АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ ГАЗОПРОВОДОВ В ЗОНЕ ДЕЙСТВИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ

Полезная модель относится к технологии защиты от коррозии подземных металлических сооружений и может быть использовано для защиты группы газопроводов, нефтепроводов, водопроводов и других сооружений.
Известно устройство для совместной катодной защиты подземных сооружений (Пат.SU N524860, МПК 5 C23F 13/00. 15.08.1976.), которое содержит регулируемый выпрямитель, плюсовая клемма которого подсоединена к анодному заземлению.
Недостатком этого устройства является недостаточная эффективность совместной катодной защиты.
Известна система катодной защиты двух и более сооружений (Пат. RU 2151218, МПК C23F 13/02, 20.03.2003.), которая содержит трансформатор, выпрямитель, плюсовая клемма которого подсоединена к анодному заземлителью, два кремниевых вентиля, два регулируемых сопротивления, причем минусовая клемма выпрямителя подсоединена к общей точке соединенных между собой катодов кремниевых вентилей, аноды которых подсоединены к каждому из защищаемых сооружений через регулируемые сопротивления.
Недостатком известного устройства является отсутствие приспосабливаемости (адаптации) к изменениям параметров грунта в зависимости от климатических условий. Другой недостаток состоит в том, что для выравнивания защитных токов двух или более сооружений используют регулируемые сопротивления, на которых происходит дополнительный расход электрической энергии.
Наиболее близким к изобретению является адаптивная система катодной защиты подземных сооружений (Пат. RU 2366760, МПК C23F 13/02, 10.09.2009.), которая содержит трансформатор, выпрямитель, плюсовая клемма которого через фильтр выпрямленного напряжения подсоединена к анодному заземлителью, первый и второй кремниевые вентили, аноды которых подсоединены к каждому из защищаемых газопроводов, первые и вторые силовые частотные ключи, частотные фильтры, блоки управления силовыми частотными ключами, сумматоры коррекции величины защитного потенциала, задатчик величины защитного потенциала, инвертирующий повторитель аналогового сигнала, дифференциальный усилитель разности защитных потенциалов, выходы первого и второго силовых частотных ключей подсоединены к минусовой клемме выпрямителя, а входы через первый и второй частотные фильтры к катодам кремниевых вентилей, первый и второй входы дифференциального усилителя разности защитных потенциалов подсоединены к каждому из защищаемых газопроводов, а выход к первому входу первого сумматора коррекции величины защитного потенциала и через инвертирующий повторитель аналогового сигнала к первому входу второго сумматора коррекции величины защитного потенциала, выход первого сумматора коррекции величины защитного потенциала через первый блок управления силовыми частотными ключами подсоединен к управляющему входу первого силового частотного ключа, а выход второго сумматора коррекции величины защитного потенциала через второй блок управления силовыми частотными ключами подсоединен к управляющему входу второго силового частотного ключа.
Недостатком известного прототипа является низкая эффективность защиты газопроводов от коррозии в зоне действия нестационарных электрических полей из-за отсутствия адаптации к одновременному изменению уровней потенциалов на нескольких защищаемых сооружениях.
Задачей полезной модели является повышение эффективности защиты газопроводов от коррозии в зоне действия нестационарных электрических полей посредством адаптации к одновременному изменению уровней потенциалов на нескольких защищаемых сооружениях.
Поставленная задача достигается тем, в адаптивную систему катодной защиты газопроводов в зоне действия нестационарных электрических полей, содержащую трансформатор, выпрямитель, плюсовая клемма которого через фильтр выпрямленного напряжения подсоединена к анодному заземлителью, первый и второй кремниевые вентили, аноды которых подсоединены к каждому из защищаемых газопроводов, первые и вторые силовые частотные ключи, частотные фильтры, блоки управления силовыми частотными ключами, сумматоры коррекции величины защитного потенциала, задатчик величины защитного потенциала, инвертирующий повторитель аналогового сигнала, дифференциальный усилитель разности защитных потенциалов, выходы первого и второго силовых частотных ключей подсоединены к минусовой клемме выпрямителя, а входы через первый и второй частотные фильтры к катодам кремниевых вентилей, первый и второй входы дифференциального усилителя разности защитных потенциалов подсоединены к каждому из защищаемых газопроводов, а выход к первому входу первого сумматора коррекции величины защитного потенциала и через инвертирующий повторитель аналогового сигнала к первому входу второго сумматора коррекции величины защитного потенциала, выход первого сумматора коррекции величины защитного потенциала через первый блок управления силовыми частотными ключами подсоединен к управляющему входу первого силового частотного ключа, а выход второго сумматора коррекции величины защитного потенциала через второй блок управления силовыми частотными ключами подсоединен к управляющему входу второго силового частотного ключа, дополнительно введены сумматор потенциалов, делитель на количество защищаемых газопроводов, блок сравнения и интегратор, причем первый и второй входы сумматора потенциалов подсоединены к каждому из защищаемых газопроводов, а выход через делитель на количество защищаемых газопроводов подсоединен к первому входу блока сравнения, второй вход которого подсоединен к задатчику величины защитного потенциала, выход блока сравнения через интегратор подсоединен к входам первого и второго сумматора коррекции величины защитного потенциала.
На чертеже представлена схема адаптивной системы катодной защиты газопроводов в зоне действия нестационарных электрических полей.
Схема состоит из понижающего разделительного трансформатора 1, выпрямительных диодов 2, LC - фильтра выпрямленного напряжения 3, подключенного к анодному заземлителью 4, первого 5 и второго 6 силовых частотных ключей, первого 7 и второго 8 блоков управления силовыми частотными ключами, первого 9 и второго 10 сумматоров коррекции величины защитного потенциала, задатчика величины защитного потенциала 11, инвертирующего повторителя аналогового сигнала 12, дифференциального усилителя разности защитных потенциалов 13, первого 14 и второго 15 частотных LC-фильтров, первого 16 и второго 17 кремниевых вентилей, подключенных к первому 18 и второму 19 защищаемым трубопроводам, сумматора потенциалов 20, делителя 21 на количество защищаемых газопроводов, блока сравнения 22 и интегратора 23.
Адаптивная система катодной защиты газопроводов в зоне действия нестационарных электрических полей работает следующим образом.
В установившемся режиме величины защитных потенциалов первого 18 и второго 19 трубопроводов имеют одинаковые значения. На входы дифференциального усилителя разности защитных потенциалов 13 подаются одинаковые значения и на его выходе напряжение равно нулю. При появлении разности потенциалов на выходе дифференциального усилителя разности защитных потенциалов 13 формируется напряжение рассогласования, которое через первый 9 сумматор коррекции величины защитного потенциала, нвертирующий повторитель аналогового сигнала 12, второй 10 сумматор коррекции величины защитного потенциала изменяет напряжение на входах первого 7 и второго 8 блоков управления силовыми частотными ключами, которые корректируют скважность открытия соответственно первого 5 и второго 6 силовых частотных ключей, обеспечивая тем самым выравнивание защитных потенциалов на трубопроводах.
В случае действия нестационарных электрических полей, характерных для городских и промышленных условий с большим количеством электротранспорта и мощных потребителей электроэнергии величины защитных потенциалов первого 18 и второго 19 трубопроводов могут изменяться в значительных пределах.
Это приводит к нарушению процесса защиты трубопроводов. Для обеспечения высокой эффективности защиты газопроводов от коррозии при одновременном изменении уровней потенциалов на нескольких защищаемых сооружениях величины защитных потенциалов первого 18 и второго 19 трубопроводов суммируются на сумматоре потенциалов 20 и полученное напряжение на делителе 21 делится на величину, соответствующую количеству защищаемых газопроводов. В результате на выходе делителя 21 формируется напряжение пропорциональное среднему значению величины потенциала на защищаемых сооружениях. Это среднее значение на блоке сравнения 22 сравнивается с величиной защитного потенциала, устанавливаемой задатчиком величины защитного потенциала 11. При появлении рассогласования напряжение на выходе блока сравнения 22 интегрируется на интеграторе 23 и подается на первой 9 и второй 10 сумматоры, чем обеспечивается коррекция величины защитного потенциала.
Первый 14 и второй 15 частотные LC-фильтры предназначены для сглаживания высокочастотных пульсаций, появляющихся при работе силовых ключей.
Этим обеспечивается повышение эффективности защиты газопроводов от коррозии в зоне действия нестационарных электрических полей посредством адаптации к одновременному изменению уровней потенциалов на нескольких защищаемых сооружениях.