Установка для контроля катодной защиты
INSTALLATION FOR CATHODIC PROTECTION CONTROL

Изобретение относится к области электрохимической защиты морских и других металлических сооружений от коррозии в морской воде.
Известна, например, установка для катодной защиты, содержащая коррозионно-индикаторный зонд (способ определения эффективности катодной защиты подземных стальных сооружений и коррозионно-индикаторный зонд для его осуществления, а.с. SU №1620506 А1, МПК C23F 13/02, публикация 15.01.1991), с помощью которого определяют полярность сооружения по отношению к образцу, концентрация кислорода на поверхности которого равна нулю, посредством имеющегося коррозионно-индикаторного зонда. Ее недостатком является необходимость использования переносного полярографа для фиксации предельного тока по кислороду с последующим сравнением его величины с измеренным значением тока катодной защиты сооружения. Таким образом, эта установка не может использоваться в автоматическом режиме в течение продолжительного времени. Кроме того, используемое для электрохимических измерений оборудование имеет высокую стоимость.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и совокупности признаков является установка для испытаний анодных заземлителей в морских условиях, принятая за прототип (патент РФ №2678942 С1, МПК G01N 17/02, публикация 04.02.2019), содержащая станцию катодной защиты, выполненную в виде регулируемого источника постоянного тока, подключенную к защищаемому сооружению, площадки заземлителей с установленными на них испытываемыми анодными заземлителями, клеммный шкаф с клеммной панелью, силовые и измерительные провода, резистивные устройства. При этом питание данной станции катодной защиты выполнено от внешнего (берегового) источника электроснабжения, а анодные заземлители расположены внутри диэлектрических экранов. При подключении станции катодной защиты к береговому источнику электроснабжения осуществляют контроль катодной защиты металлических сооружений.
Недостаток этой установки заключается в том, что с ее помощью невозможно обеспечить продолжительный автоматический контроль катодной защиты металлических сооружений, т.к. она не является автономной, а ее питание производится от берегового источника электроснабжения. Поэтому при отсутствии такого источника данное изобретение использоваться, очевидно, не может, что является его недостатком. Кроме того, эта установка имеет относительно сложное устройство из-за наличия большого количества элементов в ее составе, и поэтому она характеризуется достаточно высокой стоимостью.
Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в устранении указанных недостатков, а именно: упрощение устройства контроля катодной защиты, снижение его стоимости, а также обеспечение непрерывного автоматического и автономного режима его работы.
Поставленная задача достигается тем, что в известной установке для контроля катодной защиты, содержащей источник питания с его системой преобразования тока, электромагнитный размыкатель цепи катодной защиты, диэлектрическую рамку с закрепленными на ней испытуемыми и контрольными образцами, анодным заземлителем и электродом сравнения, силовые и измерительные кабельные линии, в отличие от него заявляемое устройство дополнительно содержит электроизмерительные приборы в виде логгеров для измерения потенциала и тока катодной защиты. Источник питания выполнен в виде солнечной панели, а система преобразования тока выполнена в виде двух последовательно соединенных между собой нерегулируемого импульсного полупроводникового преобразователя постоянного тока и регулируемого импульсного полупроводникового преобразователя постоянного тока. Выводы солнечной панели при этом соединены с питающим входом данного нерегулируемого импульсного преобразователя постоянного тока. Электропитание катушки электромагнитного размыкателя выполнено от этого нерегулируемого импульсного преобразователя постоянного тока через схему задержки. Выход нерегулируемого импульсного преобразователя постоянного тока также соединен с питающим входом регулируемого импульсного преобразователя постоянного тока, минусовой выход которого электрически соединен с испытуемыми образцами через калиброванные резисторы, а плюсовой его выход соединен через переключающий контакт электромагнитного размыкателя с нерастворимым анодом. Реле-размыкатель выполнено, в частном случае, по типу SRD-12VDC-SL-A, а солнечная батарея выполнена по типу SDM-500.
Благодаря тому, что предложенная установка для контроля катодной защиты выполнена в компактно-модульном (переносном) исполнении, достигается существенное упрощение ее конструкции, а также снижение ее стоимости. Благодаря тому, что предложенная установка содержит малое число элементов, она характеризуется большей надежностью, долговечностью и практически не нуждается в обслуживании, что является дополнительным преимуществом заявляемой установки.
Заявляемая установка для контроля катодной защиты реализуется посредством схемы, изображенной на фиг. 1 - Схема контроля катодной защиты.
Заявляемая установка для контроля катодной защиты (фиг. 1) содержит солнечную панель (1), полупроводниковый импульсный преобразователь постоянного тока ИППТ (2) с нерегулируемым выходом 12 В, полупроводниковый импульсный преобразователь постоянного тока ИППТ (3) с регулируемым выходом 0,5…2,5 В, реле-размыкатель (4) цепи "анод - защищаемый объект", схему задержки (5) подачи напряжения на реле-размыкатель (4), прибор для измерения потенциалов испытуемых катодных образцов - логгер (6) и электрод сравнения (7). Питание ИППТ (2) выполнено от солнечной панели (1). Выход ИППТ (2) соединен с входом схемы задержки (5) и с входом ИППТ (3). Напряжение с выхода данной схемы задержки (5) с задержкой 5…7 мин подается на катушку реле-размыкателя (4).
Минус с выхода ИППТ (3) соединен с каждым испытуемым образцом (8…11) через каждый соответствующий калиброванный резистор (12…15), а плюс его соединен с анодом (16) через замыкающий контакт (17) реле-размыкателя (4), катушка которого подключена к выходу схемы задержки (5). ИППТ (3) при этом служит для регулирования выходного тока. Анод (16), испытуемые (8…11) и контрольные (18…21) образцы, подверженные естественной коррозии, закреплены на диэлектрической рамке (22).
Потенциометр - логгер (6), подключаемый между электродом сравнения (7) и, соответственно, выводом каждого испытуемого образца (8…11), служит для контроля и записи катодных потенциалов данных испытуемых образцов (8…11). Амперметр - логгер (23), подключаемый поочередно в разрывы цепей между калиброванными резисторами (12…15) и испытуемыми образцами (8…11) соответственно, служит для контроля протекающего тока через каждый данный образец (8…11). Информация о величинах потенциалов и токов также может передаваться дистанционно (не показано).
3
2
Заявляемая установка для контроля катодной защиты, работающая параллельно с основной схемой катодной защиты защищаемого от коррозионного разрушения объекта, функционирует следующим образом. С наступлением светлого времени суток при достижении на выходе солнечной панели (1) нижнего значения напряжения (3,0 В) работы ИППТ (2) формирует выходное напряжение 12 В, схема задержки (5), предназначенная для стабилизации работы схемы катодной защиты в периоды включения и отключения (предотвращение эффекта "дребезга") начинает отсчет времени задержки подачи напряжения на катушку реле-размыкателя (4). По истечении заданного времени задержки реле-размыкатель (4) включается и через его замыкающий контакт (17) напряжение подается на нерастворимый анод (16). При этом образцы (8…11) оказываются под катодной защитой до наступления темного времени суток, при котором происходит отключение питания из-за прекращения работы солнечной панели (1). В отсутствии катодной защиты в темное время суток защищаемый объект и испытуемые образцы (8…11) заявляемого устройства от агрессивного воздействия морской среды предохраняются за счет сформировавшихся на их металлических поверхностях солевых катодных отложений, состоящих из карбоната кальция СаСО и гидроксида магния Mg(OH).
Для измерения токов через испытуемые образцы (8..11) в разрыв цепей между калиброванными резисторами (12…15) и данными испытуемыми образцами (8…11) могут подключаться логгеры-измерители тока; а для измерения защитного потенциала каждого из испытуемых образцов (8…11) может подключаться логгер-измеритель напряжения, плюсовой контакт которого при этом подключают к электроду сравнения, выполненному по методике ВСН 39-84 (катодная защита).
Устройство контроля катодной защиты работает параллельно с основной схемой катодной защиты морских сооружений с их питанием от солнечной батареи (1), марка металла испытуемых образцов (8…11) соответствует марке металла сооружения, находящегося под катодной защитой.
Благодаря тому, что источник питания выполнен в виде солнечной панели, а также тому, что защита объекта от коррозии обеспечивается круглосуточно, как в светлое время суток, так и в темное время суток - за счет солевых катодных отложений, достигается непрерывный автоматический и автономный режим работы заявляемой установки.