МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ДАТЧИК КОРРОЗИИ ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

Полезная модель относится к области защиты от коррозии и может быть использована для определения коррозионного состояния подземных трубопроводов и оценки эффективности их защиты.
Известны датчики скорости коррозии подземных металлических сооружений, представляющие собой гибкую печатную плату на полиэтиленовой подложке, где чувствительным элементом служит полоска стальной фольги шириной 10 мм, толщиной 0,1 мм и общей длиной 7 м. (Ю.Н.Михайловский, А.И.Маршаков, В.Э.Игнатенко, М.А.Петрушин, Н.А.Петров, В.М.Буховцев. Контроль коррозионного состояния подземных трубопроводов с помощью резисторных датчиков. «Защита металлов», том 36, №6, с.636-641, М., 2000).
Основными недостатками этих датчиков являются низкая точность измерения, невысокая надежность и зависимость измерений от температуры грунта.
Известен блок индикаторов скорости коррозии подземных металлических сооружений, который содержит не менее трех индикаторов скорости коррозии различной толщины (0.3 мм, 0,4 мм, 0,5 мм) и шириной не более 2-х мм, присоединенных одним концом к контрольной (контактной) пластине. Индикаторы и контрольная пластина изготовлены из того же материала, что и подземные металлические сооружения (трубопроводы). Индикаторы расположены на расстоянии не менее 3-х мм друг от друга. К контрольной пластине и противоположным концам индикаторов присоединены контрольные проводники с указателями толщины индикаторов скорости коррозии. Внутренняя поверхность индикаторов скорости коррозии изолирована антикоррозионным покрытием. Блок индикаторов скорости коррозии и контрольная пластина вмонтированы в диэлектрический корпус. Контрольная пластина присоединена к подземному металлическому сооружению (трубопроводу). Путем периодического измерения электропроводимости цепи между трубопроводом и каждым из индикаторов скорости коррозии определяется момент разрушения индикаторов (патент РФ №2161789, кл. G01N 17/00, 27/30, 2001 г. «Блок индикаторов скорости коррозии подземных металлических сооружений»).
Основными недостатком блока индикаторов является низкая точность определения коррозии подземных металлических сооружений.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является датчик скорости коррозии подземных металлических сооружений, который содержит диэлектрический корпус с вмонтированной в него контактной пластиной. К контактной пластине присоединены одним концом единичные индикаторы из того же материала, что и подземные металлические сооружения, а другие концы этих индикаторов закреплены в противоположной стороне корпуса. К единичным индикаторам и к контактной пластине присоединены одним концом контрольные проводники, на других концах которых расположены указатели единичных индикаторов. (Свидетельство на полезную модель РФ №33229, кл. G01N 17/00, 2003 г. «Датчик скорости коррозии подземных металлических сооружений»).
Недостатком датчика скорости коррозии подземных металлических сооружений является низкая точность измерения, невысокая надежность и зависимость измерений от температуры грунта.
Целью полезной модели является повышение точности измерения, снижение зависимости измерений от температуры грунта, повышение надежности работы устройства.
Поставленная цель достигается тем, что в многоканальном датчике коррозии подземных трубопроводов, содержащим диэлектрический корпус, с вмонтированным измерительным модулем, выполненным из того же материала, что и подземные металлические сооружения, контрольные проводники, измерительный модуль выполнен в виде N пластин различного сечения с размещенными на них N выходными обмотками и объединяющего магнитопровода с входной обмоткой и дополнительно введены генератор синусоидального напряжения, таймер, N усилителей, N полосовых фильтров третьей гармоники и N полосовых фильтров пятой гармоники по отношению к частоте синусоидального генератора, N выпрямителей третьей и N выпрямителей пятой гармоники, N сглаживающих фильтров третьей и N сглаживающих фильтров пятой гармоники, N сумматоров, N управляемых ключей и N запоминающих ячеек, причем вход генератора синусоидального напряжения подсоединен к таймеру, а выход к входной обмотке измерительного модуля, N выходных обмоток измерительного модуля через N усилителей подсоединены ко входам N полосовых фильтров третьей и N полосовых фильтров пятой гармоники по отношению к частоте синусоидального генератора, первый вход каждого из N сумматоров через N сглаживающих фильтров и N выпрямителей третьей гармоники подсоединены к выходам N полосовых фильтров третьей гармоники, а второй вход через N сглаживающих фильтров и N выпрямителей пятой гармоники подсоединены к выходам N полосовых фильтров пятой гармоники, выходы N сумматоров через N управляемых ключей и N запоминающих ячеек подсоединены к контрольным проводникам диэлектрического корпуса, управляющие входы N управляемых ключей подсоединены к выходу таймера.
На фигуре представлена структура многоканального датчика коррозии подземных трубопроводов.
Многоканальный датчик коррозии подземных трубопроводов содержит диэлектрический корпус 1, с вмонтированным измерительным модулем 2, выполненным из того же материала, что и подземные металлические сооружения, контрольные проводники 3, N пластин различного сечения 4 измерительного модуля, N выходных обмоток 5, объединяющий магнитопровод 6, входная обмотка 7, генератор синусоидального напряжения 8, таймер 9, N усилителей 10, N полосовых фильтров третьей гармоники 11, N полосовых фильтров пятой гармоники 12 по отношению к частоте синусоидального генератора, N выпрямителей третьей 13 и N выпрямителей пятой 14 гармоники, N сглаживающих фильтров третьей 15 и N сглаживающих фильтров пятой 16 гармоники, N сумматоров 17, N управляемых ключей 18 и N запоминающих ячеек 19.
Многоканальный датчик коррозии подземных трубопроводов работает следующим образом.
Диэлектрический корпус 1 многоканального датчика коррозии подземных трубопроводов выполнен герметичным и в нем размещены все электронные элементы. N выходных обмоток 5 и входная обмотка 7 измерительного модуля 2 размещены в герметичном диэлектрическом корпусе 1. N пластин различного сечения 4 измерительного модуля 2, являющиеся продолжением объединяющего магнитопровода 6, вынесены за пределы диэлектрического корпуса 1.
Диэлектрический корпус 1 с вмонтированным измерительным модулем 2 помещается в грунт в районе пролегания трубопровода. При этом часть измерительного модуля 2, на которой размещены обмотки, расположена в герметичном диэлектрическом корпусе 1 и не подвержена коррозии. Другая часть, состоящая из N пластин различного сечения 4, размещена вне диэлектрического корпуса 1, контактирует с грунтом и подвержена коррозии.
По сигналу от таймера 9 с заданной периодичностью по переднему фронту импульса времени измерения запускается генератор синусоидального напряжения 8, на входную обмотку 7 измерительного модуля 2 поступает синусоидальное напряжение. Это напряжение формирует в N выходных обмотках 5 вторичное напряжение, причем искривление выходного напряжения относительно синусоиды зависит от степени магнитного насыщения пластин измерительного модуля 2. В начальный период эксплуатации степень магнитного насыщения пластин невелика, искривление выходного напряжения относительно синусоиды небольшое, и, следовательно, третья и пятая гармоники относительно частоты синусоидального генератора незначительны. С увеличением коррозии степень магнитного насыщения N пластин возрастает из-за уменьшения их поперечного сечения на величину коррозии. При этом возрастают третья и пятая гармоники, наиболее характерно отражающие искривление выходного напряжения относительно синусоиды, которые усиливаются N усилителями 10, выделяются N полосовыми фильтрами третьей гармоники 11 и N полосовыми фильтрами пятой гармоники 12 по отношению к частоте синусоидального генератора, выпрямляются на N выпрямителях третьей 13 и N выпрямителях пятой 14 гармоник сглаживаются на N сглаживающих фильтров третьей 15 и N сглаживающих фильтров пятой 16 гармоник и суммируются на N сумматорах 17. В результате на N сумматорах 17 формируются сигналы, пропорциональные величине коррозии пластин, размещенных вне диэлектрического корпуса 1 и контактирующих с грунтом. Учитывая, что измерительный модуль 2 находится в том же грунте, что и трубопровод, оценка коррозии подземного трубопровода соответствует коррозии пластин, изготовленных из того же материала, что и трубопровод.
По заднему фронту импульса времени измерения от таймера 9 происходит открытие N управляемых ключей 18, сигналы о величине коррозии записываются в N запоминающих ячейках 19 и передаются на контрольные проводники 3. Генератор синусоидального напряжения 8 завершает работу, прекращается подача синусоидального напряжения на входную обмотку 7 измерительного модуля 2. Процесс измерения заканчивается до поступления очередного импульса от таймера 9.
Таким образом, многоканальный датчик коррозии подземных трубопроводов обеспечивает повышение точности измерения, снижение зависимость измерений от температуры грунта и повышение надежности работы устройства.