УСТРОЙСТВО МОНИТОРИНГА КОРРОЗИИ ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ И БЛУЖДАЮЩИХ ТОКОВ НА ГИБКОЙ ПОДЛОЖКЕ

Полезная модель относится к области защиты от коррозии и может быть использована для определения коррозионного состояния подземных трубопроводов и оценки эффективности их защиты.
Известен многоканальный датчик коррозии подземных трубопроводов, содержащий диэлектрический корпус с вмонтированным измерительным модулем, выполненным в виде набора пластин различного сечения с размещенными на них выходными обмотками и объединяющего магнитопровода с входной обмоткой (Патент на полезную модель RU №98243, кл. G01N 17/04, опубл. 01.06.2010).
Основной недостаток устройства состоит в отсутствии возможности измерения скорости коррозии под действием полей от внешнего электрооборудования в различных направлениях по отношению к подземному трубопроводу.
Известно устройство, содержащее корпус, выполненный виде отдельных контуров, единичные индикаторы из того же материала, что и подземные металлические сооружения, каждый индикатор имеет определенный расчетный диаметр, обеспечивающий заданное время работы от момента установки его в грунт до полного разрушения под воздействием почвенной коррозии, общий проводник и информационные проводники контуров, причем диэлектрический корпус выполнен в виде трех ортогонально расположенных контуров, в первом контуре единичные индикаторы ориентированы вдоль направления залегания подземного трубопровода, во втором - поперек, а в третьем контуре - вертикально относительно залегания подземного трубопровода (Патент на полезную модель RU №160685, кл. G01N 17/04, опубл. 27.03.2016).
Недостаток устройства состоит в низкой точности измерений коррозии в непосредственной близости от поверхности трубопровода при воздействии сильных электромагнитных полей от внешних источников и отсутствии мониторинга блуждающих токов, что снижает эффективность мониторинга для своевременного обнаружения и предупреждения возникновения аварийных ситуаций.
Известно устройство, содержащее единичные индикаторы, выполненные из того же материала, что и подземные трубопроводы, каждый индикатор имеет определенный расчетный диаметр, обеспечивающий заданное время работы от момента установки его в грунт до полного разрушения под воздействием почвенной коррозии, общий проводник и информационные проводники контуров (Патент на полезную модель RU №167042, кл. G01N 17/04, опубл. 20.12.2016).
Устройство не обеспечивает измерение блуждающих токов, что снижает эффективность мониторинга для своевременного обнаружения и предупреждения возникновения значительных локальных повреждений при воздействии сильных электромагнитных полей от внешних источников, а также имеет сложности при монтаже из-за большого количества внешних информационных проводников.
Наиболее близкое к заявляемой полезной модели устройство содержит единичные индикаторы, размещенные на гибкой подложке и выполненные из того же материала, что и подземные трубопроводы, каждый индикатор имеет определенный расчетный диаметр, обеспечивающий заданное время работы от момента установки его в грунт до полного разрушения под воздействием почвенной коррозии, начала всех единичных индикаторов электрически присоединены к общему проводнику, а концы присоединены к информационным проводникам (Патент на полезную модель RU №173992, кл. G01N 17/04, опубл. 25.09.2017).
Устройство не обеспечивает измерение блуждающих токов, что снижает эффективность мониторинга для своевременного обнаружения и предупреждения возникновения аварийных ситуаций при воздействии сильных электромагнитных полей от внешних источников, а также имеет сложности при монтаже из-за большого количества внешних информационных проводников.
Техническая задача, решаемая предлагаемой полезной моделью, состоит в повышении эффективности мониторинга посредством измерения блуждающих токов, что особенно важно для своевременного обнаружения и предупреждения возникновения аварийных ситуаций при воздействии сильных электромагнитных полей от внешних источников, а также в упрощении монтажа устройства за счет сокращения количества внешних информационных проводников.
Техническая задача решается тем, что в известном устройстве, содержащем единичные индикаторы, размещенные на гибкой подложке и выполненные из того же материала, что и подземные трубопроводы, каждый индикатор имеет определенный расчетный диаметр, обеспечивающий заданное время работы от момента установки его в грунт до полного разрушения под воздействием почвенной коррозии, начала всех единичных индикаторов электрически присоединены к общему проводнику, а концы присоединены к информационным проводникам, дополнительно введены смонтированные на гибкой подложке в водонепроницаемой и электроизоляционной оболочке и микромодульном исполнении блок управления и связи, коммутатор единичных индикаторов, электронный переключатель, датчик тока и блок памяти блуждающих токов, причем первый выход блока управления и связи соединен с управляющим входом коммутатора единичных индикаторов, второй выход с управляющим входом электронного переключателя, третий выход с управляющим входом блока памяти блуждающих токов, информационные проводники единичных индикаторов соединены с информационными входами коммутатора единичных индикаторов, выход которого соединен с информационным входом электронного переключателя, первый выход электронного переключателя соединен с первым входом блока управления и связи, второй выход через датчик тока соединен с общим проводником, информационный выход датчика тока соединен с входом блока памяти блуждающих токов, выход блока памяти блуждающих токов соединен со вторым входом блока управления и связи, к которому присоединены проводники передачи данных и питания устройства.
На фигуре представлена структура устройства мониторинга коррозии подземных трубопроводов и блуждающих токов на гибкой подложке.
Устройство содержит гибкую подложку 1, единичные индикаторы 2, размещенные на гибкой подложке 1 и выполненные из того же материала, что и подземные трубопроводы, каждый индикатор 2 имеет определенный расчетный диаметр, обеспечивающий заданное время работы от момента установки его в грунт до полного разрушения под воздействием почвенной коррозии, начала всех единичных индикаторов 2 электрически присоединены к общему проводнику 3, а концы присоединены к информационным проводникам 4, смонтированные на гибкой подложке в водонепроницаемой и электроизоляционной оболочке 5 и микромодульном исполнении блок управления и связи 6, коммутатор 7 единичных индикаторов, электронный переключатель 8, датчик тока 9, блок памяти 10 блуждающих токов, первый выход блока управления и связи 6 соединен с управляющим входом коммутатора 7 единичных индикаторов, второй выход с управляющим входом электронного переключателя 8, третий выход с управляющим входом блока памяти 10 блуждающих токов, информационные проводники 4 единичных индикаторов соединены с информационными входами коммутатора 7 единичных индикаторов, выход которого соединен с информационным входом электронного переключателя 8, первый выход электронного переключателя 8 соединен с первым входом блока управления и связи 6, второй выход через датчик тока 9 соединен с общим проводником 3, информационный выход датчика тока 9 соединен с входом блока памяти 10 блуждающих токов, выход блока памяти 10 блуждающих токов соединен со вторым входом блока управления и связи 6 к которому присоединены проводники передачи данных 11 и питания 12 устройства.
Устройство мониторинга коррозии подземных трубопроводов и блуждающих токов на гибкой подложке работает следующим образом.
Устройство размещается на трубопроводе посредством его охвата гибкой подложкой 1 по всей окружности и помещается в грунт. Устройство наиболее удобно размещать в процессе строительства или ремонта трубопроводов, особенно на тех участках подземного трубопровода, где возможно проявление сильных электромагнитных полей от внешних источников, таких как электротранспорт, подстанции, линии электропередач и т.д. При этом вся окружность подземного трубопровода охватывается гибкой подложкой 1 устройства. Этим достигается мониторинг коррозии под действием внешних электрических полей по всей окружности подземного трубопровода.
На единичные индикаторы 2 воздействуют различные факторы, приводящие к коррозии, включая воздействие блуждающих токов от различного электрооборудования и электрического транспорта, находящегося в зоне залегания подземных трубопроводов. Эти внешние воздействия приводят к появлению переменных, импульсных или постоянных электромагнитных полей, воздействующих на подземный трубопровод и, соответственно, на единичные индикаторы 2.
Единичные индикаторы 2 выполнены в виде проволок различного диаметра из того же материала, что и подземный трубопровод. Сначала полностью разрушается проволока меньшего диаметра, затем среднего и большего диаметров и т.д. При разрушении единичных индикаторов 2 нарушается электрический контакт между общим проводником 3 и информационными проводниками 4.
Информационные проводники 4 единичных индикаторов 2 соединены с входами коммутатора 7 единичных индикаторов. По команде опроса состояния единичных индикаторов 2, поступающей по проводнику передачи данных 11 от обслуживающего персонала, блок управления и связи 6 подключает выбранный единичный индикатор 2 через электронный переключатель 8 и первый вход блока управления и связи 6 к проводнику передачи данных 11. В результате выбранный единичный индикатор 2 оказывается подключенным между общим проводником 3 и проводником передачи данных 11.
Замеряя проводимость между общим проводником 3 и проводником передачи данных 11, получают информацию о состоянии выбранного единичного индикатора 2, по которому оценивается величина коррозии подземного трубопровода. Затем переходят к оценки состояния следующего единичного индикатора 2 и т.д.
Это обеспечивает значительное сокращение количества внешних информационных проводников при передаче данных о состоянии единичных индикаторов, что упрощает монтаж устройства.
По команде оператора устройство может быть переведено в режим мониторинга блуждающих токов в зоне пролегания подземного трубопровода.
Для этого по проводнику передачи данных 11 передается команда перевода в режим мониторинга блуждающих токов, которая поступает на блок управления и связи 6. По команде блока управления и связи 6 коммутатор 7 единичных индикаторов подключает выбранный единичный индикатор 2 через электронный переключатель 8 и датчик тока 9 к общему проводнику 3.
В результате образуется замкнутая электрическая цепь из единичного индикатора 2, соответствующего информационного проводника 4, коммутатора 7, электронного переключателя 8, датчика тока 9 и общего проводника 3, причем непосредственный контакт с грунтом имеет лишь единичный индикатор 2, остальные элементы цепи электрически изолированы. Появление блуждающих токов возможно только на единичном индикаторе 2. Величина этого тока измеряется датчиком тока 9 и записывается в блок памяти 10 блуждающих токов. По окончании измерения блок управления и связи 6 через коммутатор 7 подключает поочередно следующий единичный индикатор 2 и т.д. В результате в блоке памяти 10 блуждающих токов формируется массив значений токов, протекающих по каждому единичному индикатору 2 устройства, чем обеспечивается мониторинг блуждающих токов, что особенно важно при воздействии сильных электромагнитных полей от внешних источников.
По запросу оператора данные мониторинга считываются из блока памяти 10 блуждающих токов и предаются по проводнику передачи данных 11.
Питание устройства производится через общий проводник 3 и проводник питания 12.
Таким образом, устройство мониторинга коррозии подземных трубопроводов и блуждающих токов на гибкой подложке повышает эффективность мониторинга посредством измерения блуждающих токов, что особенно важно для своевременного обнаружения и предупреждения возникновения аварийных ситуаций при воздействии сильных электромагнитных полей от внешних источников, а также упрощает монтаж устройства за счет сокращения количества внешних информационных проводников.