УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ МНОГОНИТОЧНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

2002109615
11 Устройство для катодной защиты многониточных трубопроводов Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для катодной защиты многониточных трубопроводов от электрохимической (почвенной) коррозии. Известны различные устройства для катодной защиты (УКЗ) многониточных трубопроводов. Наиболее распространенными из них являются УКЗ, используемые по одному для каждого трубопровода (В.И. Глазков, A.M. Зиневич, В.Г. Котик, К.И. Никольский, И.В. Стрижевский. Защита от коррозии протяженных металлических сооружений. Справочник. М., Недра. 1969.; В. Бекман. Катодная защита. Справочник. М., Металлургия. 1992). Они содержат один однофазный источник постоянного напряжения, отрицательный выход которого подсоединен к отдельному трубопроводу, а положительный выход - к отдельному анодному заземлителю. Недостатками этих устройств являются следующие: 1)наличие одного УКЗ, содержащего один однофазный источник постоянного напряжения, которое можно использовать для катодной защиты одного отдельного трубопровода; 2)необходимость установки и использования нескольких УКЗ для катодной защиты многониточных трубопроводов, причем количество таких УКЗ должно соответствовать количеству отдельных защищаемых трубопроводов, что увеличивает затраты на строительство трубопроводов и усложняет техническое обслуживание системы катодной защиты многониточных трубопроводов; 3)необходимость установки и эксплуатации нескольких анодных заземлителей, количество которых должно соответствовать количеству УКЗ, используемых для защиты многониточного трубопровода, что также увеличивает затраты на строительство трубопроводов и усложняет техническое обслуживание системы катодной защиты многониточных трубопроводов. ч Известно также устройство для защиты многониточных трубопроводов, содержащее УКЗ и блок совместной защиты (БСЗ). (В,И, Глазков, A.M. Зиневич, В.Г. Котик, К.И. Никольский, И.В. Стрижевский. Защита от коррозии протяженных металлических сооружений. Справочник. М., Недра. 1969). УКЗ содержит один однофазный источник постоянного напряжения. Положительный выход источника постоянного напряжения УКЗ подсоединен к одному, общему для всех трубопроводов, анодному заземлителю, а отрицательный выход, через дополнительный БСЗ, имеющий необходимое количество каналов - к отдельным трубопроводам. БСЗ представляет собой многоканальное устройство, каждый канал которого состоит из последовательно соединенного вентильного элемента (например, полупроводникового диода) и мощного проволочного резистора. Предусмотрена возможность независимого изменения сопротивления резисторов в каждом канале. Недостатками этого типа устройств являются следующие: 1) из-за различного сопротивления изоляции отдельных трубопроводов защитные токи, необходимые для поддержания необходимых защитных потенциалов на отдельных трубопроводах, имеют неодинаковые значения. Поскольку защитные токи отдельных трубопроводов устанавливаются выбором сопротивлений резисторов каналов БСЗ, то на этих резисторах выделяется активная (тепловая) мощность, что приводит к значительному бесполезному расходу электроэнергии системой защиты трубопроводов; 2) взаимная зависимость защитных потенциалов отдельных трубопроводов из-за перетекания защитных токов через перемычки, входящие в систему трубопроводов. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство электрохимической защиты многониточных магистральных трубопроводов (Заявка на изобретение .№2001107995/09 (008682) от 28.03.2001г.), принятое в качестве прототипа. Ч к фазам А, В и С трехфазной сети. Отрицательные выходы каждого источника соединены с отдельными защищаемыми трубопроводами, а положительные выходы каждого источника соединены вместе и подключены к анодному заземлителю. При таком включении отдельные трубопроводы оказываются соединенными по схеме «звезда. Причины, препятствующие получению требуемого технического результата по прототипу, следующие: -ввиду наличия гальванической связи между отдельными трубопроводами и необходимости, в общем случае, установления различных защитных токов для отдельных трубопроводов существует взаимозависимость между защитными токами и, следовательно, защитными потенциалами отдельных трубопроводов, что не позволяет оптимизировать защитные токи и защитные потенциалы отдельных трубопроводов; -возможность защиты только трех (и кратных трем) трубопроводов, подсоединенных равномерно к каждому однофазному источнику постоянного напряжения. При ином количестве трубопроводов и неравномерном подключении их к источникам постоянного напряжения возникает перекос защитных токов трубопроводов, характерный для соединения типа «звезда и ухудщение качества защиты трубопроводов. - - необходимость подведения для питания устройства трехфазного напряжения, что не всегда возможно на практике и ограничивает область применения устройства. Задача, на рещение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит в том, чтобы устранить указанные выще недостатки и создать устройство, обеспечивающее более эффективную защиту от электрохимической коррозии многониточных трубопроводов при экономичном энергопотреблении путем: 1)использования в УКЗ нескольких источников постоянного напряжения;
-/096/
W 3)полной развязки и независимого протекания защитного тока через каждый отдельный трубопровод (из системы многониточного трубопровода) при отсутствии зависимости между защитными потенциалами отдельных Трубопроводов; 4)возможности защиты любого числа отдельных трубопроводов, входящих в систему многониточного трубопровода. Сущность заявляемой полезной модели состоит в том, что предложено устройство для катодной защиты многониточных трубопроводов, содержащие однофазные источники постоянного напряжения, к отрицательному выходу каждого источника присоединен отдельный трубопровод. Заявляемое устройство снабжено вентильными элементами, включенным в прямом направлении. Вход каждого из вентильных элементов подключен к положительному выходу одного из источников постоянного напряжения, а выходы этих вентильных элементов соединены вместе и подключены к анодному заземлителю. Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемой полезной модели: -устройство для катодной защиты многониточных трубопроводов содержит однофазные источники постоянного напряжения; -к отрицательному выходу каждого из источников постоянного напряжения присоединен отдельный трубопровод. Отличие заявляемого устройства от прототипа состоит в том, что заявляемое устройство снабжено вентильными элементами, включенными в прямом направлении, вход каждого из вентильных элементов подключен к положительному выходу одного из источников постоянного напряжения, а выходы соединены вместе и подключены к анодному заземлителю. Сущность полезной модели поясняется чертежом (рис. 1), где изображена структурная схема предлагаемого устройства. у Устройство содержит однофазные источники постоянного напряжения 1 и вентильные элементы 2. К выходам вентильных элементов 2, объединенным вместе, подсоединен анодный заземлитель 3, общий для всех источников. К отрицательным выходам каждого источника постоянного напряжения 1 присоединены отдельные защищаемые трубопроводы 4. Устройство работает следующим образом. Однофазное переменное напряжение промыщленной частоты 50Гц поступает на вход источников постоянного напряжения 1, где понижается до необходимой величины и далее выпрямляется. Выходы источников постоянного напряжения гальванически развязаны со входами. Положительное напряжение с каждого источника 1 поступает на вентильный элемент 2, включенный в прямом направлении. Выходы вентильных элементов 2 соединены вместе и присоединены к анодному заземлителю 3, общему для системы многониточных трубопроводов. Отрицательное напряжение с выходов источников постоянного напряжения 1 поступает на защищаемые трубопроводы 4, входящие в систему многониточного трубопровода. Для установления необходимого защитного потенциала на отдельных трубопроводах предусмотрено независимое раздельное регулирование выходного напряжения каждого источника питания 1, входящего в устройство катодной защиты. Сущность отсутствия взаимосвязи между защитными токами и, следовательно, защитными потенциалами на отдельных трубопроводах, входящих в систему многониточных трубопроводов поясняется чертежом (рис. 2), где изображена эквивалентная схема выходных цепей предлагаемого устройства. На рис. 2 для примера изображено устройство защиты трех трубопроводов, входящих в систему многониточных трубопроводов. i VDl, VD2, VD3 - вентильные элементы, включенные в прямом направлении в цепях положительных напряжений; RKIJ к2 RKS  сопротивления соединительных кабелей, присоединяемых к каждому отдельному трубопроводу; Каз - переходное сопротивление анодного заземлителя; Rrb  RTS - продольные сопротивления трубопроводов; Rnb Rn2 Rn3 - переходные сопротивления между трубопроводами и анодным заземлителем; 1ть 1x2, 1тз - защитные токи, создаваемые источниками постоянного напряжения. Из рис. 2 видно, что ток  трубопровода 1 протекает по цепи: положительный выход источника постоянного напряжения Е1, вентильный элемент VD1, соединительный кабель (имеющий сопротивление RKI), анодный заземлитель (Каз), через переходное сопротивление Кпь трубопровод 1 (имеющий сопротивление ), отрицательный выход источника постоянного напряжения Е1, не ответвляясь в цепи других трубопроводов (2 и 3). Защитный ток 1т2 трубопровода 2 протекает по цепи: положительный выход источника постоянного напряжения Е2, вентильный элемент VD2, соединительный кабель (имеющий сопротивление Кк2), анодный заземлитель (Ras) через переходное сопротивление Rn2, трубопровод 2 (имеющий сопротивление Кт2), отрицательный выход источника постоянного напряжения Е2, не ответвляясь в цепи других трубопроводов (1 и 3). Защитный ток l трубопровода 3 протекает по цепи: положительный выход источника постоянного напряжения ЕЗ, вентильный элемент VD3, соединительный кабель (имеющий сопротивление RKS), анодный заземлитель (Ras), через переходное сопротивление Rn2, трубопровод 3 (имеющий сопротивление RT-S), отрицательный выход источника постоянного напряжения ЕЗ, не ответвляясь в цепи других трубопроводов (1 и 2).
Предложенное устройство позволило:
1)использовать для защиты многониточного трубопровода одно устройство катодной защиты, содержащее необходимое число однофазных источников постоянного напряжения;
2)осуществлять питание устройства катодной защиты от однофазной сети переменного тока (220В) промышленной частоты 50Гц за счет использования вентильных элементов для развязки защитных токов отдельных трубопроводов;
3)обеспечить независимое протекание защитного тока для каждого трубопровода при отсутствии взаимозависимости между защитными потенциалами отдельных трубопроводов, входящих в систему многониточного трубопровода;
4)обеспечить экономичное потребление электрической энергии системой защиты многониточного трубопровода за счет возможности независимой установки оптимальных защитных токов каждого отдельного трубопровода;
5)защитить от электрохимической (почвенной) коррозии любое количество трубопроводов, входящих в систему многониточного трубопровода за счет питания источников постоянного напряжения от однофазной сети.