Устройство измерения защитного потенциала подводного объекта
UNDERWATER OBJECT PROTECTIVE POTENTIAL MEASUREMENT DEVICE

Изобретение относится к области электрохимической защиты подводных сооружений от коррозии, в частности, к устройствам для измерения защитного потенциала на защищаемом объекте. Может использоваться для определения потенциала на участках протяженного подводного трубопровода.
Известно устройство для бесконтактной передачи электроэнергии на подводный объект по патенту РФ на изобретение №2564199, H02J 7/00, 2015. Устройство состоит из трансформатора повышенной частоты с первичной и вторичной обмотками, блока инвертора, опускаемого под воду на глубину погружения подводного объекта. Кроме того, устройство содержит размещенный на подводном объекте блок выпрямителя, который содержит однофазный мостовой неуправляемый выпрямитель тока, сглаживающий реактор и выходной конденсатор. Выпрямитель соединен с устройством, подключенным к потребителям электроэнергии подводного объекта. К входным зажимам инвертора подключены входной конденсатор и концы кабеля, соединяющего инвертор с управляемым источником напряжения постоянного тока. Источник напряжения постоянного тока установлен на судне, или на берегу. Устройство для бесконтактной передачи электроэнергии на подводный объект дополнительно содержит корпуса для размещения в них первичной и вторичной обмоток трансформатора отдельно вне блоков инвертора и выпрямителя. Корпус первичной обмотки трансформатора выполнен с возможностью опускания его на глубину погружения подводного объекта, а вторичная обмотка трансформатора в своем корпусе размещена на подводном объекте. Данные корпуса имеют стыковочные стенки из изоляционного материала, плоские контактные поверхности которых при передаче электрической энергии на подводный объект плотно прилегают одна к другой. А ко вторым противоположным контактным поверхностям этих стенок плотно прилегают в корпусе первичной обмотки торец первичной обмотки трансформатора повышенной частоты, а в корпусе вторичной обмотки - торец вторичной обмотки этого трансформатора. Недостатком является сложность использования данного устройства для подводных трубопроводов протяженностью в десятки километров из-за использования источника напряжения постоянного тока, установленного на судне, или на берегу.
Известен способ контроля защищенности стальных корпусов кораблей и судов от электрохимической коррозии по патенту РФ на изобретение №2643709, G01N 17/02, 2018. Способ включает периодическое измерение потенциала корпуса в контрольных точках с помощью переносного электроизмерительного прибора и переносного электрода. Совместно с измерением потенциала корпуса в контрольных точках измеряют силу постоянного тока, силу переменного тока, падение переменного напряжения в измерительной электрической цепи, образованной корпусом судна, электроизмерительным прибором, присоединенным к корпусу, переносным электродом, подключенным к электроизмерительному прибору, и водой. Недостатком является сложность измерения значения напряжения на протяженном подводном трубопроводе, отсутствие стабильно работающего, автономного источника питания электроизмерительного оборудования, доставляемого на подводный объект.
В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбран патент РФ на полезную модель №153280, G01N 17/02, 2015.Устройство для измерения защитного потенциала стальных корпусов кораблей и судов содержит переносной милливольтметр и переносной электрод, расположенный в морской воде. Устройство присоединяется к фальшборту судна. Источник электропитания расположен на судне. Недостатком является сложность измерения величины напряжения на протяженном подводном трубопроводе из-за сложности передачи электроэнергии на электроизмерительный прибор и переносной электрод, т.к. источник тока находится на судне. Проведение измерений на протяженном подводном объекте очень трудоемко. При измерении защитного потенциала подводного трубопровода требуется работа водолазов для доставки к защищаемой поверхности электроизмерительного оборудования и соединения его с источником тока. Использование аккумуляторных батарей для электроизмерительных приборов связано с их ограниченным сроком действия и с необходимостью их периодической замены, что с учетом длины трубопровода очень трудоемко и требует работы большого количества водолазов.
Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение трудоемкости обслуживания устройства измерения защитного потенциала подводного объекта.
Технический результат обеспечивается за счет того, что в устройстве измерения защитного потенциала протяженного подводного объекта, содержащем корпус, с установленным в нем электродом сравнения, который связан с блоком питания, согласно изобретению, в качестве блока питания используют размещенный в корпусе элемент для приема электроэнергии от устройства бесконтактной передачи электроэнергии, связанный с накопителем электроэнергии, накопитель электроэнергии связан с электронным блоком управления, герметично установленным в корпусе, блок управления связан с установленными в корпусе электродом сравнения, электромагнитным излучателем, и герметичным выводом кабеля для соединения с подводным защищаемым объектом.
В качестве накопителя электроэнергии могут использовать электрический аккумулятор.
В качестве накопителя электроэнергии могут использовать ионистор.
Кроме того, устройство измерения защитного потенциала подводного объекта может содержать датчик потенциала, связанный с электронным блоком управления.
Технический результат достигается за счет использования в устройстве элемента для бесконтактного приема электроэнергии, связанного с накопителем электроэнергии, который может быть выполнен, например, в виде аккумулятора, ионистора, сухой батареи, биметаллической батареи с водным электролитом. Это позволяет подзаряжать встроенный блок питания с помощью бесконтактного зарядного устройства, доставляемого к подводному устройству, например, с помощью дронов. Снижение трудоемкости происходит за счет исключения необходимости замены аккумуляторных батарей в устройстве, такая замена требует сложной работы водолазов на протяженном на большое расстояние подводном объекте. Установка электронного блока управления, который связан с накопителем электроэнергии, с электродом сравнения, герметичным выводом кабеля, позволяет автоматически производить измерения защитного потенциала подводного объекта относительно электрода сравнения после накопления достаточного для этого количества электроэнергии. Связь электронного блока с электромагнитным излучателем, позволяет автоматически передавать значения измерений на электромагнитный приемник, находящийся на некотором удалении от заявляемого устройства, и размещаемый на внешнем устройстве, например, на дроне с бесконтактным зарядным устройством. Таким образом, за счет возможности осуществления бесконтактной зарядки заявляемого устройства электроэнергией, возможности накопления электроэнергии для осуществления автоматических измерений и за счет возможности автоматической передачи результатов измерений снижается трудоемкость процесса мониторинга состояния протяженного подводного объекта, защищаемого от коррозии с помощью электрохимических процессов.
На фигуре 1 представлена схема устройства измерения защитного потенциала протяженного подводного объекта.
На фигуре 2 схематично представлено расположение устройства измерения защитного потенциала протяженного подводного объекта в системе мониторинга состояния подводного объекта.
На фигуре 3 представлено взаимное расположение встроенных катушек устройства бесконтактной передачи электроэнергии и устройства измерения защитного потенциала.
Устройство измерения защитного потенциала протяженного подводного объекта содержит корпус 1 с герметичным выводом 2 кабеля 3, элемент для бесконтактного приема электроэнергии 4, связанный с накопителем электроэнергии 5, который связан с электронным блоком управления 6. Электронный блок управления 6 связан с электродом сравнения 8, электромагнитным излучателем 9 и с кабелем 3. Устройство измерения защитного потенциала установлено на протяженном подводном объекте 10, например, трубопроводе, из под внешней изоляции которого выведен второй конец кабеля 3. Устройство может быть закреплено на трубопроводе 10 с помощью хомута, или любым иным способом. Элемент для бесконтактного приема электроэнергии 4 представляет собой приемную катушку электроэнергии, герметично встроенную в корпус 1 устройства измерения защитного потенциала. В корпусе передающего устройства 11 установлено устройство электроснабжения и передающая энергию катушка 12. Приемная катушка 4 может быть связана с выпрямителем и конденсатором (на чертеже не показаны). Устройство измерения защитного потенциала подводного объекта может содержать датчик потенциала, связанный с электронным блоком управления 6.
Устройство измерения защитного потенциала протяженного подводного объекта работает следующим образом.
К закрепленному на подводном трубопроводе 10 корпусу 1 устройства подводят передающее устройство, например, - дрон, с установленной на нем передающей катушкой 12. Катушка 12 соединена с устройством электроснабжения. На передающую катушку 12 подается питание посредством электромагнитной индукции, и она генерирует электромагнитное поле. Приемная катушка 4 принимает электроэнергию с передающей катушки 12 дрона, используя создаваемое между катушками электромагнитное поле. Далее с помощью выпрямителя происходит выпрямление электрического тока и передача электроэнергии на накопитель электроэнергии 5, который может быть выполнен, например, в виде аккумулятора или ионистора. При накоплении достаточного количества электроэнергии на накопителе 5 происходит включение электронного блока управления 6, герметично установленного в корпусе 1. Электронный блок управления 6 с помощью встроенной в него программы подает сигнал на электрод сравнения 8, происходит измерение напряжения на поверхности подводного трубопровода 10 через измерительный кабель 3. Возможно проведение дополнительного измерения разницы потенциалов с помощью датчика потенциала. Далее электронный блок управления 6 передает сигнал на электромагнитный излучатель 9, который может быть выполнен в виде ультразвукового или инфракрасного излучателя. С помощью электромагнитного излучателя 9 происходит передача результатов измерения на приемник электромагнитных сигналов, установленный на дроне. Дрон при этом находится от корпуса 1 на расстоянии, позволяющем принимать ультразвуковые или инфракрасные сигналы. При недостаточном количестве накопленной заявляемым устройством электроэнергии и не срабатывании приемника сигналов на дроне, автоматически повторяется процесс зарядки блока питания 5. Дрон располагают над устройством измерения защитного потенциала протяженного подводного объекта таким образом, чтобы первичная и вторичная авторезонансные катушки, которыми являются катушки 4 и 12, располагались напротив друг друга.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет снизить трудоемкость обслуживания устройства измерения защитного потенциала протяженного подводного объекта.