УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для контроля и измерения параметров электрохимической защиты, коммутации силовых и измерительных цепей средств электрохимической защиты (далее ЭХЗ). Предлагаемое устройство может использоваться в условиях городской застройки в составе типовых систем противокоррозионной защиты, не оснащенных сигнальными проводами для непосредственной передачи величин защитных потенциалов и позволяет передавать по дренажному кабелю информацию о суммарном и поляризационном потенциалах, и, таким образом, использовать дренажный ток для питания устройства. Устройство обладает функционалом и характеристиками, необходимыми для реализации специфических требований при организации ЭХЗ подземных трубопроводов в условиях городской застройки.
Из уровня развития техники известно устройство контрольно-измерительное с колонкой, конструктивно выполненное согласно документации АО институт "Мосгазниипроект" (Альбом 2 МГНП 01-99 "Узлы и детали электрозащиты инженерных сетей от коррозии"). Данное устройство имеет 4 контрольных клеммы для подсоединения к трубопроводу, стационарному электроду сравнения, переносному электроду сравнения и резервную клемму. Недостатком данного устройства является то, что подобный набор клемм позволяет производить измерение текущего потенциала трубопровода относительно стационарного или переносного электрода сравнения только с помощью переносных измерительных устройств, а также отсутствует возможность дистанционной передачи результатов измерений. Наиболее близким техническим решением является устройство дистанционного измерения и контроля параметров работы электрохимической защиты трубопроводов тепловых сетей канальной прокладки (полезная модель №189742 от 31.05.2019).
Устройство дистанционного измерения и контроля параметров работы электрохимической защиты трубопроводов тепловых сетей канальной прокладки предназначено для подключения анодного либо дренажного кабеля, датчиков потенциала и скорости коррозии, измерения и передачи данных о коррозионных процессах и противокоррозионной защите. Устройство содержит блок силовых клемм и программируемое реле, к которому подключен блок клеммных соединений для подсоединения к нему стального электрода сравнения и датчика затопления канала, причем блок клеммных соединений связан с вольтметром, на который передается сигнал разности потенциалов между трубопроводом и стальным электродом сравнения, при этом вольтметр оборудован устройством преобразования входящего сигнала в унифицированный аналоговый вид с возможностью передачи последнего на программируемое реле, которое связано с интерфейсным модулем и GSM/GPRS модемом, блок силовых клемм подключен к источнику постоянного тока, который служит источником питания программируемого реле, интерфейсного модуля и модема, обеспечивающего передачу информации посредством каналов сотовой связи к системе управления станции катодной защиты, контролирующей необходимое значение напряжения для обеспечения требуемой величины отрицательного потенциала защищаемого трубопровода тепловых сетей канальной прокладки. Недостатками данного устройства является невозможность в условиях подземных сетей передачи на станцию катодной защиты информации о суммарном и поляризационном потенциалах с использованием GSM/GPRS модема и необходимость использования выделенного источника питания.
Технической проблемой является устранение отмеченных недостатков.
Технический результат заключается в обеспечении возможности производить измерение суммарного и поляризационного потенциалов между трубопроводом и электродом сравнения, передавать и принимать эти данные по дренажному кабелю на станцию катодной защиты (далее СКЗ) и тем самым контролировать процесс защиты трубопровода, используя для питания устройства дренажный ток.
Проблема решается, а технический результат обеспечивается тем, что устройство дистанционного измерения и контроля параметров работы электрохимической защиты трубопровода содержит дренажный кабель, интерфейсный модуль и блок силовых клемм, к которому подключен блок клеммных соединений для подсоединения к нему стального электрода сравнения, блок клеммных соединений связан с модулем управления, на первый и второй измерительные входы которого передаются сигналы разности потенциалов между трубопроводом и электродом сравнения, а также между дополнительным электродом и электродом сравнения, выход модуля управления соединен с управляющим входом интерфейсного модуля, а синхровход - с синхровыходом интерфейсного модуля, силовые входы-выходы которого подключены к первой группе соединителей дренажного кабеля, ко второй группе соединителей которого подключен дроссель и входы приемного модуля, выходы которого соединены со входом модуля цифро-аналогового преобразования, выход которого является выходом устройства.
Интерфейсный модуль содержит ключ, диод, конденсатор и контроллер питания, выходы ключа соединены с силовыми входами-выходами интерфейсного модуля, к которым подключен монитор питания и конденсатор через диод, выход монитора питания является синхровыходом интерфейсного модуля.
Устройство обеспечивает постоянную ЭХЗ трубопровода при использовании исключительно стандартного дренажного кабеля.
Структурная схема предлагаемого устройства изображена на фиг. 1.
Аппаратный комплекс устройства располагается в двух дистанционно размещенных корпусах. Основными элементами аппаратного комплекса являются:
1 - блок клеммных соединений,
2 - модуль управления,
3 - интерфейсный модуль,
4 - дренажный кабель,
5 - первая группа соединителей,
6 - вторая группа соединителей,
7 - защищаемый трубопровод,
8 - дроссель,
9 - приемный модуль,
10 - модуль цифро-аналогового преобразования.
11 - станция катодной защиты.
Структурная схема интерфейсного модуля 3 изображена на фиг. 2.
Основными элементами интерфейсного модуля 3 являются:
12 - ключ,
13 - диод,
14 - конденсатор,
15 - монитор питания.
Блок клеммных соединений 1 устройства состоит из клемм, к которым посредством кабельных линий подсоединяются электрод сравнения, защищаемый трубопровод 7 и дополнительный электрод. Сигнал разности потенциалов между защищаемым трубопроводом 7 и электродом сравнения передается в модуль управления 2, оборудованный устройством аналого-цифрового преобразования входящего сигнала. Модуль управления 2 также осуществляет управление ключом 12, входящим в состав интерфейсного модуля 3 для зарядки через диод 13 входящего в состав интерфейсного модуля 3 конденсатора 14 от выходного напряжения станции катодной защиты 11, управление длительностью коммутации ключа 12 позволяет обеспечить передачу информации о значениях суммарного и поляризационного потенциалов путем импульсной модуляции выходного тока станции катодной защиты 11. Силовые входы-выходы интерфейсного модуля 3 подключены к первой группе соединителей 5 дренажного кабеля 4. Передача бита информации инициируется синхроимпульсами, поступающими с синхровыхода интерфейсного блока 3. Импульсы тока на дренажном кабеле, выделяются на дросселе 8, подключенном ко второй группе соединителей 6 дренажного кабеля 4, принимаются приемным модулем 9 на стороне станции катодной защиты 11, кодовые посылки дешифрируются и передаются на вход модуля цифро-аналогового преобразования 10, с выхода которого аналоговые сигнала поступают на измерительные входы станции катодной защиты 11, таким образом обеспечивая ее возможностью управления выходными параметрами для ЭХЗ защищаемого трубопровода 7. Монитор питания 14, входящий в состав интерфейсного модуля 3 обеспечивает контроль питания модуля управления 2. В начальный момент подключения устройства к станции катодной защиты ключ 12 находится в разомкнутом состоянии и конденсатор 14 заряжается через диод 13. После достижения напряжения на конденсаторе 14 порогового значения, определяемого монитором питания 15 производится запуск модуля управления 2, ключ 12 запирается и устройство переходит в штатный режим работы по измерению суммарного и поляризационного потенциалов и передаче данных путем управления модулем управления ключом 12, напряжение на конденсаторе 14 используется для питания модуля управления 2.
Конструктивно устройство состоит из двух блоков: измерительно-передающего и приемного. В состав измерительно-передающего блока входят блок клеммных соединений, модуль управления и интерфейсный модуль. В состав приемного блока входят дроссель, приемный модуль и модуль аналого-цифрового преобразования.
Так как измерительно-передающий блок устройства в первую очередь предназначен для установки в ковере, к конструкции его корпуса предъявляются повышенные требования по влагозащищенности.
Испытания устройства в реальных условиях продемонстрировали его работоспособность и эффективность.