АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ПОДЗЕМНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

Предлагаемое устройство относится к области автоматизированного дистанционного контроля состояния электрохимической защиты от коррозии подземных металлических сооружений.
Известно устройство для измерения поляризационного потенциала металлического подземного сооружения в зоне действия блуждающих токов (патент РФ №2287832, кл. G01D 11/00, 2006 год). В устройство входит измерительный прибор, первый вход которого соединен со стойкой контрольно-измерительного пункта (КИП), связанной с трубопроводом, а второй и третий входы - соответственно с первым и вторым электродами сравнения. Измерительный прибор включает систему сбора данных, позволяющую использовать блуждающий ток в качестве источника тока, и подключенные к ней автономный источник питания, разъем (для подключения к компьютеру) и блоки управления (клавиатура), индикации, памяти. Рассматриваемое устройство не обеспечивает измерение составляющих потенциала в зонах действия установок катодной защиты с пульсирующим напряжением на выходе из-за отсутствия аналогового измерительного канала переменного тока, рассчитанного на измерение сигнала, имеющего переменную составляющую с частотой 100 Гц, и блока подавления промышленных помех с частотой 50 Гц, так как в устройстве измерение выполняется только на постоянном токе.
Наиболее близким техническим решением является устройство для измерения составляющих потенциала подземного металлического сооружения в зонах действия установок катодной защиты с пульсирующим напряжением на выходе (патент РФ №2350971, кл. G01R 19/00, 2007 год), содержащее измерительный прибор, размещенный на стойке КИП. В состав измерительного прибора входят модули: блок измерения и расчета, снабженный автономным источником питания, преобразователь аналоговых сигналов и блок сопряжения, имеющий встроенные клавиатуру и индикатор. Преобразователь аналоговых сигналов подключен к входам измерительного прибора, из которых первый вход соединительным проводником связан через стойку КИП с металлическим подземным сооружением, а второй и третий входы - соединительными проводниками с соответствующими электродами сравнения. Внутри измерительного прибора преобразователь аналоговых сигналов связан с блоком измерения и расчета аналоговыми измерительными каналами постоянного тока и переменного тока с частотой 100 Гц, к которому подключен блок подавления помех с частотой 50 Гц. Аналоговые измерительные каналы постоянного и переменного тока и блок измерения и расчета выполнены гальванически развязанными между собой. Блок измерения и расчета обеспечивает измерения составляющих потенциала поочередным подключением входов измерительного прибора к соответствующим аналоговым измерительным каналам - в режиме измерения по постоянному току или в режиме измерения по переменному току и их расчет по формулам.
Недостатком прототипа является невозможность осуществлять автоматизированный дистанционный энергонезависимый контроль параметров электрохимической защиты. Кроме того, конструкция стойки КИП не обеспечивает долговечность и удобство эксплуатации. Также рассматриваемое устройство не позволяет измерять скорость коррозии подземных сооружений.
В основу полезной модели положена задача создания такого устройства диагностики состояния подземных металлических сооружений, которое обеспечивало бы эффективный автоматизированный дистанционный энергонезависимый контроль основных параметров электрохимической защиты (поляризационный потенциал, защитный потенциал, ток поляризации, сопротивление и скорость коррозии) подземных металлических сооружений.
Поставленная задача достигается тем, что в автоматизированное устройство диагностики состояния подземных металлических сооружений, содержащее измерительный прибор, размещенный на стойке контрольно-измерительного пункта с клеммными панелями для подключения кабелей с электродами сравнения и диагностируемым трубопроводом, в состав измерительного прибора входят блок измерения и расчета, преобразователь аналоговых сигналов, блок сопряжения с внешними устройствами, дополнительно включены антенна, блок управления и связи, блок управления режимами работы устройства, а стойка КИП состоит из металлического корпуса с откидной крышкой, контактного датчика открытия/закрытия крышки, замка, источника питания на солнечных батареях и аккумулятора для солнечных батарей, кроме того к клеммным панелям подключен дополнительный блок пластин-индикаторов скорости коррозии.
На фиг.1-2 приведены структурные схемы автоматизированного устройства диагностики состояния подземных металлических сооружений.
На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства в целом. Оно состоит из стационарного измерительного блока 1, контактного датчика открытия/закрытия крышки 2, клеммной панели 3, откидной крышки 4, источника питания на солнечных батареях 5, аккумулятора для солнечных батарей 6, замка 7, металлического корпуса 8, электрода сравнения 9, блока пластин-индикаторов скорости коррозии 10. Также на структурной схеме отражен отрезок диагностируемого магистрального трубопровода 11. Связь электрода сравнения 9, блока пластин-индикаторов скорости коррозии 10 и диагностируемого магистрального трубопровода 11 с измерительным блоком 1 осуществляется с помощью кабелей А, Б, В.
На фиг.2 приведена структурная схема стационарного измерительного блока 1: блок коммутации 12, преобразователь сигналов 13, блок измерения и расчета 14, блок управления и связи 15, блок управления режимами работы 16, блок сопряжения с внешними устройствами 17 и антенна 18.
Основная функция стационарного измерительного блока 1 - преобразование в шестнадцатеричный цифровой код:
- поляризационного потенциала (Uпп) по методу вспомогательного электрода по ГОСТ ИСО 9.602-2005 в диапазоне от -3,2 до 0 В;
- защитного потенциала (Uтз) в диапазоне от -4 до 0 В;
- тока поляризации (Iп) вспомогательного электрода в диапазоне от - 10 до 10 мА;
- сопротивление (Nk) в диапазоне от 0 до 15 Ом.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Аналоговые сигналы с датчиков 2, 9, 10, а также с трубы 11 поступают в блок коммутации 12, далее - в преобразователь аналоговых сигналов в цифровые 13. Цифровые сигналы поступают в блок измерения и расчета 14, представляющий собой малопотребляющее микропроцессорное устройство, в памяти команд которого запрограммирован алгоритм функционирования всего устройства. В состав блока измерения и расчета 14 входит дополнительная энергонезависимая память большой емкости. Информация с блока измерений и расчетов 14 автоматически попадает в блок управления и связи 15, в состав которого входит радио- или GSM-модем. Блок управления и связи 15 и антенна 18 позволяют передавать информацию о состоянии электрохимической защиты трубопровода на автоматизированное рабочее место инженера службы защиты от коррозии, либо на автоматизированные рабочие места более высокого уровня. Также с помощью блока управления и связи 15 и антенны 18 возможно удаленное управление работой устройства диагностики. Дополнительно в состав стационарного измерительного блока 1 входит блок сопряжения 17 для стыковки с внешними устройствами (ПК, флеш-накопители, поверочная аппаратура и т.д.).
С помощью блока управления и связи 15 со встроенным радио- или GSM-модемом и антенной 18, устройство диагностики способно осуществлять дистанционный мониторинг состояния электрохимической защиты подземных металлических сооружений.
Для электроснабжения устройства предлагается использовать автономное питание, в качестве которого используются солнечные батареи 5 и аккумулятор для солнечных батарей 6. Для экономии энергии от автономного источника питания предлагается использовать энергосберегающий режим работы устройства. Основное время устройство находится в состоянии с низким потреблением энергии (1 мкА), работает только таймер, встроенный в блок управления режимами работы 16. По истечении заранее заданного времени блок управления режимами работы 16 дает команду и устройство выходит из энергосберегающего режима в рабочий режим.
Предложенный подход дает возможность организовывать автоматизированный дистанционный энергонезависимый мониторинг состояния электрохимической защиты подземных металлических сооружений. А благодаря предлагаемой конструкции стойки КИП повышается долговечность и удобство эксплуатации устройства диагностики состояния подземных металлических сооружений. Таким образом, решены поставленные задачи.