. В качестве анодного заземлителя 2 может быть использован оксидный железо-титановый заземлитель.As a source of direct current 4, any AC 230 V to DC 24 V voltage converter with an output current of 16 A can be used, operating in the temperature range from (-45 to +45) ° С. DC source 4 can also be made according to the standard circuit (Titz U., Shenk K. Semiconductor circuitry. Dodeka XXI, p. 254), in which a transformer TPP319 can be used, as a diode bridge KBPC-25-06 -W, as a filter capacitor - three capacitors connected in parallel K50-35 - 4700 μF × 50
Формирователь импульсов 6 может быть реализован на PIC-контроллере типа PIC24FJ256GA106-I/PT.The pulse shaper 6 can be implemented on a PIC-controller type PIC24FJ256GA106-I / PT.
Преобразователь уровня постоянного напряжения 9 должен обеспечивать как повышение, так и понижение входного напряжения. В связи с этим он выполнен в виде последовательно включенных понижающего и повышающего преобразователей. Понижающий преобразователь выполнен на микросхеме uA78S40, ключевом транзисторе IRF4905, возвратном диоде MBR20100CT. Повышающий преобразователь выполнен на микросхеме UC3844, ключевом транзисторе IRF3710, обратном диоде MBR20100CT. Общий накопительный элемент выполнен на дросселе с рабочим током 10 А и индуктивностью 0,6 млГн.The converter of the DC voltage level 9 must provide both an increase and a decrease in the input voltage. In this regard, it is made in the form of series-connected step-down and step-up converters. The step-down converter is made on the uA78S40 chip, the IRF4905 key transistor, and the MBR20100CT return diode. The boost converter is made on a UC3844 chip, a key transistor IRF3710, a reverse diode MBR20100CT. The common storage element is made on a choke with an operating current of 10 A and an inductance of 0.6 mlH.
Не показанная на Фиг.1 панель управления, индикации и сигнализации может быть реализована в виде набора потенциометров (типа СП4-1) для задания аналоговых параметров, а также перекидных (типа SS-309) и кнопочных (типа SPA-106) переключателей для формирования дискретных управляющих сигналов на специализированной микросхеме управления индикаторами MAX6925EPL и пяти светодиодных матрицах типа BC56-12EWA. Звуковой сигнал аварии может быть реализован с помощью пьезоизлучателя типа PCM13EPYH.The control, indication and signaling panel not shown in FIG. 1 can be implemented as a set of potentiometers (type SP4-1) for setting analog parameters, as well as rocker (type SS-309) and push-button (type SPA-106) switches to form discrete control signals on a specialized control chip indicators MAX6925EPL and five LED matrix type BC56-12EWA. The audible alarm can be realized using a piezo emitter type PCM13EPYH.
Не показанный на Фиг.1 интерфейс для связи с удаленным оператором может быть реализован на микросхеме ADM3485.The interface not shown in FIG. 1 for communication with a remote operator can be implemented on the ADM3485 chip.
Период импульсного сигнала в ходе экспериментов изменялся от 100 млсек до 10 млсек, а длительность импульса соответственно - от 10 млсек до 1 млсек. Коэффициент заполнения изменялся от 0.05 до 0.2. Амплитуда напряжения менялась от 10 В до 48 В. При этом измеренные осциллографом зависимости изменения потенциала после отключения от него напряжения на различных реальных объектах - трубопроводах с различными параметрами показали, что крутой участок на графике изменения потенциала (Т2-Т7 на Фиг.2), соответствующий омической составляющей потенциала, может составлять от 10 мкс до 300 мкс. Значения стационарного потенциала составляли от -0,55 В до -0.6 В.The period of the pulse signal during the experiments varied from 100 mlsec to 10 mlsec, and the pulse duration, respectively, from 10 mlsec to 1 mlsec. The fill factor varied from 0.05 to 0.2. The voltage amplitude varied from 10 V to 48 V. In this case, the dependences of the potential change measured by the oscilloscope after disconnecting the voltage from it at various real objects - pipelines with different parameters showed that the steep section on the potential change graph (T2-T7 in Figure 2), corresponding ohmic component of the potential, can be from 10 μs to 300 μs. The values of the stationary potential ranged from -0.55 V to -0.6 V.
Заявляемое техническое решение изготовлено в виде опытного образца, успешно прошедшего апробацию в одной из организаций в г. Саратове.The claimed technical solution is made in the form of a prototype, successfully tested in one of the organizations in the city of Saratov.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011133651/02A RU2486288C2 (en) | 2011-08-11 | 2011-08-11 | Device for pulsed cathodic protection |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011133651/02A RU2486288C2 (en) | 2011-08-11 | 2011-08-11 | Device for pulsed cathodic protection |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011133651A RU2011133651A (en) | 2013-02-20 |
| RU2486288C2 true RU2486288C2 (en) | 2013-06-27 |
Family
ID=48702513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011133651/02A RU2486288C2 (en) | 2011-08-11 | 2011-08-11 | Device for pulsed cathodic protection |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2486288C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU170510U1 (en) * | 2016-07-28 | 2017-04-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" | AUTOMATIC DRAINAGE INSTALLATION |
| RU2731707C1 (en) * | 2019-12-16 | 2020-09-08 | Акционерное Общество "Головной Научно-Исследовательский И Проектный Институт По Распределению И Использованию Газа "Гипрониигаз" | Method of corrosion protection of underground metal structures |
| RU2750847C1 (en) * | 2020-10-21 | 2021-07-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Техохрана" | Method and device for stabilizing electrode potential of non-electrolyte reference electrode |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2202001C2 (en) * | 1999-09-13 | 2003-04-10 | ОАО "Газпром" | Cathodic protection system for trunk pipelines |
| RU2223346C1 (en) * | 2002-08-15 | 2004-02-10 | Петухов Виктор Сергеевич | Device for corrosion protection by pulse current |
| EA007147B1 (en) * | 2002-10-17 | 2006-08-25 | Эпплайд Семикондактор Интернэшнл, Лтд. | Semiconductive corrosion and fouling control apparatus, system and method |
| RU71985U1 (en) * | 2007-12-03 | 2008-03-27 | ООО НПО "Нефтегазкомплекс-ЭХЗ" | ECC MODULAR EQUIPMENT COMPLEX FOR CATHODE PROTECTION OF PIPELINES |
-
2011
- 2011-08-11 RU RU2011133651/02A patent/RU2486288C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2202001C2 (en) * | 1999-09-13 | 2003-04-10 | ОАО "Газпром" | Cathodic protection system for trunk pipelines |
| RU2223346C1 (en) * | 2002-08-15 | 2004-02-10 | Петухов Виктор Сергеевич | Device for corrosion protection by pulse current |
| EA007147B1 (en) * | 2002-10-17 | 2006-08-25 | Эпплайд Семикондактор Интернэшнл, Лтд. | Semiconductive corrosion and fouling control apparatus, system and method |
| RU71985U1 (en) * | 2007-12-03 | 2008-03-27 | ООО НПО "Нефтегазкомплекс-ЭХЗ" | ECC MODULAR EQUIPMENT COMPLEX FOR CATHODE PROTECTION OF PIPELINES |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU170510U1 (en) * | 2016-07-28 | 2017-04-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" | AUTOMATIC DRAINAGE INSTALLATION |
| RU2731707C1 (en) * | 2019-12-16 | 2020-09-08 | Акционерное Общество "Головной Научно-Исследовательский И Проектный Институт По Распределению И Использованию Газа "Гипрониигаз" | Method of corrosion protection of underground metal structures |
| RU2750847C1 (en) * | 2020-10-21 | 2021-07-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Техохрана" | Method and device for stabilizing electrode potential of non-electrolyte reference electrode |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011133651A (en) | 2013-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9906022B2 (en) | Cascaded multilevel converter self-test system and self-test method for the same | |
| KR101663957B1 (en) | Method and apparatus for improved burst mode during power conversion | |
| CN107918079B (en) | Power distribution network single-phase earth fault positioning method and system based on sweep frequency injection | |
| US10197608B2 (en) | Apparatus for determining insulation resistance at a PV generator, and photovoltaic installation | |
| US10312828B2 (en) | Impedance compensation | |
| RU2486288C2 (en) | Device for pulsed cathodic protection | |
| CN105182222A (en) | Device and method for testing forward recovery characteristics of thyristor based on synthesis loop | |
| CN111679128B (en) | Power grid impedance measurement method based on variable PWM carrier frequency | |
| FI3923434T3 (en) | Energy storage system electric arc detection and protection method and related device | |
| CN103605002A (en) | Harmonic impedance measurement apparatus of electric power system | |
| RU2726042C1 (en) | Method of determining value of stationary resistance of earthing arrangement of supports of overhead power transmission lines without disconnection of overhead ground wire and device for its implementation | |
| RU2506348C2 (en) | Device for cathode protection of extended section of underground structure | |
| RU114054U1 (en) | INSTALLATION FOR PULSE CATHODE PROTECTION | |
| EP3730953B1 (en) | Impulse voltage generator and method for protecting power semiconductor switch | |
| CN107425549B (en) | Threshold setting method for harmonic island detection | |
| RU2223346C1 (en) | Device for corrosion protection by pulse current | |
| KR101569614B1 (en) | Hvdc system and operating method thereof | |
| EP2924145A1 (en) | Corrosion protection station using pulse current | |
| RU171189U1 (en) | Modular installation for cathodic protection | |
| CN114355143A (en) | Energy discharge and inhibition device and method for IGBT characteristic test equipment | |
| RU130313U1 (en) | CORROSION PROTECTION STATION BY PULSE CURRENT | |
| RU2441943C1 (en) | Adaptive station of cathode corrosion protection of pipelines | |
| RU157634U1 (en) | PULSE CATHOD PROTECTION DEVICE | |
| CN116169655B (en) | Method and device for limiting stray current | |
| WO2010111720A1 (en) | Electronic fence voltage feedback system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140812 |