ВЫПРЯМИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО УСТАНОВКИ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ

Полезная модель относится к средствам электрохимической защиты металлических подземных сооружений от коррозии, в частности к выпрямительному устройству станции катодной защиты, может использоваться для защиты газопроводов, нефтепроводов, объектов коммунального хозяйства и т.д.
Известен способ раздельной катодной защиты параллельных подземных трубопроводов по а.с. №1705410, G23Р 13/00, 1992, за счет генерирования постоянного тока между каждым трубопроводом и его анодным заземлением с использованием индивидуальных выпрямителей. Согласно данному способу, для предотвращения разрушения трубопровода при прекращении эксплуатации его индивидуального выпрямителя электрически размыкают цепь катодной защиты этого выпрямителя. В качестве автомата защиты от перегрузки используют магнитный пускатель с датчиком обратной связи по току. Недостатком является сложность контроля за индивидуальными выпрямителями многониточных систем параллельных трубопроводов, отсутствие системы резервной защиты трубопровода, что в целом отражается на надежности катодной защиты.
В источнике питания системы катодной защиты от коррозии корпусов судов по патенту РФ на изобретение №1396637, C23F 13/00, 1999, использован выпрямитель с блоком защиты от перегрузок. Источник питания снабжен устройством автоматического включения в работу после перерыва в подаче энергии. Устройство автоматического включения содержит электромагнитное реле, конденсаторы, резисторы, поляризованное реле. Резисторы соединены вместе и подключены к одному полюсу блока защиты выпрямителя, а конденсаторы к другому полюсу блока защиты выпрямителя. Малое количество автоматических включений, а также малое количество режимов работы блока защиты выпрямителя обуславливают невысокие эксплуатационные характеристики устройства.
В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбрана установка катодной защиты по патенту №2089668, C23F 13/04, 1997. Станция катодной защиты содержит ряд идентичных каналов, содержащих входные выпрямители, входные емкостные накопители, преобразователи, суммирующий трансформатор, выходной выпрямитель и выходной емкостной накопитель. При отказе
любого силового элемента авария локализуется в пределах одного блока. В схеме станции катодной защиты применена двухконтурная обратная связь. Один контур регулирования реагирует на колебания внешней питающей сети и компенсирует низкочастотные пульсации промышленной частоты в выходном блоке станции. Второй контур стабилизирует величину выходного тока станции катодной защиты при изменении параметров грунта. Недостатком является невысокая надежность установки катодной защиты вызванная отсутствием резервной защиты неисправных блоков, малое количество параметров, подвергающихся регулировке при изменении внешних условий, вероятность остановки работы станции при выходе из строя одного блока.
Технической задачей является повышение надежности работы установки катодной защиты.
Технический результат, направленный на решение данной технической задачи заключается в расширении функциональных возможностей выпрямительного устройства установки катодной защиты, в частности в увеличении количества его возможных режимов работы при изменении внешних условий, в увеличении регулируемых при этом параметров, а так же в обеспечении своевременного отключения устройства при нерабочих условиях.
Технический результат обеспечивается тем, что в выпрямительном устройстве (выпрямителе) установки катодной защиты, блочного исполнения, включающем блок сетевой, блок управления, блок тиристоров, блок конденсаторов фильтра, содержится блок питания и резервного управления, блок защиты и автоматики с установленными в нем перемычками, устройство дистанционного управления блока управления, модуль гальванической развязки с оптопарами и перемычками, в качестве датчиков тока используются магнитоуправляемые микросхемы.
Технический результат достигается за счет того, что в состав выпрямительного устройства введен блок питания и резервного управления, который является резервным, автономным блоком ручного управления тиристоров выпрямителя и обеспечивает автоматический переход в режим резервного защитного потенциала, что позволяет сохранить защитные функции выпрямителя в случае нарушения нормальной работы блока управления. Блок защиты и автоматики обеспечивает выключение выпрямителя при отсутствии напряжения +12v, при токовой перегрузке, при изменении напряжения питания ниже или выше рабочего, а так же автоматический переход выпрямителя в режим «авария». Установление в блоке защиты и автоматики перемычек позволяет увеличить автоматическое повторное включение выпрямителя до шести раз и задать необходимое приемлемое число повторных
включений. Установка устройства дистанционного управления в блоке управления позволяет обеспечить своевременное отключение или изменение параметров при включенном режиме защитного потенциала, что тоже способствует повышению надежности работы устройства. Введение в выпрямитель модуля гальванической развязки и использование в нем оптопар позволяет обеспечить гальваническую развязку силовой части выпрямителя от блока управления, установка перемычек в модуле гальванической развязки позволяет перевести выпрямитель в неуправляемый режим работы и провести своевременные регламентные и ремонтные работы, так же направленные на повышение надежности работы установки катодной защиты. Использование в качестве датчиков тока магнитоуправляемых микросхем позволяют защитить выпрямитель от токовых перегрузок.
На фигуре представлена схема выпрямительного устройства установки катодной защиты.
Выпрямительное устройство установки катодной защиты состоит из блока сетевого 1, сетевой панели 2, узла силового трансформатора 3, блока тиристоров 4, блока управления 5, блока питания и резервного управления 6, блока защиты и автоматики 7, блока конденсаторов фильтра 8 и содержит устройство дистанционного управления 9, силовой трансформатор 10, тиристоры 11, 12, оптопары 13, 14, перемычки 15, 16, диод 17, датчики тока 18, 19, контактор 20.
Выпрямительное устройство установки катодной защиты работает следующим образом. Напряжение питания с выхода блока сетевого 1 поступает на блок управления 5 и устройство дистанционного управления 9. Напряжение сети подается в блок защиты и автоматики 7. При включении выпрямительного устройства подключают силовой трансформатор 10 к сети. Напряжение вторичной обмотки трансформатора 10 подается в блок питания и резервного управления 6 для питания блока управления 5, а так же поступает на тиристоры 11, 12. Импульсы управления, поступающие из блока питания и резервного управления 6 через оптопары 13, 14 обеспечивают управление тиристорами 11,12. Тиристорные оптопары 13, 14 обеспечивают гальваническую развязку силовой части выпрямителя от блока управления 5. Постановка перемычек 15, 16 переводит выпрямитель в неуправляемый режим работы. Диод 17 с демпфирующей цепочкой, подключенный к выходу выпрямителя, обеспечивает дренаж блуждающих токов при выключенном выпрямителе. Датчики тока 18, 19, в качестве которых используют магнитоуправляемые микросхемы защищают выпрямитель от токовых перегрузок. Блок питания и резервного управления 6 является резервным, автономным блоком
ручного управления тиристорами 11,12. В составе изделия данный блок обеспечивает работу основной схемы управления, обеспечивает схему выпрямителя стабилизированным напряжением питания +12В, формирует сигнал синхроимпульсов, обеспечивает режим ручного управления, автоматический переход в режим защитного потенциала, пуск и циклическую работу в режиме защитного потенциала, формирует выходные импульсы управления и обеспечивает их блокировку при выключении выпрямителя. Блок питания и резервного управления 6 обеспечивает работу выпрямителя в ручном режиме, как в комплексе с блоком управления 5, так и при отсутствии связи с ним, например, при проведении ремонтных работ. При работе блока управления 5 и блока питания и резервного управления 6 при снижении напряжения ниже допустимого выполняется автоматический переход защиты объекта установки катодной защиты на резервный защитный потенциал. Это позволяет сохранить защитные функции выпрямителя в случае нарушения нормальной работы блока управления 5 или цепей, связанных с ним. Установку необходимого режима работы выпрямительного устройства и контроль его основных параметров осуществляют с помощью блока управления 5. Работа устройства дистанционного управления 9 блока управления 5 возможна как в ручном, так и в автоматическом режиме работы выпрямителя. Дистанционное включение выпрямителя происходит при подаче на контакт устройства дистанционного управления 9 напряжения 0 В, а выключение - при подаче на этот контакт напряжения +12В, независимо от положения соответствующих выключателей выпрямителя. Это позволяет реализовать групповое выключение защитного потенциала или циклическую работу схемы дистанционного управления. Блок защиты и автоматики обеспечивает выполнение таких функций как местное или дистанционное включение выпрямителя, выключение при отсутствии напряжения +12В, что является тестом на исправность, выключение при токовой перегрузке, автоматическое повторное включение выпрямителя до шести раз, автоматический переход в режим «авария», т.е., блокировку, выключение выпрямителя при снижении напряжения питания ниже рабочего, выключение при повышении напряжения питания выше рабочего. Установкой перемычки в блоке защиты и автоматики 7 задают приемлемое число повторных включений от 2 до 6 раз.
Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет повысить надежность работы установки катодной защиты за счет расширения функциональных возможностей выпрямительного устройства установки катодной защиты.