(57)【要約】【課題】プローブ電流制御方式の外部電源用カソード防食装置において、全体の帰還ループの応答速度を低下させることなく、高圧送電線、電鉄、交流電源等の誘導による交流成分をプローブ電流から除去することにある。【解決手段】パイプライン１に接続されたプローブ２に流入する電流を分流器ＳＨで分流して電流制御回路３ａの検出手段３ａ１に入力する。検出手段３ａ１では、データ処理回路Ｑ１〜Ｑ５、マルチプレクサのスイッチＳ１〜Ｓ５及び制御回路ＣＬにより、入力電流を高速でサンプリングして、交流電源周波数の１サイクル時間の積分値を平均化した数値を１データとして各データ処理回路より上記１サイクルより小さい時間間隔で順位判定手段３ａ２に出力する。電力制御回路３ｂでは判定手段３ａ２の判定結果に応じて防食電流を制御し所定のプローブ流入直流電流密度となるようにする。【選択図】　図１
2004083996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質中に埋設された被防食部材に接続されたプローブと、プローブ電流密度を検出手段によって検出し、検出プローブ電流密度値が管理値となっているかを判定手段で判定する電流制御回路と、
上記電流制御回路の判定結果に応じて上記被防食部材に供給される防食電流を制御する電力制御回路と、を備え、
前記検出手段は、上記プローブ電流の交流電源周波数の１サイクル時間の信号成分をサンプリングして積分しその積分値をサンプリング回数で除算して平均値を算出するデータ処理回路を複数並列に設けた回路と、各データ処理回路の動作を順次所定時間ずつずらせて開始させかつ各出力を切換えて前記判定手段に与えるタイミング制御回路と、を有することを特徴とする外部電源用カソード防食装置。
【請求項２】
前記検出手段は、３００Ｈｚ以上の高周波除去用ローパスフィルタを備えていることを特徴とする請求項１記載の外部電源用カソード防食装置。
【請求項３】
防食データ監視装置と、該防食データ監視装置の監視データを収集する監視データ収集装置とを備え、
上記防食データ監視装置は、請求項１記載の外部電源用カソード防食装置の検出手段によって検出されたプローブ電流を含む防食データを計測するデータ計測手段と、該データ計測手段により計測された防食データを上記監視データ収集装置に送信する送信手段と、から成り、
前記監視データ収集装置は、上記送信手段により送信された防食データを受信する受信手段と、該受信手段により受信された防食データを記憶する記憶手段と、防食データの表示手段と、防食データの異常を検出する異常検出手段と、を有することを特徴とする防食データの遠隔監視システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプローブ電流制御型の外部電源用カソード防食装置及び防食データの遠隔監視システムの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
埋設されたパイプラインの腐食対策として、絶縁性の高い塗覆装とカソード防食を併用することは、長年の実績によりその有効性が証明されている。また、カソード防食状況を評価する指標の一つとして管対地電位があり、これがある基準値より負であれば防食状況は良好である、と判断することが一般的となっている。ところで近年、埋設パイプラインにおける敷設環境の変化、新工法の導入などに伴い、交流腐食防止、過防食防止、鞘管内腐食防止といった新たな防食課題が生じている。こういった課題の解決には、従来からの管対地電位のみを指標としたカソード防食管理には限界がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述のような新たな防食課題に対してプローブは有効と判断される。すなわち、塗覆装された埋設パイプラインにおける腐食は、塗覆装欠陥においてパイプから電解質環境側へ電流が流出することにより進行するという本質から、塗覆装欠陥を模擬したプローブを用いて、検出されたプローブ電流密度を測定することにより防食状況を評価できる。この場合、プローブ流入直流電流密度が０．１Ａ／ｍ２以上であれば腐食は完全に抑制される。また、過防食を避けるためには、プローブ流入直流電流密度を例えば４０Ａ／ｍ２以下にするのがよいとされる。そこで、プローブ流入直流電流密度を０．１Ａ／ｍ２〜４０Ａ／ｍ２の範囲に常に維持するように防食電流を制御する外部電源装置による自動防食システムが考えられる。ところが、現実のプローブの設置現場では、しばしばパイプラインが交流誘導の影響を強く受け、その場合、外部電源装置のプローブに入力する直流電流成分に大きな交流成分が重畳していては、プローブ電流をそのまま防食電流の自動制御用の帰還信号としては使用できないので、通常は交流成分を取り除くためにローパスフィルタ回路を挿入して交流成分を減衰させ、直流成分を取り出すのが一般的である。ところが、ローパスフィルタは原理的に速い変化を取り除く回路であるので、全体の制御帰還ループの応答速度が遅くなり、応答遅れによって厳格な制御が実現できない場合が生じる。
【０００４】
本発明の目的はプローブ電流制御型の外部電源用カソード防食装置において、交流誘導による交流成分を除去して、しかも制御帰還ループの応答速度を速くすることにある。
本発明の他の目的は、外部電源用カソード防食装置により検出されたプローブ電流密度を含む防食データの遠隔監視システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の外部電源用カソード防食装置は、電解質中に埋設された被防食部材に接続されたプローブと、プローブ電流密度を検出手段によって検出し、検出プローブ電流密度値が管理値となっているかを判定手段で判定する電流制御回路と、上記電流制御回路の判定結果に応じて上記被防食部材に供給される防食電流を制御する電力制御回路と、を備え、前記検出手段は、上記プローブ電流の交流電源周波数の１サイクル時間の信号成分をサンプリングして積分しその積分値をサンプリング回数で除算して平均値を算出するデータ処理回路を複数並列に設けた回路と、各データ処理回路の動作を順次所定時間ずつずらせて開始させかつ各出力を切換えて前記判定手段に与えるタイミング制御回路と、を有することを要旨とする。
【０００６】
また請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記検出手段は、３００Ｈｚ以上の高周波除去用ローパスフィルタを備えていることを要旨とする。
【０００７】
更に請求項３の発明の防食データの遠隔監視システムは、防食データ監視装置と、該防食データ監視装置の監視データを収集する監視データ収集装置とを備え、上記防食データ監視装置は、請求項１記載の外部電源用カソード防食装置の検出手段によって検出されたプローブ電流を含む防食データを計測するデータ計測手段と、該データ計測手段により計測された防食データを上記監視データ収集装置に送信する送信手段と、から成り、前記監視データ収集装置は、上記送信手段により送信された防食データを受信する受信手段と、該受信手段により受信された防食データを記憶する記憶手段と、防食データの表示手段と、防食データの異常を検出する異常検出手段と、を有することを要旨とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
上述した構成の本発明の外部電源用カソード防食装置は下記の原理に基づくものである。
即ち、プローブ流入電流から電鉄や、高圧送電線や、交流電源等の誘導による交流成分を除去しながら速い応答を実現するために、本発明では以下の方法を実施するための構成をとる。一般的に交流誘導による誘導交流成分の基本波形は、少々波形がくずれていても上下の波形は対称に近いのが普通である。従って、データ処理回路により電源周波数の１サイクル時間の信号（プローブ電流）を高速でサンプリングして積分し、そのサンプリング回数で除算することによって、防食電流に対応する本来の直流成分信号に重畳した交流成分はほぼ対称波形の上下分で打ち消され、１サイクル時間内の直流成分の電流値を抽出することが可能である。但し、上記のデータ処理回路が一つしか無いと、電源周波数が５０Ｈｚの場合を例にとると、その１サイクル時間は２０ｍｓの時間となり、（サンプリング時間２０ｍｓ＋データ演算処理時間）毎に一つの平均値のデータしか得られないため、応答速度は（サンプリング時間２０ｍｓ＋データ演算処理時間）より速くすることはできない。そこで、上記演算を行うデータ処理回路を複数並列に接続し、少しずつ動作開始時間をずらしながら（サンプリング時間２０ｍｓ＋データ演算処理時間）後の平均値データを順次切り替えて取り出すようにすれば、応答速度を２０ｍｓより速くすることができる。
【０００９】
なお、上記誘導交流成分の基本波形には、３００Ｈｚ以上の高周波成分が重畳しているのが普通で、このままでは上記信号処理に支障があるので、上記高周波成分を除去して、かつ、前記応答速度に実質的に影響しない程度のローパスフィルタを用いるのがよい。
この方法を、大きな交流電源等による誘導交流成分の重畳したプローブ電流の信号処理装置に適用することによって、応答速度の速いカソード防食電流制御型の外部電源防食装置を構成することができる。
【００１０】
【実施例】
図１は上述した本発明の原理に基づく外部電源用カソード防食装置の一実施例を示す。同図において、１は埋設された被防食部材としてのパイプライン、２は土中に埋設されたプローブ、３は外部電源用カソード防食装置である。外部電源用カソード防食装置３は、電流制御回路３ａ及び電力制御回路３ｂから成り、電流制御回路３ａは分流器ＳＨを介してパイプライン１及びプローブ２に接続され、電力制御回路３ｂの＋の直流出力端子３ｂ１は電極４に、また−の直流出力端子はパイプライン１に夫々接続されている。
【００１１】
電力制御回路３ｂは交流電源（５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）３ｂ２及び制御整流回路３ｂ３等を有し、出力端子３ｂ１を介して電極４よりパイプライン１に対し直流の防食電流を供給する。
【００１２】
電流制御回路３ａは検出手段３ａ１及び判定手段３ａ２を有し、プローブ２に流入する電流を検出手段３ａ１によって検出し、その検出プローブ電流密度値が管理値となっているかを判定する。電力制御回路３ｂの制御整流回路３ｂ３はＳＣＲ等の電力制御整流素子等を有し、上記判定手段の判定結果に応じて防食電流を制御して所定のプローブ流入電流密度となるように増減させる。
【００１３】
図２は、上記検出手段３ａ１及び判定手段３ａ２の構成例を示す。同図において、検出手段３ａ１は、高周波除去用ローパスフィルタＬＰＦ、増幅器Ａ１、データ処理部Ｑ、マルチプレクサＭＰＸ、制御回路ＣＬから成り、また判定手段３ａ２は比較器Ａ２及び管理電流値設定抵抗ＶＲから成る。
【００１４】
データ処理部Ｑは、例えば、５つのデータ処理回路Ｑ１〜Ｑ５を有し、またマルチプレクサＭＰＸは５つのスイッチＳ１〜Ｓ５を有しており、各データ処理回路の動作タイミング及び各スイッチの切換タイミングは制御回路ＣＬによって制御される。
【００１５】
図３は制御回路ＣＬによるデータ処理部Ｑ及びマルチプレクサＭＰＸの動作タイミングの制御の一例を示す。同図において、Ａは入力電流（プローブ電流）で、直流成分に高圧送電線や、電鉄、交流電源等の誘導による交流成分が重畳している状況を示しており、その直流成分の変化をＢで示す。またＨ１は上記交流成分の基本波形、Ｈ２はＨ１に重畳している３００Ｈｚ以上の高周波成分を示す。
【００１６】
更に、図３で、Ｔ０，ｔ１〜ｔ１４は５ｍｓ毎の時間で、ｔｓはサンプリング時間、ｔｃは演算（サンプリングによる積分値をサンプリング回数で除算して平均値データを得る演算）時間を表す。
【００１７】
まず、データ処理回路Ｑ１はｔ１〜ｔ４までの時間ｔｓでプローブ流入電流Ａをサンプリングインターバル１００μｓの高速でサンプリングし、そのサンプリング出力を時間ｔｃで演算処理をして平均データＤ１を出力するので、マルチプレクサＭＰＸのスイッチＳ１をオンにして比較器Ａ２に出力する。５ｍｓ遅れてデータ処理回路Ｑが同様に平均値データＤ２を出力するので、マルチプレクサＭＰＸのスイッチＳ１をオフにすると同時にスイッチＳ２をオンに切換えて比較器Ａ２に出力する。
【００１８】
以下同様にして５ｍｓ毎に平均値データを算出するので、マルチプレクサのスイッチを順次切換えて比較器Ａ２に出力する。
【００１９】
プローブ電流検出用の分流器ＳＨから取り出した電流は周波数５ｋＨｚの減衰量が−７２ｄＢ以上に確保できる３００Ｈｚ以上の高周波成分Ｈ２を除去するローパスフィルタＬＰＦを介して増幅器Ａ１に入力され、データ処理部Ｑの入力が交流誘導成分のピーク電圧でも飽和しない程度まで増幅され、基本波形Ｈ１の入力電流を出力する。
【００２０】
図３におけるＣは上述した演算により交流誘導成分Ａを除去した出力直流電流を示す。
さて、上述した外部電源用カソード防食装置の稼動状況はパイプラインのカソード防食状況そのものであるので、外部電源用カソード防食装置が常時正常に稼動していることを確認することが重要である。そこで本発明では、更に、コンピュータ及びインターネットを用いた情報技術を駆使した前記プローブ電流密度を含む防食データの常時遠隔監視によって上記の確認を実行し、保安レベル及び作業能率の向上を可能とする防食データの遠隔監視システムを提案する。
【００２１】
図４は本発明の防食データの遠隔監視システムの一構成例を示す。同図において、１０は防食データ監視装置、１１は監視データ収集装置である。防食データ監視装置１０と監視データ収集装置１１は、インターネット１２によって相互にデータ通信可能に連結されている。
防食データ監視装置１０は、データ計測手段を構成するデータ計測装置１０ａ、データ読取コンピュータ１０ｂ及び送信装置１０ｃから成る。
【００２２】
また監視データ収集装置１１は、防食データの受信手段を構成する電子メールサーバ１１ａ、防食データの記憶手段を構成するウエブサーバ１１ｂ、表示装置１１ｃ及び異常検出装置１１ｄから成る。ここで、表示装置１１ｃ及び異常検出装置１１ｄは、例えば、複数のデータ遠隔監視制御コンピュータ１３で構成され、インターネット１２を介してウエブサーバ１１ｂからデータの供給を受ける。
【００２３】
防食データ監視装置１０は複数の遠隔監視地点に設けられて複数地点での同時計測を可能としており、各防食データ監視装置１０において、データ計測装置１０ａには、前記電流制御回路３ａの検出手段３ａ１で検出されたプローブ電流密度を含む防食データが入力される。計測された防食データは、データ読取コンピュータ１０ｂによって読み取られて、インターネット１２を介して監視データ収集装置１１に電子メール送信される。
【００２４】
監視データ収集装置１１においては、電子メールサーバ１１ａが計測防食データの電子メールを受信し、ウエブサーバ１１ｂは計測防食データを蓄積すると共にインターネット１２を介して各表示装置１１ｃ及び異常検出装置１１ｄに配信する。
表示装置１１ｃは上記データを表示すると共に異常検出装置１１ｄによって検出された異常検出項目を表示する。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、プローブ電流から高圧送電線、電鉄等からの交流誘導による交流成分を除去して、しかもそのための演算を高速で行うことにより防食電流制御の帰還ループの応答速度を速くすることができる。
また上記プローブ電流密度を含む防食データを遠隔監視し、その異常を検出表示することにより適切な管理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２】上記実施例の要部の概略構成図である。
【図３】図２の動作説明図である。
【図４】本発明の防食データの遠隔監視システムの一実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１　パイプライン
２　プローブ
３　外部電源用カソード防食装置
３ａ　電流制御回路
３ｂ　電力制御回路
３ａ１　検出手段
３ａ２　判定手段
【図１】
2004083996.tif 000003
【図２】
2004083996.tif 000004
【図３】
2004083996.tif 000005
【図４】
2004083996.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成14年9月2日(2002.9.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
電流制御回路３ａは検出手段３ａ１及び判定手段３ａ２を有し、プローブ２に流入する電流を検出手段３ａ１によって検出し、その検出プローブ電流密度値が管理値となっているかを判定する。電力制御回路３ｂの制御整流回路３ｂ３はＳＣＲ等の電力制御整流素子等を有し、上記判定手段の判定結果に応じて防食電流を制御して所定のプローブ流入直流電流密度となるように増減させる。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
更に、図３で、ｔ０，ｔ１〜ｔ１４は５ｍｓ毎の時間で、ｔｓはサンプリング時間、ｔｃは演算（サンプリングによる積分値をサンプリング回数で除算して平均値データを得る演算）時間を表す。