система катодной защиты от коррозии металлоконструкции

Изобретение относится к области защиты от коррозии наружной поверхности металлоконструкций, постоянно или периодически эксплуатирующихся в природных средах, преимущественно корпусов судов, находящихся в морской воде. Станция катодной защиты обеспечивает регулирование и поддержание заданного защитного потенциала на корпусе судна относительно электродов сравнения собственного потенциала различной полярности (например, хлорсеребряного и цинкового). В процессе работы станция сама определяет тип применяемого электрода и автоматически переключается в нужный режим работы. Система катодной защиты содержит управляемый источник постоянного тока, отрицательный выход которого соединен с корпусом судна, положительный выход соединен с анодом, а вход подключен к выходу блока управления. Система содержит также электрод сравнения, двухполярный источник уставки защитного потенциала и детектор полярности электрода сравнения. 1 ил.

Рисунки к патенту РФ 2110617

Изобретение относится к области защиты от коррозии наружной поверхности металлоконструкций, постоянно или периодически эксплуатирующихся в природных средах, преимущественно корпусов судов, находящихся в морской воде.

Для защиты от коррозии подводной части корпусов морских судов в отечественном судостроении широко используются автоматические системы катодной защиты, в которых в зависимости от изменения условий эксплуатации судна (скорости хода, солености и температуры морской воды, сохранности лакокрасочного покрытия и др.) осуществляется автоматическое регулирования тока для поддержания заданного защитного потенциала корпуса. Известна, например, автоматическая система катодной защиты «Луга-1» (Судостроение.- 1973, N 3), состоящая из источников питания, анодов с околоанодными экранами, электродов сравнения, контактного щеточного устройства и распределительных щитов. В качестве источника питания используется полупроводниковый автоматический преобразователь серии ПАК. В качестве электродов сравнения применяются пористые хлорсеребряные электроды.

Недостаток данной системы заключается в том, что она не позволяет использовать электроды разной полярности собственного потенциала (например, хлорсеребряный и цинковый) без замены типа преобразователя. Кроме того, преобразователи серии ПАК не удовлетворяют современным требованиям по сочетанию габаритных размеров, выходной мощности, имеют низкий технический ресурс, построены на устаревшей элементной базе.

Частично эти недостатки устранены в системах катодной защиты, использующих в качестве источников питания преобразователи типа ТПС-200-24 (Производственно-технический сборник. Технология судостроения.- N 3, 1990, с. 67). Это устройство содержит управляемый источник постоянного тока, отрицательный выход которого соединен с корпусом судна, а положительный выход соединен с анодами, блок управления, выход которого соединен с входом источника постоянного тока, два входа соединены соответственно с корпусом судна и электродом сравнения, а третий — с выходом источника уставки защитного потенциала.

Эти преобразователи обладают рядом улучшенных эксплуатационных характеристик, как-то: имеют высокий технический ресурс и срок службы, но сохраняют основной недостаток, присущий аналогу: обеспечивают регулирование и поддержание заданного защитного потенциала на корпусе судна относительно хлорсеребряного электрода сравнения, но не предназначены для работы с цинковым.

Изобретение решает задачу расширения технических возможностей системы катодной защиты путем обеспечения возможности ее работы с электродами собственного потенциала разной полярности.

Для решения поставленной задачи в систему катодной защиты от коррозии металлоконструкций, преимущественно корпусов судов, содержащую управляемый источник постоянного тока, отрицательный выход которого соединен с корпусом судна, положительный выход соединен с анодом, а вход подключен к выходу блока управления, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с корпусом судна, электродом сравнения и источником уставки защитного потенциала, введен детектор полярности электрода сравнения, а источник уставки защитного потенциала выполнен двухполярным, причем первый и второй входы детектора полярности электрода сравнения соединены соответственно с электродом сравнения и корпусом судна, а его выход соединен с входом двухполярного источника уставки защитного потенциала.

Благодаря введению в устройство детектора полярности и выполнению источника уставки защитного потенциала двухполярным станция катодной защиты обеспечивает регулирование и поддержание заданного защитного потенциала на корпусе судна относительно электродов сравнения собственного потенциала различной полярности (например, хлорсеребряного и цинкового). В процессе работы такая станция сама определяет тип применяемого электрода и автоматически переключает преобразователь в нужный режим работы.

На чертеже представлена схема системы защиты корпусов судов от коррозии.

Система катодной защиты содержит управляемый источник 1 постоянного тока, отрицательный выход которого соединен с корпусом 2 судна, положительный выход соединен с анодом 3, а вход подключен к выходу блока 4 управления. Система содержит также электрод 5 сравнения, двухполярный источник 6 уставки защитного потенциала и детектор 7 полярности электрода сравнения. Первый, второй и третий входы блока 4 управления соединены соответственно с корпусом 2 судна, электродом 5 сравнения и двухполярным источником 6 уставки защитного потенциала, вход которого подключен к выходу детектора 7 полярности электрода сравнения, первый и второй входы которого соединены соответственно с электродом 5 сравнения и корпусом 2 судна.

Детектор 7 полярности электрода сравнения может быть выполнен, например, на операционном усилителе с двухполярным питанием. Двухполярный источник 6 уставки защитного потенциала может быть выполнен, например, в виде двух включенных встречно стабилитронов с балластным резистором и регулирующего потенциометра, подключенного параллельно стабилитронам.

Система катодной защиты корпусов судов от коррозии работает следующим образом.

При работе с хлорсеребряным электродом сравнения (собственный потенциал относительно корпуса судна положительной полярности) пропускают постоянный электрический ток с помощью управляемого источника 1 постоянного тока в цепи корпус 2 судна — аноды 3. На первый и второй входы блока 4 управления поступает напряжение между корпусом 2 судна и электродом 5 сравнения. Это же напряжение поступает на первый и второй входы детектора 7 полярности электрода сравнения, который вырабатывает на выходе напряжение положительной полярности, поступающее на вход двухполярного источника 6 уставки защитного потенциала, с выхода которого регулируемое напряжение уставки защитного потенциала положительной полярности поступает на третий вход блока 4 управления. В блоке 4 управления напряжение с выхода двухполярного источника 6 уставки защитного потенциала сравнивается с напряжением между корпусом 2 судна и электродом 5 сравнения, и по результату сравнения на выходе блока 4 управления вырабатываются импульсы управления, которые поступают на вход управляемого источника 1 постоянного тока, и происходит регулировка величины тока, протекающего между корпусом 2 судна и анодами 3, тем самым поддерживается необходимый защитный потенциал корпуса судна. При применении электрода 5 сравнения с собственным потенциалом отрицательной полярности (цинковый электрод) детектор полярности электрода 7 сравнения вырабатывает на выходе напряжение отрицательной полярности. Это напряжение поступает на вход двухполярного источника 6 уставки защитного потенциала, с выхода которого регулируемое напряжение уставки отрицательной полярности поступает на третий вход блока 4 управления. Далее работа системы аналогична описанной выше.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Система катодной защиты от коррозии металлоконструкции, преимущественно корпуса судна, содержащая управляемый источник постоянного тока, отрицательный выход которого соединен с корпусом судна, положительный выход соединен с анодом, а вход подсоединен к выходу блока управления, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с корпусом судна, электродом сравнения и источником уставки защитного потенциала, отличающаяся тем, что она снабжена детектором полярности электрода сравнения, а источник уставки защитного потенциала выполнен двухполярным, причем первый и второй входы детектора полярности электрода сравнения соединены соответственно с электродом сравнения и корпусом судна, а его выход соединен с входом двухполярного источника уставки защитного потенциала.

Устройство для катодной защиты с автономным питанием

Владельцы патента RU 2486289:

Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных сооружений от коррозии. Устройство содержит ветрогенератор, аккумулятор, блок формирования амплитуды импульсов, анодный заземлитель, электрод сравнения. Блок подключен первым входом к электроду сравнения, питающими входами — к выводам аккумулятора, плюсовым выходом — к анодному заземлителю, вторым входом и минусовым выходом — к защищаемому сооружению и имеет вход блокировки и порт обмена данными. В устройство введены протектор, размыкатель, резистор, блок управления резервом с двумя выходами и портом обмена данными, солнечная батарея, первый и второй развязывающие диоды, контроллер ограничения тока заряда аккумулятора, при этом контроллер установлен между плюсовым выводом аккумулятора и соединенными между собой катодами первого и второго развязывающих диодов. Анод первого развязывающего диода подключен к плюсовому выходу ветрогенератора, а второго — к плюсовому выходу солнечной батареи. Протектор соединен с первыми выводами резистора и размыкателя, второй вывод которого соединен со вторым выводом резистора и подключен к защищаемому сооружению. Блок управления резервом соединен питающими входами с выводами аккумулятора, первым выходом — с управляющим входом размыкателя, вторым — с входом блокировки, портом обмена данными — с портом обмена данными блока формирования амплитуды импульсов. Устройство позволяет повысить надежность электрохимзащиты трубопровода. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к оборудованию для электрохимической защиты и может быть использовано в системах катодной защиты подземных металлических сооружений от коррозии.

Известны различные устройства для катодной защиты от коррозии [патент US на изобретение №5324405, патент DE на изобретение №2007347, патенты RU на изобретения №1823524, №2086703, №2202001].

Известно устройство для катодной защиты от коррозии с автономными источниками питания [http://www.multiwood.ru/download/Cathodic_protection.pdf], включающее опорные структуры, контроллер заряда и напряжения, регулятор катодной защиты, кабельную систему и крепежные приспособления, промышленные аккумуляторные батареи и солнечные батареи, используемые в качестве источников питания.

Смотрите так же:  Уступка требования цессия и передача права собственности

Известно также устройство для катодной защиты с автономным питанием [патент RU на полезную модель №92935], содержащее, по меньшей мере, один контроллер, приемопередающее устройство и антенно-фидерное устройство для обеспечения радиосвязи с диспетчерским пунктом, систему энергоснабжения и систему катодной защиты. Система энергоснабжения включает автономные источники электропитания.

Недостатком описанного устройства является прекращение его работы в случае исчерпания ресурса всех трех автономных источников энергии, что приводит к снижению уровня электрохимической защиты трубопровода.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является устройство для катодной защиты трубопроводов [патент RU на изобретение №2117184], включающее ветрогенератор, блок аккумуляторов и импульсную катодную станцию, принцип работы которой заключается в формировании на трубопроводе относительно анодных заземлителей импульсного напряжения с релейным регулированием защитного потенциала, текущее значение которого контролируется электродом сравнения. Питание импульсной катодной станции осуществляется либо от ветрогенератора, либо от блока аккумуляторов при отсутствии ветра.

Основным недостатком наиболее близкого аналога является низкая надежность защиты сооружения, обусловленная нерегулярным поступлением электроэнергии от ветрогенератора. При этом емкость блока аккумуляторов не может обеспечить при отсутствии ветра продолжительного режима работы катодной станции.

Задачей заявляемого изобретения является повышение надежности электрохимзащиты трубопровода.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в устройстве для катодной защиты с автономным питанием, содержащем ветрогенератор, аккумулятор, блок формирования амплитуды импульсов, анодный заземлитель, электрод сравнения, подключенный к первому входу блока формирования амплитуды импульсов, входы и выходы которого соединены следующим образом: питающие входы — с выводами аккумулятора, плюсовой выход — с анодным заземлителем, второй вход и минусовой выход подключены к защищаемому сооружению, блок формирования амплитуды импульсов имеет вход блокировки и порт обмена данными, в устройство введены протектор, размыкатель, резистор, блок управления резервом с двумя выходами и портом обмена данными, солнечная батарея, первый и второй развязывающие диоды, контроллер ограничения тока заряда аккумулятора, при этом введенные элементы соединены следующим образом: контроллер ограничения тока заряда аккумулятора установлен между плюсовым выводом аккумулятора и соединенными между собой катодами первого и второго развязывающих диодов, анод первого развязывающего диода подключен к плюсовому выходу ветрогенератора, анод второго развязывающего диода подключен к плюсовому выходу солнечной батареи, протектор соединен с первым выводом резистора и с первым выводом размыкателя, второй вывод которого соединен со вторым выводом резистора и подключен к защищаемому сооружению; блок управления резервом соединен: питающими входами — с выводами аккумулятора, первым выходом — с управляющим входом размыкателя, вторым выходом — с входом блокировки, портом обмена данными — с портом обмена данными блока формирования амплитуды импульсов.

Кроме того, заявляется также устройство с автономным питанием с вышеописанными признаками, в котором блок формирования амплитуды импульсов выполнен в виде импульсной катодной станции.

Заявляется также устройство с автономным питанием с вышеописанными признаками, в котором в блок управления резервом встроен GSM-модем с выносной антенной.

Технический результат заявляемого изобретения заключается прежде всего в одновременном применении как средства катодной защиты, так и протектора в роли средства защиты от коррозии вместе в одном устройстве. Авторами в процессе работы с аналогами подобного объединения двух таких разных элементов защиты и соединенных таким образом в одну схему не обнаружено. При условии исчерпания ресурса всех трех источников заявленных видов энергии (ветрогенератора, солнечной батареи и блока аккумуляторов), указанных как в заявляемом, так и в наиболее близком аналоге, работа и эффективность работы сравниваемых устройств будут различными. В заявляемом в данной заявке устройстве режим защиты от коррозии не прерывается за счет подключения протектора. По каналу связи при необходимости формируется сообщение о переключении на пассивную защиту — на протекторную защиту от коррозии.

В наиболее близком аналоге возникает прекращение работ и оно длится до момента ремонтного восстановления схемы.

Автоматическое подключение протектора в описанной ситуации при исчерпании ресурсов энергопитания является резервным вариантом работы заявляемого устройства. При работе катодной станции — основного режима защиты от коррозии — протектор не расходуется в отличие от общепринятого режима использования протектора в целях защиты от коррозии. Если в традиционных применениях протекторов срок их службы от 1,5 лет до 5 лет, то в данном его применении в заявляемом устройстве наряду с катодной станцией (совместно) срок службы протектора продлевается до 15-20 лет.

Использование импульсной катодной станции в заявляемом устройстве в отличие от непрерывного режима в наиболее близком аналоге позволяет снизить потребляемые энергозатраты в 8-10 раз и примерно во столько же раз увеличить срок службы анодного заземлителя, что существенно из-за высокой стоимости как заземлителя, так и трудоемкости его замены.

Заявляемое изобретение поясняется с помощью Фиг.1, на которой показаны условные изображения составных частей заявляемого устройства, а также условные изображения защищаемого сооружения (трубопровода), подключенного к устройству, и позициями 1-13 обозначены:

3 — блок формирования амплитуды импульсов

4 — анодный заземлитель

5 — электрод сравнения

9 — блок управления резервом

10 — солнечная батарея

11 — первый развязывающий диод

12 — второй развязывающий диод

13 — контроллер ограничения тока заряда аккумулятора.

Устройство для катодной защиты с автономным питанием содержит ветрогенератор 1, аккумулятор 2, блок формирования амплитуды импульсов 3, анодный заземлитель 4, электрод сравнения 5, протектор 6, размыкатель 7, резистор 8, блок управления резервом 9, солнечную батарею 10, первый 11 и второй 12 развязывающие диоды, контроллер 13 ограничения тока заряда аккумулятора 2. Электрод сравнения 5 подключен к первому входу блока формирования амплитуды импульсов 3, входы и выходы которого соединены следующим образом: питающие входы — с выводами аккумулятора 2, плюсовой выход — с анодным заземлителем 4, второй вход и минусовой выход подключены к защищаемому сооружению. Блок формирования амплитуды импульсов 3 имеет вход блокировки и порт обмена данными. Контроллер 13 ограничения тока заряда аккумулятора 2 установлен между плюсовым выводом аккумулятора 2 и соединенными между собой катодами первого 11 и второго 12 развязывающих диодов. Анод первого развязывающего диода 11 подключен к плюсовому выходу ветрогенератора 1. Анод второго развязывающего диода 12 подключен к плюсовому выходу солнечной батареи 9. Протектор 6 соединен с первым выводом резистора 8 и с первым выводом размыкателя 7. Второй вывод размыкателя 7 соединен со вторым выводом резистора 8 и подключен к защищаемому сооружению. Блок управления резервом 9 соединен: питающими входами — с выводами аккумулятора 2, первым выходом — с управляющим входом размыкателя 7, вторым выходом — с входом блокировки, портом обмена данными — с портом обмена данными блока формирования амплитуды импульсов 3.

На этапе проектных работ определяются требования к средствам катодной защиты как основного источника защитного тока и требования к средствам протекторной защиты как резервного источника защитного тока, обеспечивающего защиту сооружения на время восстановления работоспособности основного источника защитного тока.

Определяются наиболее оптимальные временные и амплитудные параметры выходного импульсного сигнала катодной станции, исходя из которых определяется средняя мощность потребления электроэнергии катодной станции от источника питания и, как следствие этого, требования к ветрогенератору 1, к аккумулятору 2, к солнечной батарее 10.

После пуска в эксплуатацию аккумулятор 2 является основным источником питания для блока формирования амплитуды импульсов 3, в качестве которого используется импульсная катодная станция, и GSM-модема, входящего в блок управления резервом 9. Ветрогенератор 1 и солнечная батарея 10 обеспечивают, при наличии соответствующего источника энергии (энергия ветра, световая энергия), подзарядку аккумулятора 2. Контроллер 13 тока заряда непрерывно контролирует выходной ток ветрогенератора 1 и солнечной батареи 10. При превышении тока заряда аккумулятора 2 критического значения контроллер 13 отключает ветрогенератор 1 и солнечную батарею 10, предотвращая перезаряд аккумулятора 2. Блок управления резервом 9 контролирует напряжение на клеммах аккумулятора 2, то есть напряжение питания всей системы. При нормальном напряжении питания блок управления резервом 9 формирует на своем втором выходе сигнал блокировки работы блока формирования амплитуды импульсов 3. В то же время на первом выходе блока управления резервом 9 формируется сигнал на отключение размыкателя 7. Это приводит к тому, что протектор 6 отключен от защищаемого сооружения и не расходуется так активно, как он расходуется в своем нормальном режиме эксплуатации. Это обеспечивает многократное увеличение срока его службы. Блок управления резервом 9, получая по порту обмена данными информацию от блока формирования амплитуды импульсов 3, передает через GSM-модем полученные данные на удаленный пункт диспетчера.

При снижении напряжения питания ниже нормы (отсутствие ветра, солнца и разряженных аккумуляторах) блок управления резервом 9 переходит на питание от встроенного аккумулятора малой мощности, отключает блок формирования амплитуды импульсов 3, подключает размыкателем 7 протектор 6 к защищаемому сооружению и посылает через GSM-модем сообщение, что сооружение переключено на пассивную защиту от протектора 6. При повышении напряжения на аккумуляторе 2 до нормального состояния система переключается в режим защиты сооружения от блока формирования амплитуды импульсов 3.

Пример реализации. Устройство для катодной защиты с автономным питанием содержит в качестве блока формирования амплитуды импульсов 3 импульсную катодную станцию с максимальной амплитудой выходного напряжения 48 В, длительностью импульса 2 мсек, периодом 20 млсек, максимальной амплитудой выходного тока 60 А, максимальной мощностью потребления от источника питания 300 Вт.

Смотрите так же:  Возврат 2004

В качестве ветрогенератора 1 может быть использован вертикальный инерционный ветрогенератор модели DPV 400 с номинальной выходной мощностью 400 Вт.

Аккумулятор 2 должен выдерживать глубокий разряд, большой температурный диапазон эксплуатации (от -50 до +50°С). Для этой цели может быть использована батарея из четырех аккумуляторов GL12-200. При этом для получения емкости 400 А/ч включают по два аккумулятора параллельно, а для получения напряжения 24 В полученные батареи включают последовательно.

В качестве анодного заземлителя 4 может быть использован оксидный железо-титановый заземлитель ОЖТ3-1.

В качестве электрода сравнения 5 может быть применен медносульфатный электрод сравнения ЭНЕС-3М.

В качестве протектора 6 может быть использован магниевый протектор ПМ20У либо цинковый протектор ЦП-1 массой не менее 20 кг.

Блок управления резервом 9 может быть реализован на PIC-контроллере типа PIC24FJ256GA106-I/PT и микросхемах ADM3485 для организации обмена данными с внешними устройствами — GSM-модемом и катодной станцией. Блок управления резервом 9 должен функционировать при отключении основного питания, поэтому в его составе присутствует дополнительный автономный элемент питания, в качестве которого может быть использован необслуживаемый аккумулятор типа TP 1,3-6 TOP Power.

Солнечная батарея 10 должна вырабатывать выходное напряжение 24 В и выходной ток не менее 10 А. В качестве такой батареи могут быть использованы включенные последовательно две панели ФСМ-180.

Первый 11 и второй 12 развязывающие диоды могут быть выполнены на сборке из диодов Шоттки МВ20100СТ.

GSM-модем может быть реализован на модуле типа WISMO228. В качестве антенны может быть применена антенна GSMJCTP9018(3mRG174) SMA.

Заявляемое техническое решение изготовлено в виде опытного образца, успешно прошедшего апробацию в одной из организаций в г. Саратове.

1. Устройство для катодной защиты с автономным питанием, содержащее ветрогенератор, аккумулятор, блок формирования амплитуды импульсов, анодный заземлитель, электрод сравнения, подключенный к первому входу блока формирования амплитуды импульсов, питающие входы которого соединены с выводами аккумулятора, плюсовой выход — с анодным заземлителем, второй вход и минусовой выход подключены к защищаемому сооружению, отличающееся тем, что блок формирования амплитуды импульсов имеет вход блокировки и порт обмена данными, в устройство введены протектор, размыкатель, резистор, блок управления резервом с двумя выходами и портом обмена данными, солнечная батарея, первый и второй развязывающие диоды, контроллер ограничения тока заряда аккумулятора, при этом контроллер ограничения тока заряда аккумулятора установлен между плюсовым выводом аккумулятора и соединенными между собой катодами первого и второго развязывающих диодов, анод первого развязывающего диода подключен к плюсовому выходу ветрогенератора, анод второго развязывающего диода подключен к плюсовому выходу солнечной батареи, протектор соединен с первым выводом резистора и с первым выводом размыкателя, второй вывод которого соединен со вторым выводом резистора и подключен к защищаемому сооружению, а блок управления резервом соединен питающими входами с выводами аккумулятора, первым выходом с управляющим входом размыкателя, вторым выходом и портом обмена данных соответственно с входом блокировки и с портом обмена данных блока формирования амплитуды импульсов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок формирования амплитуды импульсов выполнен в виде импульсной катодной станции.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в блок управления резервом встроен GSM-модем с выносной антенной.

Станция катодной защиты НГК-ИПКЗ(5Н) (многоканальная)

Станция катодной защиты многоканальная НГК-ИПКЗ(5Н) построена на базе импульсных преобразователей и предназначена для электрохимической защиты наружных поверхностей подземных стальных сооружений от почвенной коррозии.

Станция катодной защиты многоканальная НГК-ИПКЗ(5Н) построена на базе импульсных преобразователей и предназначена для электрохимической защиты наружных поверхностей подземных стальных сооружений от почвенной коррозии, с возможностью:

  • работы на несколько независимых нагрузок (каналов);
  • автоматического регулирования режимов работы каждого канала;
  • поддержание заданного значения тока или потенциала для каждого канала.

Соответствие стандартам

Оборудование внесено в реестр ПАО «Газпром».

Оборудование внесено в реестр ПАО «Транснефть».

Сертифицировано в системе ИНТЕРГАЗСЕРТ.

ГОСТ Р 51164‑98 «Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии».

ГОСТ 9.602‑2005 «Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии».

ВТТ к автоматическим преобразователям катодной защиты ПАО «Газпром».

Функциональные возможности (для каждого преобразователя)

Работа в режиме автоматического поддержания выходного тока.

Работа в режиме автоматического поддержания потенциала защищаемого сооружения.

Установка требуемого значения выходного тока и отображение его на цифровом индикаторе.

Установка требуемого значения потенциала защищаемого сооружения и отображение его на цифровом индикаторе.

Отображение на цифровом индикаторе во время работы в режиме автоматического поддержания выходного тока его текущего значения.

Отображение на цифровом индикаторе во время работы в режиме автоматического поддержания потенциала защищаемого сооружения его текущего значения.

Возможность отображения на цифровом индикаторе во время работы в режиме автоматического поддержания потенциала защищаемого сооружения текущего значения выходного тока.

Сигнализация возникновения обрыва в цепи электрода сравнения с автоматическим переходом в режим поддержания выходного напряжения, в зависимости от положения потенциометра установки потенциала сооружения.

Защита от короткого замыкания в выходной цепи и восстановление работоспособности после устранения замыкания.

Автоматический выход на рабочий режим после исчезновения и последующего возникновения напряжения в питающей сети.

Защиту от импульсных перенапряжений по всем цепям внешней коммутации.

Индикация времени защиты сооружения в часах.

  • Напряжение сети переменного однофазного тока частотой 50 Гц (± 5 Гц), В 230 (+15 % -25 %)
  • Номинальная выходная мощность, кВт, не менее 5,0
  • Номинальный суммарный выходной ток при максимальном выходном напряжении равном 48 В, А 105
  • Коэффициент пульсаций выходного напряжения при номинальном выходном токе, %, не более 1,0
  • КПД при номинальном выходном токе, %, не менее 90
  • Диапазон задания установки выходного тока, % 5 — 100
  • Диапазон задания установки потенциала защищаемого сооружения, В от минус 0,5 до минус 4,0
  • Время готовности к работе, секунд, не более 1,0
  • Время непрерывной работы, часов в сутки 24
  • Номинальная потребляемая мощность, кВт, не более 5,5
  • Габаритные размеры (в×ш×г), мм, не более 770×730×445
  • Масса, кг, не более 70

Условия эксплуатации

  • Температура окружающего воздуха, ºС от минус 45 до +45
  • Относительная влажность воздуха при t = +25 ºС, %, не более 98
  • Атмосферное давление, кПа (мм рт. ст.) 86,6-106,7 (650-800)

Пример записи условного обозначения при заказе

НГК‑ИПКЗ(5Н)‑5,0‑У1, где:

НГК – аббревиатура предприятия-изготовителя;
ИПКЗИ–импульсный; П–преобразователь; К–катодной; З–защиты;
(5Н) – количество преобразователей работающих на отдельные нагрузки;
5,0 – номинальная суммарная выходная мощность преобразователя в киловаттах;
У1 – климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150‑69.

WO2014081339A1 — Станция защиты от коррозии импульсным током — Google Patents

Classifications

    • C — CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23 — COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F — NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F13/00 — Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection
    • C23F13/02 — Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection cathodic; Selection of conditions, parameters or procedures for cathodic protection, e.g. of electrical conditions
    • C23F13/06 — Constructional parts, or assemblies of cathodic-protection apparatus
    • C23F13/08 — Electrodes specially adapted for inhibiting corrosion by cathodic protection; Manufacture thereof; Conducting electric current thereto
    • C23F13/22 — Monitoring arrangements therefor
    • C — CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23 — COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F — NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F13/00 — Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection
    • C23F13/02 — Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection cathodic; Selection of conditions, parameters or procedures for cathodic protection, e.g. of electrical conditions
    • C23F13/04 — Controlling or regulating desired parameters
    • H — ELECTRICITY
    • H03 — BASIC ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K — PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00 — Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02 — Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/53 — Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback
    • H03K3/57 — Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback the switching device being a semiconductor device
    • C — CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23 — COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F — NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F2213/00 — Aspects of inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection
    • C23F2213/30 — Anodic or cathodic protection specially adapted for a specific object
    • C23F2213/32 — Pipes
    • H — ELECTRICITY
    • H02 — GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H — EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00 — Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04 — Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
Смотрите так же:  1с отчетность стоимость

СТАНЦИЯ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ ИМПУЛЬСНЫМ током

Станция защиты от коррозии импульсным током относится к устройствам катодной защиты и предназначена для защиты от коррозии протяженных объектов, как зарытых в землю, так и расположенных на опорах: газопроводов, нефтепроводов, нефтепродуктопроводов, водопроводов, нефтехранилищ и других емкостей, имеющих контакт с землей, железобетонных фундаментов и других инженерных сооружений.

Предшествующий уровень техники

Широко применяющиеся в настоящее время станции катодной защиты питаются от сети переменного тока 380/220В частотой 50Гц и выдают регулируемый постоянный ток [см., например, патент РФ >2053432, М.Кл 8 . C23F 13/00, от 22.06.1995]. Однако в ряде случаев оказывается невозможным защищать вышеперечисленные объекты постоянным током: посторонние металлические конструкции, реки и ручьи (в том числе подземные) экранируют целые участки защищаемых объектов от тока, текущего от анодного заземлителя. Поэтому на станции катодной защиты приходится задавать повышенное напряжение и ток, чтобы продлить зону охвата катодной защитой протяженного объекта на эти участки. В этом случае при защите постоянным током вблизи точки подключения станции к защищаемому объекту (точки дренажа) выделяется водород, который проникает в материал трубы, постепенно охрупчивая его. Выделение водорода приводит также к отслаиванию защитного покрытия, сокращая тем самым его межремонтный интервал. Трубопроводы воздушной прокладки вообще не могут быть защищены постоянным током. Импульсный способ

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) коррозионной защиты [см., патент РФ N22172087, М.Кл 8 . F16L 58/00, от 20.01.2000] лишен указанных недостатков.

Одним из первых импульсных устройств было устройство катодной защиты лодок [см., например, патент США 3242064, М.Кл 8 . C23F 13/00, от 22.03.1966]. Однако таким устройством нельзя было защищать от коррозии протяженные объекты.

В изобретении американского исследователя Т. Донигвиана [см., например, патент США tf°5324405, М.Кл 8 . C23F 13/00, от 28.06.1994] предлагается метод и система импульсной катодной защиты короткими (5- ЮОмкс) высокочастотными (1-5кГц) импульсами железных металлических сооружений, таких как трубопроводы и обсадные колонны скважин, расположенные в проводящей среде. Однако высокая частота следования импульсов, применённая в данной системе, уменьшает зону защиты, а высокое напряжение недопустимо на нефтепроводах и газопроводах из соображений безопасности, что ограничивает область применения этого метода.

Наиболее близким техническим решением к предложенной станции катодной защиты импульсным током является импульсная система катодной защиты американского изобретателя Тадеуша Донигвиана [см. патент США RE 38581 , C23F 13/00, от 14.09.2004]. В этой системе использовано устройство, состоящее из одного или нескольких источников постоянного тока (по числу раздельно защищаемых сооружений), которые питают источники импульсного тока, подсоединенные к непосредственно к защищаемым сооружениям и к одной сборке анодных заземлителей, общей для всех защищаемых сооружений. Всеми источниками импульсного тока управляет одна схема управления, обеспечивая тем самым синхронность работы всех источников импульсного тока. Схему управления можно настраивать по частоте и длительности импульса по своему усмотрению. Величину тока каждого источника импульсного тока также можно регулировать по своему усмотрению в зависимости от геометрических размеров и расстояния до защищаемого сооружения. Контроль за выходным током осуществляет специальное устройство, входящее в схему стабилизации постоянного тока. Схема управления позволяет регулировать длительность импульса от 5 до ЮОмкс и величину среднего тока — до 15 А. Однако система катодной защиты протяженных сооружений на высокой частоте (несколько килогерц) обладает высоким индуктивным сопротивлением, которое пропорционально квадрату частоты, поэтому импульсным источники тока при защите протяженных сооружений должны иметь высокое напряжение (100-ЗООВ), что недопустимо на трубопроводах, транспортирующих горючие вещества (газ, конденсат, нефть, нефтепродукты). Таким образом, высокое напряжение, применяемое в импульсных источниках тока, ограничивает область их применения.

С целью устранения отмеченных выше недостатков, предложено в станции защиты от коррозии импульсным током металлических сооружений, содержащих один или несколько источников постоянного тока, подсоединенных к одному или нескольким источникам импульсного тока, подключаемых к отдельным сооружениям или аноду ключами, в качестве которых применяются биполярные транзисторы с изолированными затворами, которые присоединены к схеме управления частотой и длительностью импульса тока, применять инфранизкие частоты 0,07-0, 18Гц и длительности импульсов не менее 1с, для чего параллельно выходу каждого источника постоянного тока подключается накопительный конденсатор большой емкости, обеспечивающий выходной импульсный ток во много раз превышающий зарядный ток этого конденсатора, а в качестве ключа, подающего импульсы тока на нагрузку, применяется мощный полевой транзистор, для предотвращения попадания избыточного напряжения в источник импульсного тока, например, вследствие грозы или блуждающих токов, между этим транзистором и выходной клеммой установлен сильноточный диод, разделяющий нагрузку и импульсную схему.

з На выходе импульсного устройства установлена схема контроля, представляющая собой светодиодный индикатор выхода. Индикаторный светодиод может быть дополнительно дооснащен другими приборами контроля, образуя в общем случае приборы контроля поступления импульсов тока к защищаемому сооружению. На выходе каждого импульсного источника тока установлена своя молниезащита, предохраняющая станцию защиты от коррозии импульсным током от наводок в трубопроводах, анодном заземлителе или проводах, соединяющих их со станцией защиты от коррозии импульсным током. На входе станции защиты от коррозии импульсным током также установлено устройство защиты от перенапряжений в сети, одновременно выполняющее функцию защиты от попадания молнии и наводок от молнии в сетевых проводах.

Краткое описание фигур чертежей

На фиг. 1 показана функциональная схема одного канала станции защиты от коррозии импульсным током.

Лучший вариант осуществления изобретения

Одним из оптимальных вариантов выполнения изобретения является станция защиты от коррозии импульсным током, функциональная схема которой показана на фиг.1. Учитывая предыдущий опыт эксплуатации станций защиты от коррозии, выходивших из строя большой частью по причине грозы и превышения напряжения в питающей сети, в предлагаемом варианте большое внимание уделено грозозащите. Помимо штатного автомата ввода 1 установлено устройство защиты от перенапряжения 2 в сети, выполняющее одновременно функцию молниезащиты. Выходы каждого канала станции защиты от коррозии импульсным током также защищены от попадания молнии в защищаемые сооружения и анодный заземлитель, а также от наводок в проводах и блуждающих токов специальным устройством 10. В качестве источника постоянного тока 3 наиболее подходящим оказался безтрансформаторный стабилизированный блок питания с ограничением выходного тока, поскольку предназначен для зарядки накопительного конденсатора большой емкости 4. При сильном разряде этого конденсатора источник питания постоянного тока будет работать практически на короткозамкнутую нагрузку. При таких условиях эксплуатации источник питания другого типа немедленно выйдет из строя. Применение накопительного конденсатора большой емкости 4 обусловлено необходимостью получения довольно продолжительных (свыше 1с) импульсов тока величиной до 100А. Применение в качестве конденсатора большой емкости 4 молекулярного накопителя энергии (ионистора) позволило отказаться от применения тяжелых и крупногабаритных трансформаторных блоков питания. При необходимости молекулярные накопители энергии позволяют получать импульсные токи величиной до 400А и более, необходимые, например, при защите морских подводных переходов. Транзисторный ключ 5, через который накопительный конденсатор большой емкости частично разряжается на нагрузку, работает в режиме насыщения, поэтому даже при большом токе падение напряжения на нем мало и, следовательно, на нем выделяется совсем небольшая мощность, поэтому для охлаждения транзистора можно использовать малогабаритный радиатор. Транзисторные ключи 5 одного или нескольких импульсных источников тока управляются одной схемой управления, представляющий собой задающий генератор прямоугольных импульсов