ДАТЧИК СКОРОСТИ КОРРОЗИИ ПОДЗЕМНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

Полезная модель относится к области защиты от коррозии и может быть использована для определения скорости коррозии и эффективности защиты подземных металлических сооружений, в частности подземных газопроводов.
Известны датчики скорости коррозии подземных металлических сооружений, представляющие собой гибкую печатную плату на полиэтиленовой подложке, где чувствительным элементом служит полоска стальной фольги шириной 10 мм, толщиной 0,1 мм и общей длиной 7 м. (Ю.Н.Михайловский, А.И.Маршаков, В.Э.Игнатенко, М.А.Петрушин, Н.А.Петров, В.М.Буховцев. Контроль коррозионного состояния подземных трубопроводов с помощью резисторных датчиков. «Защита металлов», том 36, №6, с.636-641, М., 2000).
Основными недостатками этих датчиков являются низкая точность измерения и отсутствие коррекции измерения в зависимости от температуры грунта.
Известен блок индикаторов скорости коррозии подземных металлических сооружений, который содержит не менее трех индикаторов скорости коррозии различной толщины (0.3 мм, 0,4 мм, 0,5 мм) и шириной не более 2-х мм, присоединенных одним концом к контрольной (контактной) пластине. Индикаторы и контрольная пластина изготовлены из того же материала, что и подземные металлические сооружения (трубопроводы). Индикаторы расположены на расстоянии не менее 3-х мм друг от друга. К контрольной пластине и противоположным концам индикаторов присоединены контрольные проводники с указателями толщины индикаторов скорости коррозии. Внутренняя поверхность индикаторов скорости коррозии изолирована антикоррозионным покрытием. Блок индикаторов скорости коррозии и контрольная пластина вмонтированы в диэлектрический корпус. Контрольная пластина присоединена к подземному металлическому сооружению (трубопроводу). Путем периодического измерения электропроводимости цепи между трубопроводом и каждым из индикаторов скорости коррозии определяется момент разрушения индикаторов (патент РФ №2161789, кл. G01N 17/00, 27/30, 2001 г. «Блок индикаторов скорости коррозии подземных металлических сооружений»).
Основными недостатками блока индикаторов скорости коррозии подземных металлических сооружений являются невозможность определения скорости коррозии подземного металлического сооружения (трубопровода), так как не приведены расчетные соотношения по связи моментов разрушения единичных индикаторов и скорости коррозии подземных металлических сооружений, отсутствие коррекции измерения в зависимости от температуры грунта, невысокая точность измерения.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является датчик скорости коррозии подземных металлических сооружений, который содержит диэлектрический корпус с вмонтированной в него контактной пластиной. К контактной пластине присоединены одним концом единичные индикаторы из того же материала, что и подземные металлические сооружения, а другие концы этих индикаторов закреплены в противоположной стороне корпуса. К единичным индикаторам и к контактной пластине присоединены одним концом контрольные проводники, на других концах которых расположены указатели единичных индикаторов. (Свидетельство на полезную модель РФ №33229, кл. G01N 17/00, 2003 г. «Датчик скорости коррозии подземных металлических сооружений»).
Недостатком этого датчика скорости коррозии подземных металлических сооружений является низкая точность измерения и отсутствие коррекции измерения в зависимости от температуры грунта.
Целью полезной модели является повышение точности измерения с учетом температурной коррекции измерений в зависимости от температуры грунта.
Поставленная цель достигается тем, что в датчик скорости коррозии подземных металлических сооружений, содержащий диэлектрический корпус, с вмонтированным измерительным модулем, выполненным из того же материала, что и подземные металлические сооружения, контрольные проводники, дополнительно введены, операционные усилители, количество которых соответствует количеству участков с переменным сечением измерительного модуля, резисторы в прямой и обратной связях, блоки сравнения, задатчик контроля разрушения участков с переменным сечением измерительного модуля, электронные ключи, сумматор, коммутатор, блок управления, электронный таймер, силовой ключ в цепи питания измерительного модуля, формирователь ступенчатого изменения тока цепи питания измерительного модуля, стабилизатор ступенчатого значения тока цепи питания измерительного модуля, датчик температуры грунта, причем прямые входы операционных усилителей подсоединены к началу каждого участка с переменным сечением измерительного модуля непосредственно, а инверсные входы подсоединены к концам каждого участка с переменным сечением измерительного модуля через резисторы в прямой связи, резисторы в обратной связи подсоединены к инверсным входам и выходам каждого операционного усилителя соответственно, выходы каждого операционного усилителя подсоединены ко входам электронных ключей и первым входам блоков сравнения, вторые входы блоков сравнения подсоединены к выходу задатчика контроля разрушения участков с переменным сечением измерительного модуля, выходы электронных ключей подсоединены к входам сумматора, выход которого подсоединен к одному из входов коммутатора, другие входы коммутатора подсоединены к выходам блоков сравнения, первый выход блока управления подсоединен к управляющему входу коммутатора, второй выход блока управления подсоединен к входам формирователя ступенчатого изменения тока цепи питания измерительного модуля, стабилизатора ступенчатого значения тока и через электронный таймер к силовому ключу в цепи питания измерительного модуля, датчик температуры грунта подсоединен к входу блока управления.
На чертеже представлена структурная схема датчика скорости коррозии подземных металлических сооружений.
Датчик скорости коррозии подземных металлических сооружений содержит диэлектрический корпус 1 с вмонтированным измерительным модулем 2, выполненным в виде проволоки переменного сечения из того же материала, что и подземные металлические сооружения, операционные усилители 3, количество которых соответствует количеству участков с переменным сечением измерительного модуля, резисторы в прямой 4 и обратной 5 связях, блоки сравнения 6, задатчик контроля разрушения участков 7 с переменным сечением измерительного модуля, электронные ключи 8, сумматор 9, коммутатор 10, блок управления 11, электронный таймер 12, силовой ключ 13 в цепи питания измерительного модуля, формирователь ступенчатого изменения тока 14 цепи питания измерительного модуля, стабилизатор ступенчатого значения тока 15 цепи питания измерительного модуля, датчик температуры грунта 16, контрольные проводники 17.
Датчик скорости коррозии подземных металлических сооружений работает следующим образом.
Диэлектрический герметичный корпус 1 датчика скорости коррозии подземных металлических сооружений, в котором размещены все электронные элементы за исключением измерительного модуля 2, помещается в грунт, причем вмонтированный герметичный корпус 1 измерительный модуль 2, выполненный в виде проволоки переменного сечения из того же материала, что и подземные металлические сооружения располагается вдоль защищаемого подземного сооружения (трубопровода).
По команде блока управления 11 через электронный таймер 12 на силовой ключ 13 в цепи питания измерительного модуля периодически через заданные промежутки времени подаются сигналы на выполнение измерений. При этом силовой ключ 13 открывается и выполняется подготовка к измерению, а именно прогрев протекающим током измерительного модуля 2 в зависимости от температуры грунта, измеряемой датчиком температуры грунта 16. Затем формирователь ступенчатого изменения тока 14 цепи питания измерительного модуля устанавливает первую ступень измерения, при этом величина тока первой ступени поддерживается с высокой точностью стабилизатором ступенчатого значения тока 15 цепи питания измерительного модуля. Протекающий по участкам с переменным сечением измерительного модуля 2 стабилизированный ток приводит к падению напряжения на этих участках. Величина падения напряжения зависит от сечения участков измерительного модуля 2, которое в свою очередь определяется как разность начального сечения проводника участка и площади поперечного сечения, подверженного коррозии. В результате на выходах операционных усилителей 3, количество которых соответствует количеству участков с переменным сечением измерительного модуля 1, формируются напряжения обратно пропорциональные остаточному сечению проводников участков, равному разности начального сечения и сечения, подверженному коррозии. Резисторы в прямой 4 и обратной 5 связях обеспечивают требуемый коэффициент усиления операционных усилителей 3, величины этих резисторов подстраиваются в процессе изготовления датчика в зависимости от начальных сечений участков измерительного модуля 2. В процессе измерений величины напряжений на операционных усилителях 3 отражают коррозионное состояние измерительного модуля 1. В случае отсутствия полного коррозионного разрушения какого-либо из участков измерительного модуля 1, напряжения с выходов операционных усилителей 3 через открытые электронные ключи 8 суммируются на сумматоре 9, на выходе которого формируется напряжение, отражающее степень коррозии всего измерительного модуля 2. Это напряжение по команде с блока управления 11 передается на контрольные проводники 17 для дальнейшей обработки и отображения с помощью измерительных приборов.
В случае полного коррозионного разрушения какого-либо из участков измерительного модуля 1, напряжения на выходе соответствующего операционного усилителя 3 резко возрастает и превышает напряжение, установленное задатчиком контроля разрушения участков 7, что приводит к срабатыванию блока сравнения 6 и закрытию соответствующего электронного ключа 8. В этом случае напряжение с этого операционного усилителя 3 на сумматор 9 не поступает, но с выхода соответствующего блока сравнения 6 поступает сигнал о полном коррозионном разрушении этого участка измерительного модуля 1. Сигнал о полном коррозионном разрушении соответствующего участка через коммутатор 10 подается на контрольные проводники 17 для последующей обработки.
В результате на контрольных проводниках 17 формируются сигналы, отображающие коррозионное состояние измерительного модуля 1, пропорциональные коррозии подземных металлических сооружений контролируемой области.
Затем формирователь ступенчатого изменения тока 14 цепи питания измерительного модуля устанавливает следующую ступень измерения, при этом величина тока этой ступени также поддерживается с высокой точностью стабилизатором ступенчатого значения тока 15 цепи питания измерительного модуля 1 и процесс измерения повторяется. В результате обеспечиваются измерения в широком диапазоне стабилизированных ступенчатых токов, протекающих через измерительный модуль 1, что приводит к повышению точности оценки скорости коррозии подземных металлических сооружений.
Таким образом, датчик скорости коррозии подземных металлических сооружений обеспечивает повышение точности измерения с учетом температурной коррекции в зависимости от температуры грунта при температурной подготовке измерительного модуля перед началом работы.