УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ БЛУЖДАЮЩИХ ТОКОВ В ЗОНЕ ПРОЛЕГАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
DEVICE FOR MEASURING THE DIRECTION OF STRAYING CURRENTS IN THE ZONE OF LAYING UNDERGROUND PIPELINES

Устройство относится к области защиты от коррозии и может быть использована для измерения направления блуждающих токов в зоне пролегания подземных трубопроводов.
Известно устройство мониторинга коррозии подземных трубопроводов под действием блуждающих токов содержит единичные индикаторы, выполненные из того же материала, что и подземные трубопроводы с расчетным сечением, обеспечивающим заданное время работы от момента установки его в грунт до полного разрушения, внешнюю рамку единичных индикаторов, общий и информационный проводники (Патент на полезную модель RU №201504, кл. G01N 17/04, опубл. 18.12.2020).
Устройство не обеспечивает динамический мониторинг и фиксацию направления наибольшего коррозионного воздействия под действием блуждающих токов, измерение и отображение динамики направления и интенсивности коррозионных процессов.
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 (Патент RU №200638, кл. G01N 17/04, опубл. 03.11.2020).
Устройство не обеспечивает динамический мониторинг и определение наибольшего коррозионного воздействия под действием блуждающих токов.
Известно 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 утлом 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 соединен с проводником передачи данных, управляющий вход коммутатора соединен с проводником управления (Патент RU №207171, кл. G01N 17/04, опубл. 15.10.2021).
Устройство не обеспечивает фиксации) направления наибольшего коррозионного воздействия под действием блуждающих токов, измерение и отображение динамики направления и интенсивности коррозионных процессов.
Наиболее близким к предполагаемому изобретению является устройство измерения направления блуждающих токов в зоне пролегания подземных трубопроводов, содержащее единичные индикаторы, выполненные из того же материала, что и подземные трубопроводы, имеющие одинаковую площадь поперечного сечения и расположенные равномерно через определенный угол по диаметрам окружности круговой внешней рамки единичных индикаторов с радиусом, равным длине единичного индикатора, общий и информационный проводники, начала единичных индикаторов расположены в центре круговой внешней рамки единичных индикаторов, концы единичных индикаторов расположены на окружности круговой внешней рамки единичных индикаторов, начала единичных индикаторов соединены между собой и с общим проводником, конец каждого единичного индикатора соединен с соответствующим информационным проводником (Патент RU №207152, кл. G01N 17/04, опубл. 14.10.2021).
Устройство не обеспечивает фиксацию направления наибольшего коррозионного воздействия под действием блуждающих токов, измерение и отображение динамики направления и интенсивности коррозионных процессов, что не позволяет принять превентивные меры по предотвращению аварийных ситуаций и обеспечению надежного газоснабжения потребителей.
Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в измерении и фиксации направления наибольшего коррозионного воздействия под действием блуждающих токов, измерении и отображении динамики направления и интенсивности коррозионных процессов для обеспечения принятия превентивных мер по предотвращению аварийных ситуаций и повышению надежности газоснабжения потребителей.
Техническая задача решается тем, что в известном устройстве, содержащем единичные индикаторы, выполненные из того же материала, что и подземные трубопроводы, имеющие одинаковую площадь поперечного сечения и расположенные равномерно через определенный угол по диаметрам окружности круговой внешней рамки единичных индикаторов с радиусом, равным длине единичного индикатора, общий и информационный проводники, начала единичных индикаторов расположены в центре круговой внешней рамки единичных индикаторов, концы единичных индикаторов расположены на окружности круговой внешней рамки единичных индикаторов, начала единичных индикаторов соединены между собой и с общим проводником, конец каждого единичного индикатора соединен с соответствующим информационным проводником, дополнительно введены коммутатор единичных индикаторов, измеритель сопротивления единичных индикаторов, N блоков памяти единичных индикаторов, количество N которых соответствует количеству единичных индикаторов, N регистров считывания единичных индикаторов, N блоков выбора максимальных значений последовательных данных, блок выбора максимального значения параллельных данных, регистр максимального значения данных, блок формирования потока передаваемых данных, блок передачи данных, антенна передачи данных, таймер периодов опроса, таймер запуска цикла, блок управления, блок считывания и индикации данных, антенна приема данных, антенна передачи запуска цикла, антенна приема запуска цикла, компаратор и блок запуска цикла, причем входы коммутатора единичных индикаторов соединены с информационными проводниками единичных индикаторов, а выход соединен с первым входом измерителя сопротивления единичных индикаторов, второй вход которого соединен с общим проводником, выход измерителя сопротивления единичных индикаторов соединен с информационными входами N блоков памяти единичных индикаторов, выходы N блоков памяти единичных индикаторов соединены с информационными входами N регистров считывания единичных индикаторов, входы N регистров считывания единичных индикаторов соединены с блоком формирования потока передаваемых данных непосредственно, а с блоком выбора максимального значения параллельных данных через N блоков выбора максимальных значений последовательных данных, вход регистра максимального значения данных соединен с выходом блока выбора максимального значения параллельных данных, а выход с входом блока формирования потока передаваемых данных, выход блока формирования потока передаваемых данных через блок передачи данных соединен с антенной передачи данных, таймер периодов опроса через таймер запуска цикла соединен с управляющим входом запуска цикла блока управления, управляющие выходы блока управления соединены с входом коммутатора единичных индикаторов, входами выбора N блоков памяти единичных индикаторов, входами записи N блоков памяти единичных индикаторов, входами записи N регистров считывания единичных индикаторов, входами считывания N регистров считывания единичных индикаторов и входом регистра максимального значения данных, антенна приема данных соединена с входом блока считывания и индикации данных, выход которого соединен с антенной передачи запуска цикла, антенна приема запуска цикла через компаратор соединена с входом блока запуска цикла, выход которого соединен с управляющим входом принудительного включения таймера запуска цикла.
На чертеже представлена конструкция устройство измерения направления блуждающих токов в зоне пролегания подземных трубопроводов.
Устройство содержит единичные индикаторы 1, выполненные из того же материала, что и подземные трубопроводы, имеющие одинаковую площадь поперечного сечения и расположенные равномерно через определенный угол по диаметрам окружности круговой внешней рамки 2 единичных индикаторов с радиусом, равным длине единичного индикатора 1, общий 3 и информационный 4 проводники.
Начала единичных индикаторов 1 расположены в центре круговой внешней рамки 2 единичных индикаторов 1, концы единичных индикаторов 1 расположены на окружности круговой внешней рамки 2 единичных индикаторов 1, начала единичных индикаторов 1 соединены между собой и с общим 3 проводником, конец каждого единичного индикатора 1 соединен с соответствующим информационным 4 проводником.
Коммутатор 5 единичных индикаторов размещен непосредственно рядом с круговой внешней рамкой 2 единичных индикаторов 1. Измеритель сопротивления 6 единичных индикаторов, N блоков памяти 7 единичных индикаторов, количество N которых соответствует количеству единичных индикаторов 1, N регистров считывания 8 единичных индикаторов.
N блоков выбора максимальных значений 9 последовательных данных, блок выбора максимального значения 10 параллельных данных, регистр максимального значения 11 данных, блок формирования 12 потока передаваемых данных, блок передачи 13 данных, антенна передачи 14 данных.
Таймер периодов 15 опроса, таймер запуска 16 цикла, блок управления 17. Блок считывания и индикации 18 данных, антенна приема 19 данных, антенна передачи запуска 20 цикла. Антенна приема запуска 21 цикла, компаратор 22, блок запуска 23 цикла.
Входы коммутатора 5 единичных индикаторов соединены с информационными проводниками единичных индикаторов, а выход соединен с первым входом измерителя сопротивления 6 единичных индикаторов, второй вход которого соединен с общим проводником.
Выход измерителя сопротивления 6 единичных индикаторов соединен с информационными входами N блоков памяти 7 единичных индикаторов.
Выходы N блоков памяти 7 единичных индикаторов соединены с информационными входами N регистров считывания 8 единичных индикаторов, входы N регистров считывания 8 единичных индикаторов соединены с блоком формирования 12 потока передаваемых данных непосредственно, а с блоком выбора максимального значения 10 параллельных данных через N блоков выбора максимальных значений 9 последовательных данных.
Вход регистра максимального значения 11 данных соединен с выходом блока выбора максимального значения 10 параллельных данных, а выход с входом блока формирования 12 потока передаваемых данных.
Выход блока формирования 12 потока передаваемых данных через блок передачи 13 данных соединен с антенной передачи 14 данных.
Таймер периодов 15 опроса через таймер запуска 16 цикла соединен с управляющим входом запуска цикла блока управления 17,
Управляющие выходы блока управления 17 соединены с входом коммутатора 5 единичных индикаторов, входами выбора N блоков памяти 7 единичных индикаторов, входами записи N блоков памяти 7 единичных индикаторов, входами записи N регистров считывания 8 единичных индикаторов, входами считывания N регистров считывания 8 единичных индикаторов и входом регистра максимального значения 11 данных.
Антенна приема 19 данных соединена с входом блока считывания и индикации 18 данных, выход которого соединен с антенной передачи запуска 20 цикла.
Антенна приема запуска 21 цикла через компаратор 22 соединена с входом блока запуска 23 цикла, выход которого соединен с управляющим входом принудительного запуска таймера запуска 16 цикла.
Устройство работает следующим образом.
Круговая внешняя рамка 2 единичных индикаторов 1 размещается в районе пролегания подземного трубопровода, причем выдерживается ориентация по направлению вертикально вверх относительно поверхности земли. Такое размещение обеспечивает определение угла направления каждого единичного индикатора 1 относительно горизонтальной плоскости.
Угол относительного направления каждого единичного индикатора 1 определяется количеством единичных индикаторов 1. Так при 24 единичных индикаторах угол относительного направления каждого единичного индикатора 1 составляет 15 градусов относительно соседнего единичного индикатора 1. Увеличением количества единичных индикаторов 1 и их направлением достигается повышение точности определения направления протекания блуждающих токов относительно защищаемого подземного трубопровода.
На единичные индикаторы 1 действуют различные факторы, приводящие к коррозии, включая воздействие блуждающих токов от различного электрооборудования и электрического транспорта, находящегося в зоне залегания подземных трубопроводов.
Эти внешние воздействия влияют на подземный трубопровод и, соответственно, на единичные индикаторы 1, расположенные во всех направлениях относительно защищаемого подземного трубопровода.
Учитывая, что эти поля, как правило, оказывают неравномерные воздействия в различных направлениях относительно трубопровода, часто носят местный характер, что приводит к неравномерности корродирования по поверхности подземного трубопровода и к значительным местным повреждениям его стенок.
При этом единичные индикаторы 1, располагаемые под различными углами относительно защищаемого подземного трубопровода, обеспечивают мониторинг воздействия блуждающих токов и коррозии по направлениям единичных индикаторов 1.
Этим обеспечивается наиболее полный мониторинг воздействия блуждающих токов и коррозии по всем направлениям протекания блуждающих токов от различного электрооборудования и электрического транспорта, находящегося в зоне залегания подземных трубопроводов.
Единичные индикаторы 1 выполнены в виде проволок одинакового сечения из того же материала, что и подземный трубопровод.
В зависимости от направления протекания наиболее значительных блуждающих токов и под действием коррозии снижается сечение и возрастает сопротивление в первую очередь именно тех единичных индикаторов 1, направление которых совпадает с направлением протекания наиболее значительных блуждающих токов.
При возрастании сопротивления единичных индикаторов 1 его значение замеряется между общими 3 и информационным 4 проводниками устройства. Направление единичного индикатора 1 указывает на направление протекания наиболее значительных блуждающих токов и наибольшего действия коррозии.
Коммутатор 5 единичных индикаторов по сигналам от блока управления 17 подключает к измерителю сопротивления 6 единичных индикаторов поочередно единичные индикаторы 1. На выходе измерителя сопротивления 6 единичных индикаторов формируется сигнал, пропорциональный сопротивлению каждого единичного индикатора и подается на N блоков памяти 7 единичных индикаторов 1, количество N которых соответствует количеству единичных индикаторов 1. Запись значений в N блоков памяти 7 единичных индикаторов производится по управляющему сигналу записи блока управления 17. В результате в N блоков памяти 7 единичных индикаторов 1 хранятся значения сопротивлений за все времени эксплуатации подземного трубопровода.
По управляющему сигналу перезаписи блока управления 17 последовательность данных по каждому единичному индикатору 1 из N блоков памяти 7 единичных индикаторов передается в N регистров считывания 8 единичных индикаторов. Затем последовательность данных на интервале обработки по каждому единичному индикатору 1 передается на N блоков выбора максимальных значений 9 последовательных данных, которые выбирают максимальное значение из последовательности данных.
Блок выбора максимального значения 10 параллельных данных производит выбор максимального значения, соответствующее сопротивлению наиболее подверженного коррозии единичного индикатора 1. Это значение записывается в регистр максимального значения 11 данных. В результате в регистре максимального значения 11 данных выделяются значения сопротивления наиболее подверженного коррозии единичного индикатора 1.
Данные N регистров считывания 8 единичных индикаторов записываются в блок формирования 12 потока передаваемых данных, куда из регистра максимального значения 11 данных добавляется значение сопротивления наиболее подверженного коррозии единичного индикатора 1.
Данные из блока формирования 12 потока передаваемых данных через блок передачи 13 данных передаются на антенну передачи 14 данных.
Блок считывания и индикации 18 данных выполнен переносным. В процессе измерения оператор приближает блок считывания и индикации 18 данных с антенной передачи запуска 20 цикла к антенне приема запуска 21 цикла. В результате сигнал от антенны передачи запуска 20 цикла по радиоканалу поступает на антенну приема запуска 21 цикла, затем компаратор 22 и блок запуска 23 цикла. В результате блок запуска 23 цикла вырабатывает сигнал запуска, поступающий на управляющий вход принудительного запуска таймера запуска 16 цикла. В результате запускается процесс измерения величины и направления блуждающих токов и данные через антенну приема 19 данных поступают на блок считывания и индикации 18 данных.
Блок считывания и индикации 18 данных графически отображает размещение единичных индикаторов и по каждому единичному индикатору показывает степень коррозии. Также данные по каждому индикатору приводятся в табличном виде на экране блока считывания и индикации 18 данных.
Запуск циклов генерируются таймером периодов 15 опроса через таймер запуска 16 цикла по управляющему входу блока управления 17. В результате обеспечивается периодичность измерения величины и направления блуждающих токов.
Таким образом, устройство обеспечивает измерение и фиксацию направления наибольшего коррозионного воздействия под действием блуждающих токов, измерение и отображение динамики направления и интенсивности коррозионных процессов для обеспечения принятия превентивных мер по предотвращению аварийных ситуаций и повышению надежности газоснабжения потребителей.