ИМПУЛЬСНАЯ СТАНЦИЯ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Полезная модель относится к области защиты от коррозии подземных металлических сооружений.
Известно устройство (Ткаченко В.Н. Электрохимическая защита трубопроводов/Учебное пособие. Волгоград: НП ИПД «Авторское перо», 2005; с.134), предназначенное для катодной защиты подземных металлических сооружений от электрохимической коррозии и содержащее понижающий трансформатор, управляемый выпрямитель, блок управления, выход выпрямителя плюсом подключен к аноду, а минусом к трубопроводу (катоду). Блоком управления подается команда о формировании управляющего импульса, который тут же поступает на управляющий электрод тиристора, тем самым изменяется ток, поступающий в нагрузку.
Недостатками данной станции являются относительно низкие значения коэффициента мощности и КПД, высокий коэффициент пульсаций выходного напряжения и большие массогабаритные показатели.
Известно также устройство катодной защиты (Ткаченко В.Н. Электрохимическая защита трубопроводов/Учебное пособие. Волгоград: НП ИПД «Авторское перо», 2005; с.135), включающее в себя: управляемый выпрямитель, инвертор, высокочастотный понижающий трансформатор, силовые диоды на выходе.
Недостатком этого устройства является то, что оно не учитывает временные характеристики нарастания поляризации и ее спада, следовательно, из сети потребляется большая мощность, что приводит к повышенному энергопотреблению.
Наиболее близким к предлагаемой модели является устройство (Patent US 6224742 B1, опубл. 01.05.2001; Fig.6), содержащее выпрямитель, плюсовой вход которого через силовой транзистор подключен к аноду, а минусовой через датчик тока - к подземному сооружению, силовой диод, включенный встречно параллельно выходу, и регулятор переменного напряжения, включенный между сетью и выпрямителем, при этом сигнал с выхода датчика тока является входным для системы управления регулятора.
Недостатками данного устройства является отсутствие информации о потенциале сооружения, и, как следствие, невозможность адекватного контроля процесса поляризации. Наличие регулятора в цепи переменного напряжения приводит к ухудшению показателей качества входной электрической энергии и соответствующему росту электрических потерь.
Задача настоящей полезной модели заключается в реализации процесса защиты подземных сооружений методом катодной поляризации на основе применения импульсного тока за счет раздельного регулирования амплитуды и скважности импульсов тока, что обеспечивает сокращение энергозатрат (уменьшение энергопотребления) при высоких показателях качества потребляемой электрической энергии.
Поставленная задача достигается тем, что импульсная станция катодной защиты подземных сооружений, содержащая выпрямитель, плюсовой вход которого через силовой транзистор подключен к плюсовому выводу, а минусовой через датчик тока - к минусовому выводу, силовой диод, включенный встречно параллельно выходу, дополнительно снабжена управляемым преобразователем постоянного напряжения, включенным на выходе выпрямителя, и контроллером, на один вход которого поступает информация о потенциале сооружения, а другой соединен с выходом датчика тока, первый выход контроллера связан с управляющим входом транзистора, а второй подключен к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом на Фиг.1, где представлена импульсная станция катодной защиты подземных сооружений. Здесь 1 - выпрямитель; 2 - транзистор; 3 - датчик тока; 4 - силовой диод; 5 - управляемый преобразователь постоянного напряжения; 6 - контроллер; 7, 8 - информационные входы контроллера; 9, 10 - выходы контроллера, 11 - датчик потенциала сооружения.
Импульсная станция для катодной защиты содержит выпрямитель 1, плюсовой вход которого через силовой транзистор 2 подключен к плюсовому выводу, а минусовой через датчик тока 3 - к минусовому выводу, силовой диод 4, включенный встречно параллельно выходу, управляемый преобразователь постоянного напряжения 5, включенный на выходе выпрямителя 1, и контроллер 6, на один вход 7 которого поступает информация с датчика потенциала сооружения 11, а другой 8 соединен с выходом датчика тока 3, первый выход 9 контроллера 6 связан с управляющим входом транзистора 2, а второй 10 подключен к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения 5.
Устройство работает следующим образом. Схема реализует импульсный способ катодной защиты. Формирование отрицательных импульсов, подаваемых на защищаемое сооружение, осуществляется выпрямителем 1, транзистором 2 и управляемым преобразователем постоянного напряжения 5. В устройстве используется два контура регулирования, реализуемых в контроллере 6. Первый его выход 9 связан с управляющим входом транзистора 2, с помощью которого изменяется частота и длительность импульсов. Второй выход 10 контроллера 6 подключен к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения 5, который формирует амплитуду импульсов. На вход 7 контроллера 6 поступает информация с датчика потенциала сооружения 11 (например, с помощью подключенного к нему медно - сульфатного электрода сравнения, размещенного в точке дренажа (точки подключения к сооружению)). На вход 8 приходит сигнал с выхода датчика тока 3.
Контроллер 6 в зависимости от значения потенциала, формирует сигнал определенного периода, который далее подается на управляющий вход транзистора 2, в результате чего импульсный ток поступает в нагрузку (сооружение). Контроллер обеспечивает режим стабилизации защитного потенциала, изменяя частоту и длительность импульсов таким образом, чтобы обеспечить управление процессом поляризации с максимальным эффектом энергосбережения.
Второй контур регулирования необходим для стабилизации амплитуды импульсов. В случаях уменьшения сопротивления изоляции возникает ситуация, когда первый контур не в состоянии обеспечить защиту сооружения (например, газопровода на заданном протяжении). В этом случае второй контур обеспечивает повышение и стабилизацию амплитуды импульсов катодного тока до уровня, обеспечивающего необходимый защитный потенциал.
Наличие двух независимых контуров регулирования позволяет контролировать возникновения процесса наводораживания металла сооружения.
Таким образом, предлагаемая модель обеспечивает защиту подземных сооружений во всем диапазоне изменения параметров работы катодной защиты с минимальным потреблением электроэнергии.
Экономия электроэнергии определяется отношением временного промежутка между импульсами (Т-τ) к периоду Т следования импульсов, где τ - длительность импульса.