ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЕ АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ ГРУППЫ ПОДЗЕМНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ
INTELLIGENT ADAPTIVE DEVICE FOR CATHODIC PROTECTION OF A GROUP OF UNDERGROUND METAL STRUCTURES

Изобретение относится к технике защиты от коррозии группы подземных металлических сооружений и может быть использовано для защиты газопроводов, нефтепроводов и других подземных металлических сооружений.
Известно адаптивное устройство катодной защиты от коррозии группы подземных металлических сооружений, содержащее трансформатор, выпрямитель, соединений через фильтр выпрямленного напряжения с анодными заземлителями основного и N дополнительных металлических сооружений, последовательно соединенные силовые ключи, вентили и фильтры основного и N дополнительных защищаемых сооружений, усилители, интеграторы, широтно-импульсные модуляторы и блоки управления силовыми ключами основного и N дополнительных защищаемых сооружений, датчики разности потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений, датчики величины защитного потенциала основного и N дополнительных защищаемых сооружений, задатчик потенциала основного защищаемого сооружения, блоки сравнения основного и N дополнительных защищаемых сооружений, корректоры задатчиков основного и N дополнительных защищаемых сооружений, масштабирующие усилители основного и N дополнительных защищаемых сооружений (Пат. RU №2491373, C23F 13/02, 2013 г.).
Недостатком известного устройства является низкая эффективность катодной защиты от коррозии группы подземных металлических сооружений при отсутствии контроля величины коррозии в реальном времени и коррекции значений защитных токов в защищаемой зоне подземных металлических сооружений.
Известно интеллектуальное устройство катодной защиты от коррозии группы подземных металлических сооружений, содержащее трансформатор, выпрямитель, силовые ключи, усилители, интеграторы, широтно-импульсные модуляторы и блоки управления силовыми ключами основного и N дополнительных защищаемых сооружений, датчики разности потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений, датчики величины защитного потенциала основного и N дополнительных защищаемых сооружений, задатчик потенциала основного защищаемого сооружения, блоки сравнения основного и N дополнительных защищаемых сооружений, корректоры задатчиков основного и N дополнительных защищаемых сооружений, масштабирующие усилители основного и N дополнительных защищаемых сооружений (Пат. RU №2741398, C23F 13/02, 2021 г.).
Недостатком известного устройства является низкая эффективность катодной защиты от коррозии группы подземных металлических сооружений без учета мониторинга продольного и поперечного относительно пролегания трубопровода коррозионного воздействия и коррекции величины защитного потенциала по мониторингу коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений в реальном масштабе времени.
Наиболее близким к изобретению является интеллектуальное устройство катодной защиты с контролем процесса коррозии группы подземных металлических сооружений, содержащее трансформатор, выпрямитель, соединенный через фильтр выпрямленного напряжения с анодными заземлителями основного и N дополнительных металлических сооружений, последовательно соединенные силовые ключи, вентили и фильтры основного и N дополнительных защищаемых сооружений, усилители, интеграторы, широтно-импульсные модуляторы и блоки управления силовыми ключами основного и N дополнительных защищаемых сооружений, датчики разности потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений, датчики величины защитного потенциала основного и N дополнительных защищаемых сооружений, задатчик потенциала основного защищаемого сооружения, блоки сравнения основного и N дополнительных защищаемых сооружений, корректоры задатчиков основного и N дополнительных защищаемых сооружений, масштабирующие усилители основного и N дополнительных защищаемых сооружений, задатчик потенциала основного защищаемого сооружения соединен с первыми входами корректоров задатчиков основного и N дополнительных защищаемых сооружений, датчики разности потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений через соответствующие масштабирующие усилители соединены со вторыми входами корректоров задатчиков основного и N дополнительных защищаемых сооружений соответственно, первые входы блоков сравнения основного и N дополнительных защищаемых сооружений соединены с выходами корректоров задатчиков основного и N дополнительных защищаемых сооружений, выходы с усилителями основного и N дополнительных защищаемых сооружений, первый и второй датчики вхождения и первый и второй датчики покидания зоны защиты основного и N дополнительных защищаемых сооружений электротранспортом, первый и второй блоки радиопередачи, блок радиоприема, первый и второй триггеры, первый и второй задатчики коррекции защитного потенциала, первый и второй ключи коррекции, сумматор задатчика, первые и вторые ключи основного и N дополнительных защищаемых сооружений, первые и вторые блоки памяти значений защитных потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений, первые и вторые корректирующие регистры прохождения электротранспорта в зоне основного и N дополнительных защищаемых сооружений, первые и вторые корректирующие усилители основного и N дополнительных защищаемых сооружений, сумматоры коррекции основного и N дополнительных защищаемых сооружений, корректоры потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений, первый и второй блоки радиопередачи соединены с блоком радиоприема по радиоканалу, первый датчик вхождения электротранспорта в зону защищаемых сооружений через первый блок радиопередачи и блок радиоприема по радиоканалу соединен с входом установки в единицу «1» первого триггера, второй датчик вхождения электротранспорта в зону защищаемых сооружений через второй блок радиопередачи и блок радиоприема по радиоканалу соединен с входом установки в единицу «1» второго триггера, выход первого триггера соединен с управляющими входами первых ключей основного и N дополнительных защищаемых сооружений, первых корректирующих регистров основного и N дополнительных защищаемых сооружений и первого ключа коррекции, выход второго триггера соединен с управляющими входами вторых ключей основного и N дополнительных защищаемых сооружений, вторых корректирующих регистров основного и N дополнительных защищаемых сооружений и второго ключа коррекции, выходы первого и второго задатчиков коррекции защитного потенциала через первый и второй ключи коррекции и сумматор задатчика соединены с корректирующим входом задатчика потенциала основного защищаемого сооружения, датчики величины защитного потенциала основного и N дополнительных защищаемых сооружений соединены с информационными входами первых и вторых ключей основного и N дополнительных защищаемых сооружений, выходы первых ключей через первые блоки памяти значений защитных потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений, первые корректирующие регистры прохождения электротранспорта в зоне основного и N дополнительных защищаемых сооружений и первые корректирующие усилители соединены с первыми входами сумматоров коррекции основного и N дополнительных защищаемых сооружений, выходы вторых ключей через вторые блоки памяти значений защитных потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений, вторые корректирующие регистры прохождения электротранспорта в зоне основного и N дополнительных защищаемых сооружений и вторые корректирующие усилители соединены со вторыми входами сумматоров коррекции основного и N дополнительных защищаемых сооружений, выходы сумматоров коррекции соединены со вторыми входами корректоров потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений, выходы корректоров потенциалов соединены со вторыми входами блоков сравнения основного и N дополнительных защищаемых сооружений, первый датчик вхождения электротранспорта в зону защищаемых сооружений через первый блок радиопередачи и блок радиоприема по радиоканалу соединен с входом запуска первого таймера контроля вхождения электротранспорта в зону защищаемых сооружений, второй датчик вхождения электротранспорта в зону защищаемых сооружений через второй блок радиопередачи и блок радиоприема по радиоканалу соединен с входом запуска второго таймера контроля вхождения электротранспорта в зону защищаемых сооружений, выход первого таймера контроля вхождения электротранспорта в зону защищаемых сооружений через первый элемент «ИЛИ» соединен с входом сброса в «0» первого триггера, выход второго таймера контроля вхождения электротранспорта в зону защищаемых сооружений через второй элемент «ИЛИ» соединен с входом сброса в «0» второго триггера, первый датчик покидания электротранспортом зоны защищаемых сооружений через первый блок радиопередачи и блок радиоприема по радиоканалу, второй элемент «ИЛИ» соединен с входом сброса в «0» второго триггера, второй датчик покидания электротранспортом зоны защищаемых сооружений через второй блок радиопередачи и блок радиоприема по радиоканалу, первый элемент «ИЛИ» соединен с входом сброса в «0» первого триггера (Пат. RU №2764043, C23F 13/02, 2022 г.).
Недостатком известного прототипа является низкая эффективность катодной защиты от коррозии группы подземных металлических сооружений без учета мониторинга продольного и поперечного относительно пролегания трубопровода коррозионного воздействия и коррекции величины защитного потенциала по мониторингу коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений в реальном масштабе времени.
Задачей изобретения является повышение эффективности катодной защиты от коррозии группы подземных металлических сооружений посредством мониторинга продольного и поперечного относительно пролегания трубопровода коррозионного воздействия и коррекции величины защитного потенциала по мониторингу коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений в реальном масштабе времени.
Поставленная задача достигается тем, что в интеллектуальное адаптивное устройство катодной защиты группы подземных металлических сооружений, содержащее трансформатор, выпрямитель, соединенный через фильтр выпрямленного напряжения с анодными заземлителями основного и N дополнительных металлических сооружений, последовательно соединенные силовые ключи, вентили и фильтры основного и N дополнительных защищаемых сооружений, усилители, интеграторы, широтно-импульсные модуляторы и блоки управления силовыми ключами основного и N дополнительных защищаемых сооружений, датчики разности потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений, датчики величины защитного потенциала основного и N дополнительных защищаемых сооружений, задатчик потенциала основного защищаемого сооружения, блоки сравнения основного и N дополнительных защищаемых сооружений, корректоры задатчиков основного и N дополнительных защищаемых сооружений, масштабирующие усилители основного и N дополнительных защищаемых сооружений, задатчик потенциала основного защищаемого сооружения соединен с первыми входами корректоров задатчиков основного и N дополнительных защищаемых сооружений, датчики разности потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений через соответствующие масштабирующие усилители соединены со вторыми входами корректоров задатчиков основного и N дополнительных защищаемых сооружений соответственно, первые входы блоков сравнения основного и N дополнительных защищаемых сооружений соединены с выходами корректоров задатчиков основного и N дополнительных защищаемых сооружений, выходы с усилителями основного и N дополнительных защищаемых сооружений, первый и второй датчики вхождения и первый и второй датчики покидания зоны защиты основного и N дополнительных защищаемых сооружений электротранспортом, первый и второй блоки радиопередачи, блок радиоприема, первый и второй триггеры, первый и второй задатчики коррекции защитного потенциала, первый и второй ключи коррекции, сумматор задатчика, первые и вторые ключи основного и N дополнительных защищаемых сооружений, первые и вторые блоки памяти значений защитных потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений, первые и вторые корректирующие регистры прохождения электротранспорта в зоне основного и N дополнительных защищаемых сооружений, первые и вторые корректирующие усилители основного и N дополнительных защищаемых сооружений, сумматоры коррекции основного и N дополнительных защищаемых сооружений, корректоры потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений, первый и второй блоки радиопередачи соединены с блоком радиоприема по радиоканалу, первый датчик вхождения электротранспорта в зону защищаемых сооружений через первый блок радиопередачи и блок радиоприема по радиоканалу соединен с входом установки в единицу «1» первого триггера, второй датчик вхождения электротранспорта в зону защищаемых сооружений через второй блок радиопередачи и блок радиоприема по радиоканалу соединен с входом установки в единицу «1» второго триггера, выход первого триггера соединен с управляющими входами первых ключей основного и N дополнительных защищаемых сооружений, первых корректирующих регистров основного и N дополнительных защищаемых сооружений и первого ключа коррекции, выход второго триггера соединен с управляющими входами вторых ключей основного и N дополнительных защищаемых сооружений, вторых корректирующих регистров основного и N дополнительных защищаемых сооружений и второго ключа коррекции, выходы первого и второго задатчиков коррекции защитного потенциала через первый и второй ключи коррекции и сумматор задатчика соединены с корректирующим входом задатчика потенциала основного защищаемого сооружения, датчики величины защитного потенциала основного и N дополнительных защищаемых сооружений соединены с информационными входами первых и вторых ключей основного и N дополнительных защищаемых сооружений, выходы первых ключей через первые блоки памяти значений защитных потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений, первые корректирующие регистры прохождения электротранспорта в зоне основного и N дополнительных защищаемых сооружений и первые корректирующие усилители соединены с первыми входами сумматоров коррекции основного и N дополнительных защищаемых сооружений, выходы вторых ключей через вторые блоки памяти значений защитных потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений, вторые корректирующие регистры прохождения электротранспорта в зоне основного и N дополнительных защищаемых сооружений и вторые корректирующие усилители соединены со вторыми входами сумматоров коррекции основного и N дополнительных защищаемых сооружений, выходы сумматоров коррекции соединены со вторыми входами корректоров потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений, выходы корректоров потенциалов соединены со вторыми входами блоков сравнения основного и N дополнительных защищаемых сооружений, первый датчик вхождения электротранспорта в зону защищаемых сооружений через первый блок радиопередачи и блок радиоприема по радиоканалу соединен с входом запуска первого таймера контроля вхождения электротранспорта в зону защищаемых сооружений, второй датчик вхождения электротранспорта в зону защищаемых сооружений через второй блок радиопередачи и блок радиоприема по радиоканалу соединен с входом запуска второго таймера контроля вхождения электротранспорта в зону защищаемых сооружений, выход первого таймера контроля вхождения электротранспорта в зону защищаемых сооружений через первый элемент «ИЛИ» соединен с входом сброса в «0» первого триггера, выход второго таймера контроля вхождения электротранспорта в зону защищаемых сооружений через второй элемент «ИЛИ» соединен с входом сброса в «0» второго триггера, первый датчик покидания электротранспортом зоны защищаемых сооружений через первый блок радиопередачи и блок радиоприема по радиоканалу, второй элемент «ИЛИ» соединен с входом сброса в «0» второго триггера, второй датчик покидания электротранспортом зоны защищаемых сооружений через второй блок радиопередачи и блок радиоприема по радиоканалу, первый элемент «ИЛИ» соединен с входом сброса в «0» первого триггера, дополнительно введены первые продольные и поперечные элементы мониторинга действия коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений, выполненные из того же материала, как защищаемый трубопровод, и имеющие наименьшее сечение, вторые продольные и поперечные элементы мониторинга действия коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений, выполненные из того же материала, как защищаемый трубопровод, и имеющие среднее сечение, третьи продольные и поперечные элементы мониторинга действия коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений, выполненные из того же материала, как защищаемый трубопровод, и имеющие наибольшее сечение, первый и второй коммутаторы мониторинга коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений, первый и второй измерители сопротивлений, блок синхронизации измерений элементов мониторинга действия коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений, линия задержки, первые, вторые и третьи регистры памяти продольных и поперечных сопротивлений элементов мониторинга, имеющих наименьшее, среднее и наибольшее сечение основного и N дополнительных защищаемых сооружений соответственно, первые, вторые и третьи продольные и первые, вторые и третьи поперечные корректирующие элементы мониторинга коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений, сумматор коррекции и корректор защитного потенциала по мониторингу коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений, причем, первые, вторые и третьи продольные элементы мониторинга действия коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений расположены продольно относительно оси пролегания подземного трубопровода и соединены последовательно, первые, вторые и третьи поперечные элементы мониторинга действия коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений расположены поперечно относительно оси пролегания подземного трубопровода и соединены последовательно, начала третьего продольного и поперечного элементов соединены между собой и общими входами первого и второго измерителей сопротивлений, концы третьего, второго и первого продольного элементов мониторинга соединены с первым коммутатором мониторинга коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений, концы третьего, второго и первого поперечного элементов мониторинга соединены со вторым коммутатором мониторинга коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений, выходы первого и второго коммутаторов мониторинга соединены с измерительными входами первого и второго измерителей сопротивлений соответственно, выход первого измерителя сопротивлений соединен с информационными входами первого, второго и третьего регистров памяти продольных сопротивлений элементов мониторинга, выход второго измерителя сопротивлений соединен с информационными входами первого, второго и третьего регистров памяти поперечных сопротивлений элементов мониторинга основного и N дополнительных защищаемых сооружений, выходы первого, второго и третьего регистров памяти продольных сопротивлений элементов мониторинга через первые, вторые и третьи продольные корректирующие элементы мониторинга соединены с входами сумматора коррекции защитного потенциала, выходы первого, второго и третьего регистров памяти поперечных сопротивлений элементов мониторинга через первые, вторые и третьи поперечные корректирующие элементы мониторинга соединены с входами сумматора коррекции защитного потенциала по мониторингу коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений, первый вход корректора защитного потенциала по мониторингу коррозии соединен с выходом датчика величины защитного потенциала, а второй вход с выходом сумматора коррекции защитного потенциала по мониторингу коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений, выход корректора защитного потенциала по мониторингу коррозии соединен с первым входом корректора потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений, блок синхронизации измерений элементов мониторинга действия коррозии соединен с управляющими входами первого и второго коммутаторов мониторинга коррозии непосредственно, а с управляющими входами первого, второго, третьего регистров памяти продольных сопротивлений и первого, второго и третьего регистров памяти поперечных сопротивлений через линию задержки основного и N дополнительных защищаемых сооружений.
На чертеже представлена схема интеллектуального устройства катодной защиты с контролем процесса коррозии группы подземных металлических сооружений.
Устройство содержит трансформатор 1, выпрямитель 2, соединений через фильтр 3 выпрямленного напряжения с анодными заземлителями 4 основного и N дополнительных металлических сооружений, последовательно соединенные силовые ключи 5, вентили 6 и фильтры 7 основного и N дополнительных защищаемых сооружений, усилители 8, интеграторы 9, широтно-импульсные модуляторы 10 и блоки управления 11 силовыми ключами основного и N дополнительных защищаемых сооружений, датчики разности потенциалов 12 основного и N дополнительных защищаемых сооружений, датчики величины защитного потенциала 13 основного и N дополнительных защищаемых сооружений, задатчик потенциала 14 основного защищаемого сооружения, блоки сравнения 15 основного и N дополнительных защищаемых сооружений, корректоры задатчиков 16 основного и N дополнительных защищаемых сооружений, масштабирующие усилители 17 основного и N дополнительных защищаемых сооружений, задатчик потенциала 14 основного защищаемого сооружения соединен с первыми входами корректоров задатчиков 16 основного и N дополнительных защищаемых сооружений, датчики разности потенциалов 12 основного и N дополнительных защищаемых сооружений через соответствующие масштабирующие усилители 17 соединены со вторыми входами корректоров задатчиков 16 основного и N дополнительных защищаемых сооружений соответственно, первые входы блоков сравнения 15 основного и N дополнительных защищаемых сооружений соединены с выходами корректоров задатчиков 16 основного и N дополнительных защищаемых сооружений, выходы блока сравнения основного и N блоков сравнения дополнительных защищаемых сооружений соединены с усилителями основного и N дополнительных защищаемых сооружений, первый 18 и второй 19 датчики вхождения и первый 20 и второй 21 датчики покидания зоны защиты основного и N дополнительных защищаемых сооружений электротранспортом, первый 22 и второй 23 блоки радиопередачи, блок радиоприема 24, первый 25 и второй 26 триггеры, первый 27 и второй 28 задатчики коррекции защитного потенциала, первый 29 и второй 30 ключи коррекции, сумматор 31 задатчика, первые 32 и вторые 33 ключи основного и N дополнительных защищаемых сооружений, первые 34 и вторые 35 блоки памяти значений защитных потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений, первые 36 и вторые 37 корректирующие регистры прохождения электротранспорта в зоне основного и N дополнительных защищаемых сооружений, первые 38 и вторые 39 корректирующие усилители основного и N дополнительных защищаемых сооружений, сумматоры коррекции 40 основного и N дополнительных защищаемых сооружений, корректоры потенциалов 41 основного и N дополнительных защищаемых сооружений.
Первый 22 и второй 23 блоки радиопередачи соединены с блоком радиоприема 24 по радиоканалу. Первый 18 датчик вхождения электротранспорта в зону защищаемых сооружений через первый 22 блок радиопередачи и блок радиоприема 24 по радиоканалу соединен с входом установки в единицу «1» первого 25 триггера, второй 21 датчик покидания электротранспортом зоны защищаемых сооружений через второй 23 блок радиопередачи и блок радиоприема 24 по радиоканалу соединен с входом сброса в «0» первого 25 триггера.
Второй 19 датчик вхождения электротранспорта в зону защищаемых сооружений через второй 23 блок радиопередачи и блок радиоприема 24 по радиоканалу соединен с входом установки в единицу «1» второго 26 триггера, первый 20 датчик покидания электротранспортом зоны защищаемых сооружений через первый 22 блок радиопередачи и блок радиоприема 24 по радиоканалу соединен с входом сброса в «О» второго 26 триггера.
Выход первого 25 триггера соединен с управляющими входами первых 32 ключей основного и N дополнительных защищаемых сооружений, первых 36 корректирующих регистров основного и N дополнительных защищаемых сооружений и первого 29 ключа коррекции.
Выход второго 26 триггера соединен с управляющими входами вторых 33 ключей основного и N дополнительных защищаемых сооружений, вторых 37 корректирующих регистров основного и N дополнительных защищаемых сооружений и второго 30 ключа коррекции.
Выходы первого 27 и второго 28 задатчиков коррекции защитного потенциала через первый 29 и второй 30 ключи коррекции и сумматор 31 задатчика соединены с корректирующим входом задатчика потенциала 14 основного защищаемого сооружения.
Датчики величины защитного потенциала 13 основного и N дополнительных защищаемых сооружений соединены с информационными входами первых 32 и вторых 33 ключей основного и N дополнительных защищаемых сооружений.
Выходы первых 32 ключей через первые 34 блоки памяти значений защитных потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений, первые 36 корректирующие регистры прохождения электротранспорта в зоне основного и N дополнительных защищаемых сооружений и первые 38 корректирующие усилители соединены с первыми входами сумматоров коррекции 40 основного и N дополнительных защищаемых сооружений.
Выходы вторых 33 ключей через вторые 35 блоки памяти значений защитных потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений, вторые 37 корректирующие регистры прохождения электротранспорта в зоне основного и N дополнительных защищаемых сооружений и вторые 38 корректирующие усилители соединены с вторыми входами сумматоров коррекции 40 основного и N дополнительных защищаемых сооружений.
Выходы сумматоров коррекции 40 основного и N дополнительных защищаемых сооружений соединены с вторыми входами корректоров потенциалов 41 основного и N дополнительных защищаемых сооружений.
Выходы корректоров потенциалов 41 основного и N дополнительных защищаемых сооружений соединены со вторыми входами блоков сравнения 15 основного и N дополнительных защищаемых сооружений.
Первый 18 датчик вхождения электротранспорта в зону защищаемых сооружений через первый 22 блок радиопередачи и блок радиоприема 24 по радиоканалу соединен с входом запуска первого таймера 42 контроля вхождения электротранспорта в зону защищаемых сооружений.
Второй 19 датчик вхождения электротранспорта в зону защищаемых сооружений через второй 23 блок радиопередачи и блок радиоприема 24 по радиоканалу соединен с входом запуска второго 43 таймера контроля вхождения электротранспорта в зону защищаемых сооружений.
Выход первого 42 таймера контроля вхождения электротранспорта в зону защищаемых сооружений через первый 44 элемент «ИЛИ» соединен с входом сброса в «0» первого 25 триггера,
Выход второго 43 таймера контроля вхождения электротранспорта в зону защищаемых сооружений 42 через второй 45 элемент «ИЛИ» соединен с входом сброса в «0» второго 26 триггера.
Первый 20 датчик покидания электротранспортом зоны защищаемых сооружений через первый 22 блок радиопередачи и блок радиоприема 24 по радиоканалу, второй 45 элемент «ИЛИ» соединен с входом сброса в «0» второго 26 триггера.
Второй 21 датчик покидания электротранспортом зоны защищаемых сооружений через второй 23 блок радиопередачи и блок радиоприема 24 по радиоканалу, первый 44 элемент «ИЛИ» соединен с входом сброса в «0» первого 25 триггера.
Для адаптации к интенсивности коррозии в продольном относительно оси пролегаемого трубопровода направлении в устройство введены первые продольные 46 элементы мониторинга действия коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений, выполненные из того же материала, как защищаемый трубопровод, и имеющие наименьшее сечение, вторые продольные 48 элементы мониторинга действия коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений, выполненные из того же материала, как защищаемый трубопровод, и имеющие среднее сечение, третьи продольные 50 элементы мониторинга действия коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений, выполненные из того же материала, как защищаемый трубопровод, и имеющие наибольшее сечение.
Для адаптации к интенсивности коррозии в поперечном относительно оси пролегаемого трубопровода направлении в устройство введены первые поперечные 47 элементы мониторинга действия коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений, выполненные из того же материала, как защищаемый трубопровод, и имеющие наименьшее сечение, вторые поперечные 49 элементы мониторинга действия коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений, выполненные из того же материала, как защищаемый трубопровод, и имеющие среднее сечение, третьи поперечные 51 элементы мониторинга действия коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений, выполненные из того же материала, как защищаемый трубопровод, и имеющие наибольшее сечение.
Первый 52 и второй 53 коммутаторы мониторинга коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений, первый 54 и второй 55 измерители сопротивлений, блок синхронизации 56 измерений элементов мониторинга действия коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений, линия задержки 57.
Первые регистры памяти продольных 58 и поперечных 59 сопротивлений элементов мониторинга, имеющих наименьшее сечение основного и N дополнительных защищаемых сооружений, вторые регистры памяти продольных 60 и поперечных 61 сопротивлений элементов мониторинга, имеющих среднее сечение основного и N дополнительных защищаемых сооружений, третьи регистры памяти продольных 62 и поперечных 63 сопротивлений элементов мониторинга, имеющих наибольшее сечение основного и N дополнительных защищаемых сооружений.
Первые 64, вторые 66 и третьи 68 продольные корректирующие элементы мониторинга коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений.
Первые 65, вторые 67 и третьи 69 поперечные корректирующие элементы мониторинга коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений.
Сумматор коррекции 70 защитного потенциала по мониторингу коррозии и корректор 71 защитного потенциала по мониторингу коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений.
Первые продольные 46, вторые продольные 48 и третьи продольные 50 элементы мониторинга действия коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений, выполненные из того же материала, как защищаемый трубопровод, расположены продольно относительно оси пролегания подземного трубопровода и соединены последовательно.
Первые поперечные 47, вторые поперечные 49 и третьи поперечные 51 элементы мониторинга действия коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений, выполненные из того же материала, как защищаемый трубопровод, расположены поперечно относительно оси пролегания подземного трубопровода и соединены последовательно.
Начала третьего продольного 50 и третьего поперечного 51 элементов соединены между собой и общими входами первого 54 и второго 55 измерителей сопротивлений.
Концы третьего продольного 50, второго продольного 48 и первого продольного 46 элементов мониторинга соединены с первым 52 коммутатором мониторинга коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений. Концы третьего поперечного 51, второго поперечного 49 и первого поперечного 47 элементов мониторинга соединены со вторым 53 коммутатором мониторинга коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений.
Выходы первого 52 и второго 53 коммутаторов мониторинга соединены с измерительными входами первого 54 и второго 55 измерителей сопротивлений соответственно.
Выход первого 54 измерителя сопротивлений соединен с информационными входами первого 58, второго 60 и третьего 62 регистров памяти продольных сопротивлений элементов мониторинга основного и N дополнительных защищаемых сооружений.
Выход второго 54 измерителя сопротивлений соединен с информационными входами первого 59, второго 61 и третьего 63 регистров памяти поперечных сопротивлений элементов мониторинга основного и N дополнительных защищаемых сооружений.
Выходы первого 58, второго 60 и третьего 62 регистров памяти продольных сопротивлений элементов мониторинга через первые 64, вторые 66 и третьи 68 продольные корректирующие элементы мониторинга соединены с входами сумматора коррекции 70 защитного потенциала по мониторингу коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений.
Выходы первого 59, второго 61 и третьего 63 регистров памяти поперечных сопротивлений элементов мониторинга через первые 65, вторые 67 и третьи 69 поперечные корректирующие элементы мониторинга соединены с входами сумматора коррекции 70 защитного потенциала по мониторингу коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений.
Первый вход корректора 71 защитного потенциала по мониторингу коррозии соединен с выходом датчика величины защитного потенциала 13, а второй вход с выходом сумматора коррекции 70 защитного потенциала по мониторингу коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений.
Выход корректора 71 защитного потенциала по мониторингу коррозии соединен с первым входом корректора потенциалов 41 основного и N дополнительных защищаемых сооружений.
Блок синхронизации 56 измерений элементов мониторинга действия коррозии соединен с управляющими входами первого 52 и второго 53 коммутаторов мониторинга коррозии непосредственно, а с управляющими входами первого 58, второго 60, третьего 62 регистров памяти продольных сопротивлений и первого 59, второго 61 и третьего 63 регистров памяти поперечных сопротивлений через линию задержки 57 основного и N дополнительных защищаемых сооружений.
Устройство работает следующим образом.
Величины защитного потенциала измеряется непосредственно в зоне пролегания объектов защиты основного (О ЗС) и N дополнительных защищаемых сооружений (ЗС 1, ЗС N). Этим обеспечивается контроль величин защитных потенциалов непосредственно в зоне пролегания объектов защиты основного и N дополнительных защищаемых сооружений. Значения разностей потенциалов между подземными металлическими сооружениями измеряются датчиками разности потенциалов 12 основного и N дополнительных защищаемых сооружений. Уровень защитного потенциала устанавливается посредством задатчика потенциала 14 основного защищаемого сооружения.
Корректор задатчика 16 основного и N дополнительных защищаемых сооружений обеспечивает коррекцию требуемых защитных потенциалов.
В установившемся режиме величины защитных потенциалов основного защищаемого сооружения установлены с учетом компенсации взаимного влияния основного и дополнительных защищаемых сооружений. На выходах блоков сравнения 15 основного и N защищаемых сооружений напряжение равно нулю. Величины протекающих защитных токов основного и дополнительных защищаемых сооружений определяются уровнями напряжений на интеграторах 9, которые через широтно-импульсные модуляторы 10 и блоки управления 11 управляют силовыми ключами 5 основного и N дополнительных защищаемых сооружений. Этим поддерживается текущее значение защитных токов.
Въезд рельсового электротранспорта зону пролегания группы защищаемых металлических подземных сооружений фиксируется первым 18 или вторым 19 датчиком вхождения в зону защиты основного и N дополнительных защищаемых сооружений в зависимости направления движения электротранспорта. При одновременном въезде рельсового электротранспорта зону пролегания группы защищаемых металлических подземных сооружений с двух сторон, въезд фиксируется как первым 18, так и вторым 19 датчиком вхождения в зону защиты металлических сооружений.
Первый 18 и второй 19 датчики вхождения в зону защиты через первый 22 и второй 23 блоки радиопередачи, блок радиоприема 24 переводят первый 25 и второй 26 триггеры в состояние «1», причем если въезд рельсового электротранспорта был с одной стороны, то срабатывает один из триггеров, если с двух сторон, то срабатывают оба триггера. Первый 25 и второй 26 триггер формируют на выходе сигнал «1», который открывает первый 29 и второй 30 ключи коррекции. При этом величины напряжений с первого 27 и второго 28 задатчиков коррекции защитного потенциала суммируются не сумматоре 31 задатчика. Этот сигнал коррекции подается на задатчик потенциала 14 основного защищаемого сооружения.
В результате производится коррекция задатчика потенциала 14 основного защищаемого сооружения. Значения уровней коррекции первого 27 и второго 28 задатчиков коррекции защитного потенциала устанавливаются в зависимости от степени изменения электрических полей от прохождения рельсового электротранспорта. При нахождении одной единицы электротранспорта в зоне пролегания металлических сооружений, коррекция производится на величину уровня первого 27 или второго 28 задатчиков коррекции защитного потенциала, при въезде двух единиц электротранспортам с двух сторон, уровни первого 27 и второго 28 задатчиков коррекции суммируются, и величина сигнала на выходе задатчика потенциала 14 увеличивается.
Сигнал «1» от первого 25 и второго 26 триггеров также поступает на первые 32 и вторые 33 ключи основного и N дополнительных защищаемых сооружений, которые открывают запись величин защитных потенциалов непосредственно в зоне пролегания объектов защиты основного (О ЗС) и N дополнительных защищаемых сооружений (ЗС 1, ЗС N) от датчиков величины защитного потенциала 13 в первые 34 и вторые 35 блоки памяти значений защитных потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений. В результате в первых 34 блоках памяти значений защитных потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений записывается трек изменения текущих значений защитных потенциалов при движении рельсового электротранспорта, фиксируемого первым 18 датчиком вхождения рельсового электротранспорта.
Аналогично во вторых 35 блоках памяти значений защитных потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений записывается трек изменения текущих значений защитных потенциалов при движении рельсового электротранспорта, фиксируемого вторым 19 датчиком вхождения рельсового электротранспорта с другой стороны. Сохраненные в предыдущих периодах движения электротранспорта значения из первых 34 и вторых 35 блоков памяти значений защитных потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений при вхождении очередного электротранспорта переписываются в первые 36 и вторые 37 корректирующие регистры прохождения электротранспорта в зоне основного и N дополнительных защищаемых сооружений. Эти значения через первые 38 и вторые 39 корректирующие усилители основного и N дополнительных защищаемых сооружений передаются на сумматоры коррекции 40, и затем на второй вход корректоров потенциалов 41 основного и N дополнительных защищаемых сооружений.
После прохождения рельсовым электротранспортом зоны пролегания группы защищаемых металлических подземных сооружений, срабатывают первый 20 и второй 21 датчики покидания зоны защиты основного и N дополнительных защищаемых сооружений электротранспортом, которые через первый 22 и второй 23 блоки радиопередачи и блок радиоприема 24, через первый 52 и второй 53 элементы «ИЛИ» сбрасывают первый 25 и второй 26 триггеры в состояние «0» и устройство переходит в режим защиты при отсутствии электротранспорта.
В случае задержки или остановки рельсового электротранспорта в зоне пролегания группы защищаемых металлических подземных сооружений, первый 20 и второй 21 датчики покидания зоны защиты основного и N дополнительных защищаемых сооружений электротранспортом не срабатывают, сигнал на сброс первого 25 или второго 26 триггера не поступает, защитный потенциал остается в увеличенном состоянии, что может привести к преждевременному нарушению (растрескиванию) гидроизоляции металлических подземных сооружений.
Для сброса величины защитного потенциала в случае задержки или остановки рельсового электротранспорта в зоне пролегания группы защищаемых металлических подземных сооружений, первый 50 и второй 51 таймеры контроля вхождения электротранспорта в зону защищаемых сооружений срабатывают и при истечении заранее установленного времени через первый 52 и второй 53 элементы «ИЛИ» производят принудительный сброс первого 25 или второго 26 триггера. Время срабатывания первого 50 и второго 51 таймеров устанавливается как максимальное время прохождения электротранспортом зоны защищаемых подземных металлических сооружений. Запуск первого 50 и второго 51 таймеров производится при вхождении электротранспорта в зону защищаемых сооружений и срабатывании первого 18 или второго 19 датчика с передачей сигналов через первый 22 или второй 23 блоки радиопередачи и блок радиоприема 24.
Значения защитного потенциала поступают на датчики разностей потенциалов 12 основного и N дополнительных защищаемых сооружений и через масштабирующие усилители 17 подаются на вторые входы корректоров задатчиков 16 основного и дополнительных защищаемых сооружений, на первые входы которых подается напряжение от задатчика потенциала 14 основного защищаемого сооружения, в результате чего происходит коррекция установленных потенциалов для каждого защищаемого сооружения.
Значения установленных потенциалов для каждого защищаемого сооружения сравниваются на блоке сравнения 15 основного и дополнительных защищаемых сооружений со значениями, поступающими с выходов корректоров задатчиков 16 и корректоров потенциалов 41 основного и N дополнительных защищаемых сооружений, что обеспечивает коррекцию требуемых защитных потенциалов. На выходе усилителей 8 появляется корректирующее напряжение, которое переводит интеграторы 9 на другой уровень, в результате чего широтно-импульсные модуляторы 10 через блоки управления 11 изменяют режим работы силовых ключей 5 основного и N дополнительных защищаемых сооружений.
Для повышения эффективности катодной защиты от коррозии группы подземных металлических сооружений проводится мониторинг продольного и поперечного относительно пролегания трубопровода коррозионного воздействия в реальном масштабе времени.
Повышение эффективности достигается мониторингом коррозионного воздействия в двух направлениях относительно проложенного в земле трубопровода: в продольном относительно оси пролегания трубопровода и в поперечном относительно оси пролегания трубопровода.
Обеспечение непрерывности мониторинга интенсивности коррозионного воздействия проводится посредством непрерывного измерения электрического сопротивления продольных и поперечных элементов мониторинга действия коррозии, не дожидаясь их полного разрушения.
В процессе воздействия коррозии происходит уменьшение площади поперечного сечения продольных и поперечных элементов мониторинга действия коррозии и, следовательно, увеличение их электрического сопротивления.
Значения электрических сопротивлений в продольном относительно оси пролегания трубопровода направления замеряются первым 54 измерителем сопротивлений, на вход которого через первый 52 коммутатор поочередно подключаются первый продольный 46, второй продольный 48 и третий продольный 50 элементы мониторинга действия коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений.
Полученные значения с выхода первого 54 измерителя сопротивлений записываются в первый регистр памяти продольных 58, второй регистр памяти продольных 60 и третий регистр памяти продольных 62 сопротивлений элементов мониторинга и через первый 64, второй 66 и третий 68 продольные корректирующие элементы поступают на сумматор коррекции 70 защитного потенциала по мониторингу коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений.
Значения электрических сопротивлений в поперечном относительно оси пролегания трубопровода направления замеряются вторым 55 измерителем сопротивлений, на вход которого через второй 53 коммутатор поочередно подключаются первый поперечный 47, второй поперечный 49 и третий поперечный 51 элементы мониторинга действия коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений.
Полученные значения с выхода второго 55 измерителя сопротивлений записываются в первый регистр памяти поперечных 59, второй регистр памяти поперечных 61 и третий регистр памяти поперечных 63 сопротивлений элементов мониторинга и через первый 65, второй 67 и третий 69 поперечные корректирующие элементы поступают на сумматор коррекции 70 защитного потенциала по мониторингу коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений.
Синхронизацию работы коммутаторов мониторинга коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений и регистров памяти продольных и поперечных сопротивлений элементов мониторинга производит блок синхронизации 56 измерений элементов мониторинга действия коррозии. Линия задержки 57 обеспечивает необходимую временную задержку, обуславливаемую временем, необходимым для измерения сопротивления первым 54 и вторым 55 измерителями сопротивлений.
Продольные и поперечные корректирующие элементы обеспечивают учет вклада отдельных элементов мониторинга действия коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений в величину коррозии в продольном и поперечном направлениях относительно проложенного в земле трубопровода.
Корректирующее значение по величине коррозии элементов мониторинга с выхода сумматора коррекции 70 защитного потенциала по мониторингу коррозии подается на вход корректора 71 защитного потенциала по мониторингу коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений, в результате чего производится коррекция значений защитных токов и адаптация процесса защиты от коррозии с учетом интенсивности коррозионных воздействий в продольном и поперечном направлениях относительно пролегания газопровода.
Таким образом, интеллектуальное адаптивное устройство катодной защиты группы подземных металлических сооружений обеспечивает повышение эффективности катодной защиты от коррозии группы подземных металлических сооружений посредством мониторинга продольного и поперечного относительно пролегания трубопровода коррозионного воздействия и коррекции величины защитного потенциала по мониторингу коррозии основного и N дополнительных защищаемых сооружений в реальном масштабе времени.