СИСТЕМА КОРРЕКЦИИ ЗАЩИТНЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ СТАНЦИЙ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ ПРИ ДЕЙСТВИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ
SYSTEM FOR CORRECTION OF PROTECTIVE POTENTIALS OF CATHODIC PROTECTION STATIONS UNDER ACTION OF ELECTROMAGNETIC FIELDS

Изобретение относится к области защиты от коррозии металлов путем катодной защиты и может быть использовано для автоматического регулирования величины защитного потенциала при действии источников электромагнитных полей в зоне пролегания трубопроводов.
Известна система автоматической коррекции работы станций катодной защиты, содержащая первую и вторую ведомые станции катодной защиты с управляемыми силовыми модулями, корректируемые задатчики величины начального защитного потенциала первой и второй ведомых станций катодной защиты, электроды сравнения первой и второй ведомых станций катодной защиты, электроды сравнения первой и второй удаленных точек и задатчики потенциалов, соединенные с входами блоков сравнения потенциала удаленных точек, и линию связи (Патент РФ №2465570, кл. G01N 17/02, 27.10.2012).
Недостатком известного устройства является низкая эффективность катодной защиты при воздействии внешних нестационарных электрических полей ввиду нестабильности поддержания значений защитного потенциала по длине газопровода и в удаленных точках и неравномерности загрузки станций катодной защиты при работе на единый газопровод для компенсации воздействия внешних нестационарных электрических полей от различных источников.
Известна адаптивная система автоматической коррекции работы станций катодной защиты, содержащая ведущую и ведомые станции катодной защиты с управляемыми силовыми модулями, корректируемые задатчики величины начального защитного потенциала, электроды сравнения ведомых станций катодной защиты и удаленных точек, блоки сравнения потенциалов, линию связи, корректирующие сумматоры, задатчики начального защитного потенциала станций, датчики нагрузки силовых модулей, нормирующие усилители станций катодной защиты (Патент РФ №2621882, кл. G01N 17/02, C23F 13/04, 07.06.2017).
Недостатком известного устройства является наличие автоколебаний защитного потенциала в процессе управления группой удаленных станций катодной защиты и повышенные расходы на обеспечение непрерывной связи ведущей станции катодной защиты с удаленными ведомыми станциями катодной защиты и удаленными точками измерения защитных потенциалов, что снижает эффективность защиты от коррозии при работе на единый газопровод.
Наиболее близким является система автоматической коррекции защитных потенциалов станций катодной защиты, содержащая ведущую, первую и вторую ведомые станции катодной защиты с управляемыми силовыми модулями, корректируемые задатчики величины начального защитного потенциала, электроды сравнения первой и второй ведомых станций катодной защиты, электроды сравнения первой и второй удаленных точек, линии связи, корректирующие сумматоры, корректоры, блоки сравнения, датчик нагрузки силового модуля ведущей станции катодной защиты, электрод сравнения, нормирующие усилители потенциала удаленных точек, датчиков нагрузки ведущей и ведомых станций, задатчики и компараторы нижних, верхних и максимальных допустимых уровней величины защитного потенциала и нагрузки управляемых силовых модулей станций катодной защиты, элементы сложения, задатчики потенциалов (Патент РФ №2660539, кл. C23F 13/04, 06.07.2018).
Недостаток данного устройства состоит в низкой эффективности процесса защиты от коррозии при работе в условиях действия электромагнитных полей от электротранспорта, маршрут движения которого проходит в зоне прохождения трасс подземного трубопровода, защищаемого станциями катодной защиты,
Задачей изобретения является повышение эффективности защиты подземного трубопровода от коррозии посредством коррекции защитных потенциалов станций катодной защиты в зависимости от положения, параметров движения и типов электротранспорта, находящегося в зоне прохождения трасс защищаемого подземного трубопровода.
Поставленная цель достигается тем, что в систему коррекции защитных потенциалов станций катодной защиты при действии электромагнитных полей, содержащую ведущую, первую и вторую ведомые станции катодной защиты с управляемыми силовыми модулями, корректируемые задатчики величины начального защитного потенциала первой и второй ведомых станций катодной защиты, электроды сравнения первой и второй ведомых станций катодной защиты, электроды сравнения первой и второй удаленных точек, линии связи, ведущую станцию катодной защиты, включающую первый, второй и третий корректирующие сумматоры, корректор, задатчик величины начального защитного потенциала, блок сравнения, силовой модуль, датчик нагрузки силового модуля ведущей станции катодной защиты, электрод сравнения, первый, второй, третий и четвертый нормирующие усилители потенциала удаленных точек, пятый и шестой нормирующие усилители потенциала ведомых станций катодной защиты, седьмой и восьмой нормирующие усилители потенциала ведущей станции катодной защиты, девятый и десятый нормирующие усилители датчика нагрузки силового модуля ведущей станции катодной защиты, одиннадцатый и двенадцатый нормирующие усилители датчиков нагрузки силовых модулей ведомых станций катодной защиты, ведомые станции катодной защиты с управляемыми силовыми модулями содержат первые и вторые корректоры, блоки сравнения и датчики нагрузки управляемых силовых модулей первой и второй ведомых станций катодной защиты, выходы управляемых силовых модулей первой и второй ведомых станций катодной защиты через датчики нагрузки и линии связи соединены с входами одиннадцатого и двенадцатого нормирующего усилителей датчиков нагрузки силовых модулей ведомых станций катодной защиты соответственно, выходы электродов сравнения первой и второй ведомых станций катодной защиты соединены со вторыми входами блоков сравнения и через линию связи с пятым и шестым нормирующими усилителями потенциала первой и второй ведомых станций катодной защиты соответственно, первые входы блоков сравнения через корректируемые задатчики величины начального защитного потенциала первой и второй ведомых станций катодной защиты, первый и второй корректоры и линию связи соединены с выходами второго и третьего корректирующих сумматоров соответственно, выходы блоков сравнения соединены с управляющими входами управляемых силовых модулей первой и второй ведомых станций катодной защиты соответственно, выход силового модуля ведущей станции катодной защиты через датчик нагрузки соединен с девятым и десятым нормирующими усилителями датчика нагрузки силового модуля ведущей станции катодной защиты, выход электрода сравнения ведущей станции катодной защиты соединен с седьмым и восьмым нормирующими усилителями потенциала и со вторым входом блока сравнения, первый вход которого через задатчик величины начального защитного потенциала и корректор соединен с выходом первого корректирующего сумматора, а выход - с управляющим входом силового модуля ведущей станции катодной защиты, выходы первого и третьего нормирующих усилителей потенциала удаленных точек, пятого и шестого нормирующих усилителей потенциала ведомых станций катодной защиты, одиннадцатого и двенадцатого нормирующих усилителей датчиков нагрузки силовых модулей ведомых станций катодной защиты соединены с входами первого корректирующего сумматора ведущей станции катодной защиты, выходы второго нормирующего усилителя потенциала удаленной точки, девятого нормирующего усилителя датчика нагрузки силового модуля ведущей станции катодной защиты и седьмого нормирующего усилителя потенциала ведущей станции катодной защиты соединены с входами второго корректирующего сумматора ведущей станции катодной защиты, выходы четвертого нормирующего усилителя потенциала удаленной точки, десятого нормирующего усилителя датчика нагрузки силового модуля ведущей станции катодной защиты и восьмого нормирующего усилителя потенциала ведущей станции катодной защиты соединены с входами третьего корректирующего сумматора ведущей станции катодной защиты, задатчик нижнего допустимого уровня величины защитного потенциала ведомых станций катодной защиты, задатчик верхнего допустимого уровня величины защитного потенциала ведомых станций катодной защиты, компаратор нижнего допустимого уровня величины защитного потенциала ведомых станций катодной защиты, компаратор верхнего допустимого уровня величины защитного потенциала ведомых станций катодной защиты, задатчик максимально допустимого уровня нагрузки управляемого силового модуля ведомых станций катодной защиты, компаратор максимально допустимого уровня нагрузки управляемого силового модуля первой и второй ведомых станций катодной защиты и элемент логического сложения первой и второй ведомых станций катодной защиты, задатчик нижнего допустимого уровня величины защитного потенциала удаленных точек измерения защитных потенциалов, задатчик верхнего допустимого уровня величины защитного потенциала удаленных точек измерения защитных потенциалов, компаратор нижнего допустимого уровня величины защитного потенциала удаленных точек измерения защитных потенциалов, компаратор верхнего допустимого уровня величины защитного потенциала удаленных точек измерения защитных потенциалов и элемент логического сложения первой и второй удаленных точек измерения защитных потенциалов, задатчики потенциалов первой и второй удаленных точек измерения защитных потенциалов и блоки сравнения потенциалов первой и второй удаленных точек измерения защитных потенциалов, в ведущей станции катодной защиты первый вход блока сравнения потенциалов первой удаленной точки измерения защитного потенциала соединен с выходом задатчика потенциалов первой удаленной точки измерения защитного потенциала, второй вход через линию связи соединен с электродом сравнения первой удаленной точки, а выход соединен со входами первого и второго нормирующих усилителей потенциала удаленных точек, первый вход блока сравнения потенциалов второй удаленной точки измерения защитного потенциала соединен с выходом задатчика потенциалов второй удаленной точки измерения защитного потенциала, второй вход через линию связи соединен с электродом сравнения второй удаленной точки, а выход соединен со входами третьего и четвертого нормирующих усилителей потенциала удаленных точек в первой и второй ведомых станциях катодной защиты с управляемыми силовыми модулями, выход задатчика нижнего допустимого уровня величины защитного потенциала соединен с первым входом компаратора нижнего допустимого уровня величины защитного потенциала, второй вход которого соединен с выходом электрода сравнения, а выход - со входом элемента логического сложения первой и второй ведомых станций катодной защиты, выход задатчика верхнего допустимого уровня величины защитного потенциала соединен с первым входом компаратора верхнего допустимого уровня величины защитного потенциала, второй вход которого соединен с выходом электрода сравнения, а выход - со входом элемента логического сложения первой и второй ведомых станций катодной защиты, выход задатчика максимально допустимого уровня нагрузки управляемого силового модуля соединен с первым входом компаратора максимально допустимого уровня нагрузки управляемого силового модуля, а выход со входом элемента логического сложения первой и второй ведомых станций катодной защиты, выход элемента логического сложения соединен с управляющим входом линии связи первой и второй ведомых станций катодной защиты соответственно, в первой и второй удаленных точках измерения защитных потенциалов первый вход компаратора нижнего допустимого уровня величины защитного потенциала соединен с выходом задатчика нижнего допустимого уровня величины защитного потенциала, второй вход соединен с выходом электрода сравнения, а выход соединен со входом элемента логического сложения первой и второй удаленных точек измерения защитных потенциалов, первый вход компаратора верхнего допустимого уровня величины защитного потенциала соединен с выходом задатчика верхнего допустимого уровня величины защитного потенциала, второй вход соединен с выходом электрода сравнения, а выход - соединен со входом элемента логического сложения первой и второй удаленных точек измерения защитных потенциалов, выход элемента логического сложения соединен с управляющим входом линии связи первой и второй удаленных точек измерения защитных потенциалов, в ведущую станцию катодной защиты дополнительно введены модуль приемника сотовой связи данных по сети Интернет, выносная антенн сотовой связи, блок памяти текущего положения, параметров движения и типа электротранспорта в зоне действия ведущей и ведомых станций катодной защиты, маршрутизатор данных о текущем положении, параметрах движения и типе электротранспорта в зоне действия ведущей и ведомых станций катодной защиты, блок фиксации текущего положения, параметров движения и типа электротранспорта в зоне действия ведущей станции катодной защиты, блок фиксации текущего положения, параметров движения и типа электротранспорта в зоне действия первой и второй ведомых станций катодной защиты, блок расчета величины коррекции защитного потенциала при действии электромагнитных полей от электротранспорта в зоне действия ведущей станции катодной защиты, блоки расчета величины коррекции защитного потенциала при действии электромагнитных полей от электротранспорта в зоне действия первой и второй ведомых станций катодной защиты соответственно, причем, выносная антенна сотовой связи соединена с модулем приемника сотовой связи данных по сети Интернет, выход модуля приемника сотовой связи данных по сети Интернет соединен с входом блока памяти текущего положения, параметров движения и типа электротранспорта в зоне действия ведущей и ведомых станций катодной защиты, выход которого соединен с входом маршрутизатора данных о текущем положении, параметрах движения и типе электротранспорта, первый выход маршрутизатора данных о текущем положении, параметрах движения и типе электротранспорта в зоне действия ведущей и ведомых станций катодной защиты соединен с входом блока фиксации текущего положения, параметров движения и типа электротранспорта в зоне действия ведущей станции катодной защиты, второй выход соединен с входом блока фиксации текущего положения, параметров движения и типа электротранспорта в зоне действия первой ведомой станции катодной защиты, а третий - с входом блока фиксации текущего положения, параметров движения и типа электротранспорта в зоне действия второй ведомой станции катодной защиты, выход блока фиксации текущего положения, параметров движения и типа электротранспорта в зоне действия ведущей станции катодной защиты через блок расчета величины коррекции защитного потенциала при действии электромагнитных полей от электротранспорта в зоне действия ведущей станции катодной защиты соединен с корректором ведущей станции катодной защиты, выход блока фиксации текущего положения, параметров движения и типа электротранспорта в зоне действия первой ведомой станции катодной защиты через блок расчета величины коррекции защитного потенциала при действии электромагнитных полей от электротранспорта в зоне действия первой ведомой станции катодной защиты соединен со вторым корректирующим сумматором первой ведомой станции катодной защиты, выход блока фиксации текущего положения, параметров движения и типа электротранспорта в зоне действия второй ведомой станции катодной защиты через блок расчета величины коррекции защитного потенциала при действии электромагнитных полей от электротранспорта в зоне действия второй ведомой станции катодной защиты соединен с третьим корректирующим сумматором второй ведомой станции катодной защиты.
На фигуре представлена структурная схема системы коррекции защитных потенциалов станций катодной защиты при действии электромагнитных полей.
Система содержит первую 1 и вторую 2 ведомые станции катодной защиты с управляемыми силовыми модулями 3, корректируемые задатчики 4 величины начального защитного потенциала первой и второй ведомых станций катодной защиты, электроды сравнения 5 первой и второй ведомых станций катодной защиты, электроды сравнения 6 первой 7 и второй 8 удаленных точек, линии связи 9, ведущую 10 станцию катодной защиты, включающую первый 11, второй 12 и третий 13 корректирующие сумматоры, корректор 14, задатчик величины начального защитного потенциала 15, блок сравнения 16, силовой модуль 17, датчик нагрузки силового модуля 18 ведущей станции катодной защиты, электрод сравнения 19, первый 20, второй 21, третий 22 и четвертый 23 нормирующие усилители потенциала удаленных точек, пятый 24 и шестой 25 нормирующие усилители потенциала ведомых станций катодной защиты, седьмой 26 и восьмой 27 нормирующие усилители потенциала ведущей станции катодной защиты, девятый 28 и десятый 29 нормирующие усилители датчика нагрузки силового модуля ведущей станции катодной защиты, одиннадцатый 30 и двенадцатый 31 нормирующие усилители датчиков нагрузки силовых модулей ведомых станций катодной защиты, ведомые станции катодной защиты с управляемыми силовыми модулями содержат первые 32 и вторые 33 корректоры, блоки сравнения 34 и датчики нагрузки 35 управляемых силовых 3 модулей первой и второй ведомых станций катодной защиты, задатчик нижнего 36 допустимого уровня величины защитного потенциала ведомых станций катодной защиты, задатчик верхнего 37 допустимого уровня величины защитного потенциала ведомых станций катодной защиты, компаратор нижнего 38 допустимого уровня величины защитного потенциала ведомых станций катодной защиты, компаратор верхнего 39 допустимого уровня величины защитного потенциала ведомых станций катодной защиты, задатчик максимально допустимого уровня нагрузки 40 управляемого силового модуля 3 ведомых станций катодной защиты, компаратор максимально допустимого уровня нагрузки 41 управляемого силового модуля 3 первой и второй ведомых станций катодной защиты, элемент 42 логического сложения первой 1 и второй 2 ведомых станций катодной защиты, задатчик нижнего 43 допустимого уровня величины защитного потенциала удаленных точек измерения защитных потенциалов, задатчик верхнего 44 допустимого уровня величины защитного потенциала удаленных точек измерения защитных потенциалов, компаратор нижнего 45 допустимого уровня величины защитного потенциала удаленных точек измерения защитных потенциалов, компаратор верхнего 46 допустимого уровня величины защитного потенциала удаленных точек измерения защитных потенциалов, элемент 47 логического сложения первой 7 и второй 8 удаленных точек измерения защитных потенциалов, задатчики потенциалов 48 и 49 и блоки сравнения потенциалов 50 и 51 первой 7 и второй 8 удаленных точек измерения защитных потенциалов ведущей 10 станции катодной защиты.
В ведущую 10 станцию катодной защиты дополнительно введены модуль приемника сотовой связи данных 52 по сети Интернет, выносная антенна 53 сотовой связи, блок памяти 54 текущего положения, параметров движения и типа электротранспорта в зоне действия ведущей и ведомых станций катодной защиты, маршрутизатор данных 55 о текущем положении, параметрах движения и типе электротранспорта в зоне действия ведущей и ведомых станций катодной защиты, блок фиксации 56 текущего положения,параметров движения и типа электротранспорта в зоне действия ведущей станции катодной защиты, блок фиксации 57 текущего положения, параметров движения и типа электротранспорта в зоне действия первой ведомой станции катодной защиты, блок фиксации 58 текущего положения, параметров движения и типа электротранспорта в зоне действия второй ведомой станции катодной защиты, блок расчета величины коррекции защитного потенциала 59 при действии электромагнитных полей от электротранспорта в зоне действия ведущей станции катодной защиты, блок расчета величины коррекции защитного потенциала 60 при действии электромагнитных полей от электротранспорта в зоне действия первой ведомой станции катодной защиты, блок расчета величины коррекции защитного потенциала 61 при действии электромагнитных полей от электротранспорта в зоне действия первой и второй ведомых станций катодной защиты.
Выходы управляемых силовых модулей 3 первой 1 и второй 2 ведомых станций катодной защиты через датчики нагрузки 35 и линии связи 9 соединены с входами одиннадцатого 30 и двенадцатого 31 нормирующего усилителей датчиков нагрузки 35 силовых модулей 3 ведомых станций катодной защиты соответственно, выходы электродов сравнения 5 первой 1 и второй 2 ведомых станций катодной защиты соединены со вторыми входами блоков сравнения 34 и через линию связи 9 с пятым 24 и шестым 25 нормирующими усилителями потенциала первой 1 и второй 2 ведомых станций катодной защиты соответственно, первые входы блоков сравнения 34 через корректируемые задатчики 4 величины начального защитного потенциала первой 1 и второй 2 ведомых станций катодной защиты, первый 32 и второй 33 корректоры и линию связи 9 соединены с выходами второго 12 и третьего 13 корректирующих сумматоров соответственно, выходы блоков сравнения 34 соединены с управляющими входами управляемых силовых модулей 3 первой 1 и второй 2 ведомых станций катодной защиты соответственно, выход силового модуля 17 ведущей 10 станции катодной защиты через датчик нагрузки 18 соединен с девятым 28 и десятым 29 нормирующими усилителями датчика нагрузки 18 силового модуля 17 ведущей 10 станции катодной защиты, выход электрода сравнения 19 ведущей 10 станции катодной защиты соединен с седьмым 26 и восьмым 27 нормирующими усилителями потенциала и со вторым входом блока сравнения 16, первый вход которого через задатчик величины начального защитного потенциала 15 и корректор 14 соединен с выходом первого 11 корректирующего сумматора, а выход - с управляющим входом силового модуля 17 ведущей 10 станции катодной защиты, выходы первого 20 и третьего 22 нормирующих усилителей потенциала удаленных точек, пятого 24 и шестого 25 нормирующих усилителей потенциала ведомых станций катодной защиты, одиннадцатого 30 и двенадцатого 32 нормирующих усилителей датчиков нагрузки 35 силовых модулей 3 ведомых станций катодной защиты соединены с входами первого 11 корректирующего сумматора ведущей 10 станции катодной защиты, выходы второго 21 нормирующего усилителя потенциала удаленной точки, девятого 28 нормирующего усилителя датчика нагрузки 18 силового модуля 17 ведущей 10 станции катодной защиты и седьмого 26 нормирующего усилителя потенциала ведущей 10 станции катодной защиты соединены с входами второго 12 корректирующего сумматора ведущей 10 станции катодной защиты, выходы четвертого 23 нормирующего усилителя потенциала удаленной точки, десятого 29 нормирующего усилителя датчика нагрузки 18 силового модуля 17 ведущей 10 станции катодной защиты и восьмого 27 нормирующего усилителя потенциала ведущей 10 станции катодной защиты соединены с входами третьего 13 корректирующего сумматора ведущей 10 станции катодной защиты, в ведущей 10 станции катодной защиты первый вход блока сравнения потенциалов 50 первой 7 удаленной точки измерения защитного потенциала соединен с выходом задатчика потенциалов 48 первой удаленной точки измерения защитного потенциала, второй вход через линию связи 9 соединен с электродом сравнения 6 первой удаленной точки, а выход соединен с входами первого 20 и второго нормирующих усилителей потенциала удаленных точек, первый вход блока сравнения потенциалов 51 второй 8 удаленной точки измерения защитного потенциала соединен с выходом задатчика потенциалов 49 второй удаленной точки измерения защитного потенциала, второй вход через линию связи 9 соединен с электродом сравнения 6 второй удаленной точки, а выход соединен с входами третьего 22 и четвертого 23 нормирующих усилителей потенциала удаленных точек, в первой 1 и второй 2 ведомых станциях катодной защиты с управляемыми силовыми модулями 3, выход задатчика нижнего 36 допустимого уровня величины защитного потенциала соединен с первым входам компаратора нижнего 38 допустимого уровня величины защитного потенциала, второй вход которого соединен с выходом электрода сравнения 5, а выход с входом элемента 42 логического сложения первой 1 и второй 2 ведомых станций катодной защиты, выход задатчика верхнего 37 допустимого уровня величины защитного потенциала соединен с первым входам компаратора верхнего 39 допустимого уровня величины защитного потенциала, второй вход которого соединен с выходом электрода сравнения 5, а выход с входом элемента 42 логического сложения первой 1 и второй 2 ведомых станций катодной защиты, выход задатчика максимально допустимого уровня нагрузки 40 управляемого силового модуля 3 соединен с первым входам компаратора максимально допустимого уровня нагрузки 41 управляемого силового модуля 3, а выход с входом элемента 42 логического сложения первой 1 и второй 2 ведомых станций катодной защиты, выход элемента 42 логического сложения соединен с управляющим входом линии связи 9 первой 1 и второй 2 ведомых станций катодной защиты соответственно, в первой 7 и второй 8 удаленных точках измерения защитных потенциалов, первый вход компаратора нижнего 45 допустимого уровня величины защитного потенциала соединен с выходом задатчика нижнего 43 допустимого уровня величины защитного потенциала, второй вход соединен с выходом электрода сравнения 6, а выход соединен с входом элемента 47 логического сложения первой 7 и второй 8 удаленных точек измерения защитных потенциалов, первый вход компаратора верхнего 46 допустимого уровня величины защитного потенциала соединен с выходом задатчика верхнего 44 допустимого уровня величины защитного потенциала, второй вход соединен с выходом электрода сравнения 6, а выход соединен с входом элемента 47 логического сложения первой 7 и второй 8 удаленных точек измерения защитных потенциалов, выход элемента 47 логического сложения соединен с управляющим входом линии связи 9 первой 7 и второй 8 удаленных точек измерения защитных потенциалов.
Выносная антенна 53 сотовой связи соединена с модулем приемника сотовой связи данных 52 по сети Интернет, выход модуля приемника сотовой связи 52 данных по сети Интернет соединен с входом блока памяти 54 текущего положения, параметров движения и типа электротранспорта в зоне действия ведущей и ведомых станций катодной защиты, выход которого соединен с входом маршрутизатора данных 55 о текущем положении, параметрах движения и типе электротранспорта, первый выход маршрутизатора данных 55 о текущем положении, параметрах движения и типе электротранспорта в зоне действия ведущей и ведомых станций катодной защиты соединен с входом блока фиксации 56 текущего положения, параметров движения и типа электротранспорта в зоне действия ведущей 10 станции катодной защиты, второй выход соединен с входом блока фиксации 57 текущего положения, параметров движения и типа электротранспорта в зоне действия первой 1 ведомой станции катодной защиты, а третий - с входом блока фиксации 58 текущего положения, параметров движения и типа электротранспорта в зоне действия второй 2 ведомой станции катодной защиты, выход блока фиксации 56 текущего положения, параметров движения и типа электротранспорта в зоне действия ведущей 10 станции катодной защиты через блок расчета величины коррекции защитного потенциала 59 при действии электромагнитных полей от электротранспорта в зоне действия ведущей 10 станции катодной защиты соединен с корректором 14 ведущей 10 станции катодной защиты, выход блока фиксации 57 текущего положения, параметров движения и типа электротранспорта в зоне действия первой 1 ведомой станции катодной защиты через блок расчета величины коррекции защитного потенциала 60 при действии электромагнитных полей от электротранспорта в зоне действия первой 1 ведомой станции катодной защиты соединен со вторым 12 корректирующим сумматором первой 1 ведомой станции катодной защиты, выход блока фиксации 58 текущего положения, параметров движения и типа электротранспорта в зоне действия второй 2 ведомой станции катодной защиты через блок расчета величины коррекции защитного потенциала 61 при действии электромагнитных полей от электротранспорта в зоне действия второй 2 ведомой станции катодной защиты соединен с третьим 13 корректирующим сумматором второй 2 ведомой станции катодной защиты.
Система коррекции защитных потенциалов станций катодной защиты при действии электромагнитных полей работает следующим образом.
Ведущая 10, первая 1 и вторая 2 ведомые станции катодной защиты формируют защитный потенциал по длине защищаемого газопровода.
Величины защитного потенциала изначально задаются задатчиком величины начального защитного потенциала 15 ведущей станцией катодной защиты и корректируемыми задатчиками 4 величины начального защитного потенциала первой 1 и второй 2 ведомых станций катодной защиты. Эти значения сравниваются на блоке сравнения 16 ведущей 10 станции и блоках сравнения 34 первой 1 и второй 2 ведомых станций катодной защиты со значениями от электродов сравнения 19 ведущей 10 и электродов сравнения 6 и первой 1 и второй 2 ведомых станций катодной защиты соответственно.
Сигналы с выходов блоков сравнения подаются на соответствующие силовые блоки, чем поддерживается заданное значение защитного потенциала на газопроводе при отсутствии воздействия внешних нестационарных электрических полей от различных источников.
При этом величина защитного потенциала на первой 1 и второй 2 ведомых станциях катодной защиты находится в допускаемых пределах, устанавливаемых посредством задатчиков нижнего 36 и верхнего 37 допустимых уровней величины защитного потенциала первой 1 и второй 2 ведомых станций катодной защиты. Величина защитного потенциала на первой 7 и второй 8 удаленных точках также находится в допускаемых пределах, устанавливаемых посредством задатчиков нижнего 43 и верхнего 44 допустимых уровней величины защитного потенциала первой 7 и второй 8 удаленных точек измерения защитных потенциалов. При этом линии связи 9 отключены, ведомые станции катодной защиты работают автономно и стабильно поддерживают величину защитного потенциала в допустимых пределах. Автоколебания величины защитного потенциала и расходы на связь отсутствуют.
При снижении величины защитного потенциала первой 7 удаленной точки ниже значения, установленного задатчиком нижнего 43 допустимого уровня величины защитного потенциала, компаратор нижнего 45 допустимого уровня величины защитного потенциала срабатывает, и сигнал с его выхода через элемент 47 логического сложения поступает на управляющий вход линии связи 9. Линия связи 9 включается и соединяет первую 7 удаленную точку со вторым входом блока сравнения потенциалов 50 ведущей станции 10, где сравнивается с заданным значением, определяемым задатчиком потенциала 48. В результате на выходе блока сравнения потенциалов 50 первой 7 удаленной точки измерения защитных потенциалов формируется сигнал рассогласования, который посредством второго 21 нормирующего усилителя через второй 12 корректирующий сумматор, линию связи 9 и первый 32 корректор корректирует значение корректируемого задатчика 4 величины начального защитного потенциала. На блоке сравнения 34 формируется сигнал, который посредством управляемого силового 3 модуля первой 1 ведомой станции корректирует величину защитного потенциала. Так же сигнал с выхода блока сравнения потенциалов 50 первой 7 удаленной точки измерения защитных потенциалов поступает через первый 20 нормирующий усилитель, первый 11 корректирующий сумматор и корректор 14 на задатчик величины начального защитного потенциала 15 ведущей станции 10. В результате на блоке сравнения 16 формируется сигнал, который посредством управляемого силового 17 модуля ведущей 10 станции корректирует величину защитного потенциала.
В результате при снижении величины защитного потенциала на первой 7 удаленной точки ниже допустимого значения его коррекция проводится первой 1 удаленной и ведущей 10 станциями катодной защиты.
При увеличении защитного потенциала первой 7 удаленной точки под действием возмущений выше значения, установленного задатчиком верхнего 44 допустимого уровня величины защитного потенциала, компаратор верхнего 46 допустимого уровня величины защитного потенциала срабатывает, и сигнал с его выхода через элемент 47 логического сложения поступает на управляющий вход линии связи 9. Линия связи 9 включается и соединяет первую 7 удаленную точку со вторым входом блока сравнения потенциалов 50 ведущей станции 10, где сравнивается с заданным значением, определяемым задатчиком потенциала 48. В результате на выходе блока сравнения потенциалов 50 первой 7 удаленной точки измерения защитных потенциалов формируется сигнал рассогласования, который посредством второго 21 нормирующего усилителя через второй 12 корректирующий сумматор, линию связи 9 и первый 32 корректор корректирует значение корректируемого задатчика 4 величины начального защитного потенциала. На блоке сравнения 34 формируется сигнал, который посредством управляемого силового 3 модуля первой 1 ведомой станции корректирует величину защитного потенциала. Так же сигнал с выхода блока сравнения потенциалов 50 первой 7 удаленной точки измерения защитных потенциалов поступает через первый 20 нормирующий усилитель, первый 11 корректирующий сумматор и корректор 14 на задатчик величины начального защитного потенциала 15 ведущей станции 10. На блоке сравнения 16 формируется сигнал, который посредством управляемого силового 17 модуля ведущей 10 станции корректирует величину защитного потенциала.
В результате при повышении защитного потенциала на первой 7 удаленной точки выше допустимого значения его коррекция проводится первой 1 удаленной и ведущей 10 станциями катодной защиты.
Аналогично при снижении или повышении величины защитного потенциала второй 8 удаленной точки за пределы, установленные задатчиками нижнего 43 и верхнего 44 допустимых уровней величины защитного потенциала, компаратор нижнего 45 и верхнего 46 допустимых уровней величины защитного потенциала срабатывает, и сигнал через элемент 47 логического сложения поступает на управляющий вход линии связи 9. Линия связи 9 включается и соединяет вторую 8 удаленную точку со вторым входом блока сравнения потенциалов 51 ведущей станции 10, где сравнивается с заданным значением, определяемым задатчиком потенциала 49 второй 8 удаленной точки измерения защитных потенциалов. В результате на выходе блока сравнения потенциалов 51 второй 8 удаленной точки измерения защитных потенциалов формируется сигнал рассогласования, который посредством четвертого 23 нормирующего усилителя через третий 13 корректирующий сумматор, линию связи 9 и второй 33 корректор корректирует значение корректируемого задатчика 4 величины начального защитного потенциала. На блоке сравнения 34 формируется сигнал, который посредством управляемого силового 3 модуля второй 2 ведомой станции корректирует величину защитного потенциала. Так же сигнал с выхода блока сравнения потенциалов 51 второй 8 удаленной точки измерения защитных потенциалов поступает через третий 22 нормирующий усилитель, первый 11 корректирующий сумматор и корректор 14 на задатчик величины начального защитного потенциала 15 ведущей станции 10. В результате на блоке сравнения 16 формируется сигнал, который посредством управляемого силового 17 модуля ведущей 10 станции корректирует величину защитного потенциала.
В результате при снижении или увеличении величины защитного потенциала на второй 8 удаленной точке за установленные пределы его коррекция проводится второй 2 удаленной и ведущей 10 станциями катодной защиты.
При снижении или повышении величины защитного потенциала на первой 1 или второй 2 ведомой станции катодной защиты и выхода его значения за установленные задатчиком нижнего 36 или верхнего 37 допустимого уровня величины защитного потенциала, срабатывает компаратор нижнего 38 или верхнего 39 допустимого уровня величины защитного потенциала ведомых станций катодной защиты и сигнал через элемент 42 логического сложения поступает на управляющий вход линии связи 9. Линия связи 9 включается и соединяет электроды сравнения 5 первой 1 или второй 2 ведомых станций катодной защиты через пятый 24 или шестой 25 нормирующие усилители потенциала ведомых станций катодной защиты соответственно с первым 11 корректирующим сумматором.
В результате на выходе первого 11 корректирующего сумматора происходит изменение величины сигнала, и корректор 14 корректирует величину задания задатчика величины начального защитного потенциала 15, которое на блоке сравнения 16 сравнивается с текущим значением защитного потенциала от электрода сравнения 19. На выходе блока сравнения 16 формируется сигнал рассогласования, управляющий силовым модулем 17 ведущей 10 станции катодной защиты, компенсируя тем самым возникающие возмущения защитного потенциала.
При изменении защитного потенциала ведущей 10 станции катодной защиты, сигнал с электрода сравнения 19 через седьмой 26 нормирующий усилитель потенциала подается на второй 12 корректирующий сумматор, с выхода которого через линию связи 9, первый 32 корректор, корректируемый задатчик 4 величины начального защитного потенциала первой 1 ведомой станции катодной защиты, блок сравнения 34 подается на управляемый силовой модуль 3 первой 1 ведомой станции катодной защиты. В результате корректируется работа первой 1 ведомой станции катодной защиты для поддержания защитного потенциала в заданных пределах.
Аналогично для второй 2 ведомой станции катодной защиты сигнал с электрода сравнения 19 через восьмой 27 нормирующий усилитель потенциала подается на третий 13 корректирующий сумматор, с выхода которого через линию связи 9, второй 33 корректор, корректируемый задатчик 4 величины начального защитного потенциала второй 2 ведомой станции катодной защиты, блок сравнения 34 подается на управляемый силовой модуль 3 второй 2 ведомой станции катодной защиты. В результате корректируется работа второй 2 ведомой станции катодной защиты для поддержания защитного потенциала в заданных пределах.
Для организации равномерной загрузки станций катодной защиты, работающих на единый протяженный газопровод, и компенсации возможных перегрузок, на каждой станции имеются датчики нагрузки силовых модулей.
При перегрузке силового модуля 3 первой 1 ведомой станции катодной защиты сигнал с датчика нагрузки 35 подается на второй вход компаратора максимально допустимого уровня нагрузки 41 управляемого силового модуля 3. На первый вход компаратора максимально допустимого уровня нагрузки 41 подается сигнал с задатчик максимально допустимого уровня нагрузки 40 управляемого силового модуля 3 и при превышении максимально допустимого уровня нагрузки на компараторе 41 формируется сигнал, который через и элемент 42 логического сложения первой 1 ведомой станций катодной защиты включает линию связи 9, соединяя выход датчика нагрузки 35 первой 1 ведомой станций катодной защиты через одиннадцатый 30 нормирующий усилитель с первым 11 корректирующим сумматором.
При перегрузке силового модуля 3 второй 2 ведомой станции катодной защиты аналогично сигнал с датчика нагрузки 35 подается на второй вход компаратора максимально допустимого уровня нагрузки 41, на первый вход которого подается сигнал с задатчика максимально допустимого уровня нагрузки 40 управляемого силового модуля 3. При превышении максимально допустимого уровня нагрузки на компараторе 41 формируется сигнал, который через и элемент 42 логического сложения второй 2 ведомой станций катодной защиты включает линию связи 9, соединяя выход датчика нагрузки 35 второй 2 ведомой станций катодной защиты через двенадцатый 31 нормирующий усилитель с первым 11 корректирующим сумматором.
В результате на выходе первого 11 корректирующего сумматора произойдет коррекция сигнала, который через корректор 14, задатчик величины начального защитного потенциала 15 и блок сравнения 16 приведет к изменению режима работы силового модуля 17 ведущей 10 станции катодной защиты. При этом часть нагрузки первой 1 или второй 2 ведомых станций катодной защиты перераспределится на ведущую 10 станцию катодной защиты. При снижении нагрузки на первой 1 и второй 2 ведомых станциях катодной защиты происходит аналогичное перераспределение на ведущую 10 станцию катодной защиты.
Величина нагрузки силового модуля 17 ведущей 10 станции катодной защиты через девятый 28 и десятый 29 нормирующие усилители передается с датчика нагрузки 18 силового модуля ведущей 10 станции катодной защиты на второй 12 и третий 13 корректирующие сумматоры соответственно, и далее через первый 32 и второй 33 корректоры на корректируемые задатчики 4, блоки сравнения 34 и управляемые силовые модули 3.
В результате происходит выравнивание нагрузки силовых модулей ведущей и ведомых станций катодной защиты, работающих на единый протяженный газопровод.
Наибольшее влияние на коррозийное воздействие на подземные трубопроводы оказывает наземный рельсовый электротранспорт, маршрут которого проходит в зоне пролегания подземного трубопровода. Электротранспорт вызывает сильные электромагнитные поля, приводящие к корзинному повреждению подземных трубопроводов.
Для своевременного учета этого явления и оперативной коррекции защитных потенциалов используются данные о положении, параметрах движения и типах электротранспорта, находящегося в зоне прохождения трасс защищаемого подземного трубопровода.
Эти данные к настоящему времени собираются в геоинформационных системах управления движением электротранспорта, являются открытыми в сети Интернет и доступны для использования для различных целей в других системах, в частности в данной системе коррекции защитных потенциалов станций катодной защиты при действии электромагнитных полей.
Данные от геоинформационной системы управления движением электротранспорта через сеть Интернет поступают на выносную антенну 53 сотовой связи и, затем, на модуль приемника сотовой связи данных 52 по сети Интернет ведущей 10 станции катодной защиты. В результате на выходе модуля приемника сотовой связи данных 52 по сети Интернет формируются данные о положении, параметрах движения и типах электротранспорта, который в настоящее время находятся в зоне прохождения трасс защищаемого подземного трубопровода. Эти данные записываются в блок памяти 54 и поступают на маршрутизатор данных 55 о текущем положении, параметрах движения и типе электротранспорта в зоне действия ведущей и ведомых станций катодной защиты.
На первом выходе маршрутизатора данных 55 о текущем положении, параметрах движения и типе электротранспорта формируются данные о электротранспорте, находящимся в текущее время в зоне действия ведущей 10 станции катодной защиты, которые фиксируются блоком фиксации 56 текущего положения, параметров движения и типа электротранспорта в зоне действия ведущей 10 станции катодной защиты. На основании этих данных в зависимости от количества, типов, положений и параметрах движения электротранспорта в зоне действия ведущей станции катодной защиты блок расчета величины коррекции защитного потенциала 59 при действии электромагнитных полей от электротранспорта формирует корректирующий сигнал, который подается на корректор 14 ведущей 10 станции катодной защиты. В результате ведущая 10 станция катодной защиты производит коррекцию защитного потенциала, компенсируя влияние электротранспорта, находящегося в зоне действия ведущей станции.
На втором выходе маршрутизатора данных 55 о текущем положении, параметрах движения и типе электротранспорта формируются данные о электротранспорте, находящимся в текущее время в зоне действия первой 1 ведомой станции катодной защиты, которые фиксируются блоком фиксации 57 текущего положения, параметров движения и типа электротранспорта в зоне действия первой 1 ведомой станции катодной защиты. На основании этих данных в зависимости от количества, типов, положений и параметрах движения электротранспорта в зоне действия первой 1 ведомой станции катодной защиты, блок расчета величины коррекции защитного потенциала 60 при действии электромагнитных полей от электротранспорта формирует корректирующий сигнал, который подается на второй 12 корректирующий сумматор первой 1 ведомой станции катодной защиты. В результате первая 1 ведомая станция катодной защиты производит коррекцию защитного потенциала, компенсируя влияние электротранспорта, находящегося в зоне действия первой 1 ведомой станции.
На третьем выходе маршрутизатора данных 55 о текущем положении, параметрах движения и типе электротранспорта формируются данные об электротранспорте, находящимся в текущее время в зоне действия второй 2 ведомой станции катодной защиты, которые фиксируются блоком фиксации 58 текущего положения, параметров движения и типа электротранспорта в зоне действия второй 2 ведомой станции катодной защиты. На основании этих данных в зависимости от количества, типов, положений и параметрах движения электротранспорта в зоне действия второй 2 ведомой станции катодной защиты, блок расчета величины коррекции защитного потенциала 61 при действии электромагнитных полей от электротранспорта формирует корректирующий сигнал, который подается на третий 13 корректирующий сумматор второй 2 ведомой станции катодной защиты. В результате вторая 2 ведомая станция катодной защиты производит коррекцию защитного потенциала, компенсируя влияние электротранспорта, находящегося в зоне действия второй 2 ведомой станции.
Таким образом, система коррекции защитных потенциалов станций катодной защиты при действии электромагнитных полей обеспечивает повышение эффективности процесса защиты подземного трубопровода от коррозии посредством коррекции защитных потенциалов станций катодной защиты в зависимости от положения, параметров движения и типов электротранспорта, находящегося в зоне прохождения трасс защищаемого подземного трубопровода.