УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОГО МОНИТОРИНГА ДИНАМИКИ КОРРОЗИИ ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
DEVICE FOR REMOTE MONITORING OF DYNAMIC OF CORROSION OF UNDERGROUND PIPELINES

Устройство относится к области защиты от коррозии и может быть использовано для дистанционного определения динамики коррозии подземных трубопроводов и оценки эффективности их защиты.
Известно индикаторное устройство мониторинга скорости коррозии подземных трубопроводов, содержащее единичные индикаторы, общий и информационные проводники контуров, начала всех единичных индикаторов электрически присоединены к общему проводнику, концы единичных охватывающих трубопровод индикаторов электрически присоединены к информационным проводникам поперечной коррозии трубопровода, а концы единичных параллельных трубопроводу индикаторов электрически присоединены к информационным проводникам продольной коррозии трубопровода, гибкий изолирующий центрирующий элемент индикаторов поперечной коррозии трубопровода имеет равномерно размещенные отверстия, центрирующие концы единичных охватывающих трубопровод индикаторов, гибкий изолирующий центрирующий элемент индикаторов продольной коррозии трубопровода имеет равномерно размещенные отверстия, центрирующие концы единичных параллельных трубопроводу индикаторов, изолирующие элементы единичных индикаторов размещены в местах пересечения индикаторов поперечной и продольной коррозии трубопровода, которые проходят через фиксирующие отверстия изолирующих элементов единичных индикаторов определенного расчетного диаметра (Патент RU №200638, кл. G01N 17/04, опубл. 03.11.2020).
Устройство не обеспечивает оценку величины и скорости коррозии подземных трубопроводов с дистанционным мониторингом для своевременного обнаружения значительных коррозионных повреждений, приводящих к возникновению аварийных ситуаций на трубопроводе.
Известно устройство мониторинга коррозии подземных трубопроводов под действием блуждающих токов, содержащее единичные индикаторы, выполненные из того же материала, что и трубопроводы, каждый индикатор имеет расчетный диаметр, обеспечивающий заданное время работы от момента установки его в грунт до полного разрушения, контуры единичных индикаторов располагаются горизонтально, под определенным углом и вертикально относительно защищаемого подземного трубопровода и закреплены на внешней рамке по общему периметру контуров единичных индикаторов, начала единичных индикаторов контура, располагаемого горизонтально относительно защищаемого подземного трубопровода, соединены с первым общим проводником, начала единичных индикаторов контуров, располагаемых под определенным углом и вертикально относительно защищаемого подземного трубопровода, соединены со вторым общим проводником, начала первого и второго общих проводников электрически соединены между собой, концы единичных индикаторов контура, располагаемого горизонтально, соединены с первым информационным проводником, концы единичных индикаторов контуров, располагаемых под определенным углом, соединены со вторым информационным проводником, концы единичных индикаторов контуров, располагаемых вертикально, соединены третьим информационным проводником (Патент RU №201504, кл. G01N 17/04, опубл. 18.12.2020).
Устройство не обеспечивает высокую надежность эксплуатации трубопроводов из-за отсутствия дистанционного мониторинга величины и скорости коррозии подземных трубопроводов и выработки предупреждающих сигналов для своевременного обнаружения значительных коррозионных повреждений, приводящих к возникновению аварийных ситуаций на трубопроводе.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство, содержащее единичные индикаторы, выполненные из того же материала, что и трубопровод, контуры единичных индикаторов располагаются горизонтально, под определенным углом, и вертикально относительно защищаемого подземного трубопровода, и закреплены на внешней рамке по общему периметру контуров единичных индикаторов, начала единичных индикаторов контура, располагаемого горизонтально относительно защищаемого подземного трубопровода, соединены с первым общим проводником, начала единичных индикаторов контуров, располагаемых под определенным углом и вертикально относительно защищаемого подземного трубопровода, соединены со вторым общим проводником, начала первого и второго общих проводников электрически соединены между собой и с базовым проводником, концы единичных индикаторов контура, располагаемого горизонтально, соединены с первым информационным проводником, концы единичных индикаторов контуров, располагаемых под определенным углом, соединены со вторым информационным проводником, концы единичных индикаторов контуров, располагаемых вертикально, соединены третьим информационным проводником, первый, второй и третий информационные проводники соединены с информационными входами коммутатора единичных индикаторов, выход коммутатора единичных индикаторов соединен с проводником передачи данных, управляющий вход коммутатора единичных индикаторов соединен с проводником управления, проводник управления, проводник передачи данных и базовый проводник размещены в водонепроницаемом изоляционном рукаве (Патент RU №207171, кл. G01N 17/04, опубл. 15.10.2021).
Устройство не обеспечивает высокую надежность эксплуатации трубопроводов из-за отсутствия дистанционного мониторинга величины и скорости коррозии подземных трубопроводов и выработки предупреждающих сигналов для своевременного обнаружения значительных коррозионных повреждений, приводящих к возникновению аварийных ситуаций на трубопроводе.
Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в повышении надежности эксплуатации трубопроводов посредством дистанционного мониторинга величины и скорости коррозии подземных трубопроводов и выработки предупреждающих сигналов для своевременного обнаружения значительных коррозионных повреждений, приводящих к возникновению аварийных ситуаций на трубопроводе.
Техническая задача решается тем, что в устройство, содержащее единичные индикаторы, выполненные из того же материала, что и трубопровод, контуры единичных индикаторов располагаются горизонтально, под определенным углом, и вертикально относительно защищаемого подземного трубопровода, и закреплены на внешней рамке по общему периметру контуров единичных индикаторов, начала единичных индикаторов контура, располагаемого горизонтально относительно защищаемого подземного трубопровода, соединены с первым общим проводником, начала единичных индикаторов контуров, располагаемых под определенным углом и вертикально относительно защищаемого подземного трубопровода, соединены со вторым общим проводником, начала первого и второго общих проводников электрически соединены между собой и с базовым проводником, концы единичных индикаторов контура, располагаемого горизонтально, соединены с первым информационным проводником, концы единичных индикаторов контуров, располагаемых под определенным углом, соединены со вторым информационным проводником, концы единичных индикаторов контуров, располагаемых вертикально, соединены третьим информационным проводником, первый, второй и третий информационные проводники соединены с информационными входами коммутатора единичных индикаторов, выход коммутатора единичных индикаторов соединен с проводником передачи данных, управляющий вход коммутатора единичных индикаторов соединен с проводником управления, проводник управления, проводник передачи данных и базовый проводник размещены в водонепроницаемом изоляционном рукаве, в устройство дополнительно введены регистр выборки единичного индикатора, линия задержки, измеритель сопротивления единичного индикатора, блок фиксации значений сопротивления единичных индикаторов, регистр фиксации значений сопротивления единичных индикаторов, первый регистр фиксации текущих значений сопротивления единичных индикаторов, второй регистр фиксации текущих значений сопротивления единичных индикаторов, инвертор, блок вычисления абсолютной коррозии, блок вычисления относительной коррозии, блок вычисления скорости абсолютной коррозии, блок вычисления скорости относительной коррозии, задатчик относительной коррозии, блок сравнения относительной коррозии, задатчик скорости относительной коррозии, блок сравнения скорости относительной коррозии, таймер, блок управления и синхронизации, контроллер, блок дистанционной связи с диспетчерским пунктом мониторинга коррозии трубопроводов, причем проводник передачи данных и базовый проводник соединены с информационным входом и базовым входом регистра выборки единичного индикатора соответственно, проводник управления соединен с входом управления регистра выборки единичного индикатора через линию задержки, выход регистра выборки единичного индикатора через измеритель сопротивления единичного индикатора соединен с информационными входами блока фиксации значений сопротивления единичных индикаторов и первого регистра фиксации текущих значений сопротивления единичных индикаторов, выход управления блока управления и синхронизации соединен с входом управления блока фиксации значений сопротивления единичных индикаторов и с проводником управления, выход синхронизации записи блока управления и синхронизации соединен с входами записи блока фиксации значений сопротивления единичных индикаторов, первого регистра фиксации текущих значений сопротивления единичных индикаторов и второго регистра фиксации текущих значений сопротивления единичных индикаторов, выход синхронизации считывания блока управления и синхронизации соединен с входами блока фиксации значений сопротивления единичных индикаторов и регистра фиксации значений сопротивления единичных индикаторов, выход выбора режимов блока управления и синхронизации соединен с входом выбора первого регистр фиксации текущих значений сопротивления единичных индикаторов непосредственно, а с входом выбора блока фиксации значений сопротивления единичных индикаторов через инвертор, выход первого регистра фиксации текущих значений сопротивления единичных индикаторов соединен с первыми входами блоков вычисления абсолютной и относительной коррозии, со вторыми входами блоков вычисления скорости абсолютной и относительной коррозии, информационным входом второго регистра фиксации текущих значений сопротивления единичных индикаторов и входом контроллера, выход блока фиксации значений сопротивления единичных индикаторов через регистр фиксации значений сопротивления единичных индикаторов соединен с вторыми входами блоков вычисления абсолютной и относительной коррозии, выход второго регистра фиксации текущих значений сопротивления единичных индикаторов соединен с первыми входами блоков вычисления скорости абсолютной и относительной коррозии, выход блока вычисления относительной коррозии соединен с входом контроллера и первым входом блока сравнения относительной коррозии, второй вход которого через задатчик относительной коррозии соединен с выходом контроллера, а выход с входом контроллера, выход блока вычисления скорости относительной коррозии соединен с входом контроллера и первым входом блока сравнения скорости относительной коррозии, второй вход которого через задатчик скорости относительной коррозии соединен с выходом контроллера, а выход с входом контроллера, выходы блоков вычисления абсолютной и скорости абсолютной коррозии соединены с входами контроллера, выход контроллера через таймер соединен с управляющим входом блока управления и синхронизации, контроллер через блок дистанционной связи соединен с диспетчерским пунктом мониторинга коррозии трубопроводов.
На чертеже представлена конструкция устройства дистанционного мониторинга динамики коррозии подземных трубопроводов.
Устройство содержит единичные индикаторы 1, выполненные из того же материала, что и подземные трубопроводы, контуры 2 единичных индикаторов, располагаемые горизонтально под определенным углом и вертикально относительно защищаемого подземного трубопровода, внешнюю рамку 3, первый 4 и второй 5 общие проводники, первый 6, второй 7 и третий 8 информационные проводники, начала единичных индикаторов контура, располагаемого горизонтально относительно защищаемого подземного трубопровода, соединены с первым 4 общим проводником, начала единичных индикаторов контуров, располагаемых под определенным углом и вертикально относительно защищаемого подземного трубопровода, соединены с вторым 5 общим проводником, концы единичных индикаторов контура, располагаемого горизонтально относительно защищаемого подземного трубопровода, соединены с первым 6 информационным проводником, концы единичных индикаторов контуров, располагаемых под определенным углом, относительно защищаемого подземного трубопровода, соединены со вторым 7 информационным проводником, концы единичных индикаторов контуров, располагаемых вертикально относительно защищаемого подземного трубопровода, соединены третьим 8 информационным проводником.
Первый 6, второй 7 и третий 8 информационные проводники соединены с информационными входами коммутатора 9 единичных индикаторов. Выход коммутатора 9 единичных индикаторов соединен с проводником передачи данных 10. Управляющий вход коммутатора 9 единичных индикаторов соединен с проводником управления 11.
Начала первого 4 и второго 5 общих проводников электрически соединены между собой и с базовым проводником 12, проводник управления 11, проводник передачи данных 10 и базовый проводник 12 размещены в водонепроницаемом изоляционном рукаве 13.
Регистр выборки 13 единичного индикатора, линия задержки 14, измеритель сопротивления 15 единичного индикатора 1, блок фиксации 16 значений сопротивления единичных индикаторов, регистр фиксации 17 значений сопротивления единичных индикаторов.
Первый регистр фиксации 18 текущих значений сопротивления единичных индикаторов, второй регистр фиксации 19 текущих значений сопротивления единичных индикаторов, инвертор 20.
Блок вычисления абсолютной 21 коррозии, блок вычисления относительной 22 коррозии, блок вычисления скорости абсолютной 23 коррозии, блок вычисления скорости относительной 24 коррозии, задатчик относительной 25 коррозии, блок сравнения относительной 26 коррозии, задатчик скорости относительной 27 коррозии, блок сравнения скорости относительной 28 коррозии.
Таймер 29, блок управления и синхронизации 30, контроллер 31, блок дистанционной связи 32 с диспетчерским пунктом мониторинга коррозии трубопроводов.
Проводник передачи данных 10 и базовый проводник 12 соединены с информационным входом и базовым входом регистра выборки 13 единичного индикатора соответственно.
Проводник управления 11 соединен с входом управления регистра выборки 13 единичного индикатора через линию задержки 14.
Выход регистра выборки 13 единичного индикатора через измеритель сопротивления 15 единичного индикатора 1 соединен с информационными входами блока фиксации 16 значений сопротивления единичных индикаторов и первого регистра фиксации 18 текущих значений сопротивления единичных индикаторов.
Выход управления блока управления и синхронизации 30 соединен с входом управления блока фиксации 16 значений сопротивления единичных индикаторов и с проводником управления 11.
Выход синхронизации записи блока управления и синхронизации 30 соединен с входами записи блока фиксации 16 значений сопротивления единичных индикаторов, первого регистра фиксации 18 текущих значений сопротивления единичных индикаторов 1 и второго регистра фиксации 19 текущих значений сопротивления единичных индикаторов 1, выход синхронизации считывания блока управления и синхронизации 30 соединен с входами блока фиксации 16 значений сопротивления единичных индикаторов 1 и регистра фиксации 17 значений сопротивления единичных индикаторов 1.
Выход выбора режимов блока управления и синхронизации 30 соединен с входом выбора первого регистр фиксации 18 текущих значений сопротивления единичных индикаторов 1 непосредственно, а с входом выбора блока фиксации 16 значений сопротивления единичных индикаторов 1 через инвертор 20.
Выход первого регистра фиксации 18 текущих значений сопротивления единичных индикаторов 1 соединен с первыми входами блоков вычисления абсолютной 21 и относительной 22 коррозии, со вторыми входами блоков вычисления скорости абсолютной 23 и относительной 24 коррозии, информационным входом второго регистра фиксации 19 текущих значений сопротивления единичных индикаторов 1 и входом контроллера 31.
Выход блока фиксации 16 значений сопротивления единичных индикаторов 1 через регистр фиксации 17 значений сопротивления единичных индикаторов соединен с вторыми входами блоков вычисления абсолютной 21 и относительной 22 коррозии.
Выход второго регистра фиксации 19 текущих значений сопротивления единичных индикаторов 1 соединен с первыми входами блоков вычисления скорости абсолютной 23 и относительной 24 коррозии.
Выход блока вычисления относительной 22 коррозии соединен с входом контроллера 31 и первым входом блока сравнения относительной 26 коррозии, второй вход которого через задатчик относительной 25 коррозии соединен с выходом контроллера 31, а выход с входом контроллера 31.
Выход блока вычисления скорости относительной 24 коррозии соединен с входом контроллера 31 и первым входом блока сравнения скорости относительной 28 коррозии, второй вход которого через задатчик скорости относительной 27 коррозии соединен с выходом контроллера 31, а выход с входом контроллера 31.
Выходы блоков вычисления абсолютной 21 и скорости абсолютной 23 коррозии соединены с входами контроллера 31.
Выход контроллера 31 через таймер 29 соединен с управляющим входом блока управления и синхронизации 30.
Контроллер 31 через блок дистанционной связи 32 соединен с диспетчерским пунктом мониторинга коррозии трубопроводов.
Устройство работает следующим образом.
Контуры единичных индикаторов устройства размещается под землей на глубине пролегания подземного трубопровода, причем контур единичных индикаторов, располагаемый горизонтально, размещается вдоль трубопровода, а контур, располагаемый вертикально, размещается поперек трубопровода.
Информационные данные от единичных индикаторов 1, размещенных под землей в зоне пролегания трубопровода, через проводники управления 11, передачи данных 10 и базовый проводник 12 в водонепроницаемом изоляционном рукаве передаются на элементы устройства, размещенные над поверхностью земли в зоне пролегания трубопровода.
После помещения единичных индикаторов 1 в грунт проводится первичная калибровка посредством подачи управляющего сигнала калибровки от диспетчерского пункта мониторинга коррозии трубопроводов через блок дистанционной связи 32, контроллер 31, таймер 29 на блок управления и синхронизации 30.
Блок управления и синхронизации 30 при отработке управляющего сигнала калибровки вырабатывает сигнал выбора, который через инвертор подключает блок фиксации 16 значений сопротивления единичных индикаторов и отключает первый регистр фиксации 18 текущих значений сопротивления единичных индикаторов. Затем блок управления и синхронизации 30 через подводник управления 11 подает управляющий сигнал на управляющий вход коммутатора 9 единичных индикаторов, который поочередно подключает единичные индикаторы 1 посредством проводника передачи данных 10 и регистр выборки 13 единичного индикатора к измерителю сопротивления 15 соответственно. Данные от измерителя сопротивления 15 единичного индикатора 1 подаются на информационные входы блока фиксации 16 значений сопротивления единичных индикаторов 1, и посредством подачи от блока управления и синхронизации 30 сигнала на вход записи блока фиксации 16 значений сопротивления, производится запись начальных сопротивлений всех единичных индикаторов 1 в блоке фиксации 16 значений сопротивления единичных индикаторов 1.
Линия задержки 14 обеспечивает снижение влияния переходных процессов при измерении сопротивлений единичных индикаторов 1.
Для проведения оценки величины и скорости коррозии от диспетчерского пункта мониторинга коррозии трубопроводов через блок дистанционной связи 32, контроллер 31, таймер 29 на блок управления и синхронизации 30 поступает управляющий сигнал. По этому сигналу блок управления и синхронизации 30 вырабатывает сигнал выбора, который через подключает первый регистр фиксации 18 текущих значений сопротивления единичных индикаторов 1 и через инвертор 20 отключает блок фиксации 16 значений сопротивления единичных индикаторов 1.
Затем блок управления и синхронизации 30 через проводник управления 11 подает управляющий сигнал на управляющий вход коммутатора 9 единичных индикаторов 1, который подключает единичные индикаторы 1 через регистр выборки 13 и измеритель сопротивления 15 на информационный вход первого регистра фиксации 18 текущих значений сопротивления единичных индикаторов 1. Эти данные записываются по сигналу от блока управления и синхронизации 30 сигнала на вход записи первого регистра фиксации 18 текущих значений сопротивления единичных индикаторов 1.
В результате на выходе первого регистра фиксации 18 формируется текущее значение сопротивления единичного индикатора 1, которое через контроллер 31 и блок дистанционной связи 32 поступают на диспетчерский пункт мониторинга коррозии трубопроводов.
Одновременно по сигналу считывания от блока управления и синхронизации 30 из блока фиксации 16 значений сопротивления производится считывание калиброванных именно того единичного индикатора, сопротивление которого замеряется в текущий момент.
В результате в регистре фиксации 17 значений сопротивления единичных индикаторов записывается калиброванное, а в первом регистре фиксации 18 текущее значение сопротивления измеряемого единичного индикатор 1. Эти данные поступают на блок вычисления абсолютной 21 коррозии, где производится сравнение текущего и калиброванного значений, и на блок вычисления относительной 22 коррозии, где производится вычисление отношения, текущего и калиброванного значений.
Значения величины абсолютной и относительной коррозии через контроллер 31 и блок дистанционной связи 32 поступают на диспетчерский пункт мониторинга коррозии трубопроводов.
Фиксация допустимой величины относительной коррозии устанавливается диспетчерским пункта мониторинга коррозии трубопроводов через блок дистанционной связи 32 и контроллер 31 на задатчике относительной 25 коррозии. На блоке сравнения величины относительной 26 коррозии происходит сравнение текущей и допустимой величины относительной коррозии и, в случае превышения допустимой величины, блок сравнения относительной 26 коррозии вырабатывает сигнал предупреждения, который через контроллер 31 и блок дистанционной связи 32 поступают на диспетчерский пункт мониторинга коррозии трубопроводов.
Для определения скорости абсолютной и относительной коррозии по управляющим сигналам от блока управления и синхронизации 30 происходит перезапись данных из первого регистр фиксации 18 во второй регистр фиксации 19 текущих значений сопротивления единичных индикаторов 1, а в первый регистр фиксации 18 записывается следующее текущие значение от одного и того же единичного индикатора 1. В результате в первом и втором регистрах фиксации записываются два последовательных значения сопротивления одного выбранного единичного индикатора 1.
Эти данные поступают на блок вычисления скорости абсолютной 23 коррозии, где производится сравнение двух соседних текущих значений, и на блок вычисления скорости относительной 24 коррозии, где производится вычисление отношения двух соседних текущих значений сопротивления единичного индикатора 1.
Значения скоростей абсолютной и относительной коррозии через контроллер 31 и блок дистанционной связи 32 поступают на диспетчерский пункт мониторинга коррозии трубопроводов.
Фиксация допустимой скорости относительной коррозии устанавливается диспетчерским пункта мониторинга коррозии трубопроводов через блок дистанционной связи 32 и контроллер 31 на задатчике скорости относительной 27 коррозии.
На блоке сравнения скорости относительной 28 коррозии происходит сравнение текущей и допустимой скорости относительной коррозии и, в случае превышения допустимой скорости, блок сравнения скорости относительной 28 коррозии вырабатывает сигнал предупреждения, который через контроллер 31 и блок дистанционной связи 32 поступают на диспетчерский пункт мониторинга коррозии трубопроводов.
Таким образом, устройство обеспечивает повышение надежности эксплуатации трубопроводов посредством дистанционного мониторинга величины и скорости коррозии подземных трубопроводов и выработки предупреждающих сигналов для своевременного обнаружения значительных коррозионных повреждений, приводящих к возникновению аварийных ситуаций на трубопроводе.