CS212980B1

CS212980B1 - Connection to rectifier control and to the measurement of cathodic protection in underground metal structures

Info

Publication number: CS212980B1
Application number: CS486080A
Authority: CS
Inventors: Josef Polak; Josef Mrazek; Josef Uhyrek
Original assignee: Josef Polak; Josef Mrazek; Josef Uhyrek
Priority date: 1980-07-08
Filing date: 1980-07-08
Publication date: 1982-03-26

Abstract

Vynález se týká antikorozní elektrochemické ochrany kovových konstrukcí, uložených v elektrolytu, zejména v zemině a řeší problém automatického řízení stanice katodické elektrochemické ochrany a měření stupně této ochrany· U usměrňovače stanice katodické elektrochemické ochrany je uspořádáno měřicí místo, které je elektricky spojeno pomocí vodičů s chráněnou podzemní kovovou konstrukcí s pomocnou kovovou elektrodou a s nejméně jednou snímací elektrodou. Vynález může být použit při elektrθ’- chemické katodické antikorozní ochraně podzemních kovových konstrukcí, jako jsou potrubní a kabelové trasy, podzemní nádrže a podobná zařízení.The invention relates to electrochemical corrosion protection of metal structures placed in an electrolyte, especially in the soil, and solves the problem of automatic control of a cathodic electrochemical protection station and measurement of the degree of this protection. A measuring point is arranged at the rectifier of the cathodic electrochemical protection station, which is electrically connected by means of conductors to the protected underground metal structure with an auxiliary metal electrode and with at least one sensing electrode. The invention can be used in electrochemical cathodic corrosion protection of underground metal structures, such as pipelines and cable routes, underground tanks and similar devices.

Description

Vynález se týká zapojení k řízení usměrňovače pro systémy katodické ochrany u podzemních kovových konstrukcí vystavených působení bludných proudů, například ze stejnosměrně elektrizované kolejové dopravy a současně měření z jednoho místa dosaženého stupně katodické ochrany u této podzemní kovové konstrukce.The invention relates to a wiring for controlling a rectifier for cathodic protection systems in underground metal structures exposed to stray currents, e.g.

Při katodické ochraně vnějším zdrojem proudu je nutno potřebný stejnosměrný proud vyrábět technickými prostředky. Většinou se katodický ochranný proud získává z usměrňovačů napájených z elektrické rozvodné sítě. Podle způsobu řízení dělíme usměrňovače na:For cathodic protection by an external power source, the required direct current must be produced by technical means. In general, cathodic protective current is obtained from rectifiers supplied from the mains. According to the way of control we divide the rectifiers into:

- ručně řízené (odbočkové transformátory, autotransformátory);- manually controlled (branch transformers, autotransformers);

- automaticky řízené (tranaduktory, tranzistory, tyristory, triaky).- automatically controlled (transducers, transistors, thyristors, triacs).

Ve všech případech, kde je třeba automaticky řízených usměrňovačů se používá řídicího napětí mezi snímací elektrodou a chráněnou konstrukcí. Regulační prvky těchto ; ”, zařízení tvoří tranaduktory nebo tyristory. V provozu se vyskytují dva možné způsoby regulace výkonu:In all cases where automatically controlled rectifiers are needed, a control voltage is used between the sensing electrode and the protected structure. Regulatory elements of these; ”, The device consists of transducers or thyristors. There are two possible ways of power regulation in operation:

- v primární větvi,- in the primary branch,

- v sekundární větvi.- in the secondary branch.

Na základě rozdílu napětí mezi zvolenou hodnotou a hodnotou na snímací elektrodě, je regulátorem plynule ovládán např. tyristor zapojený do primární větve použitého transformátoru. Transformovaný proud je usměrněn v usměrňovači, který je kladným pólem připojen k uzemňovací anodě a záporným pólem k podzemní kovové konstrukci, např. potrubí. Součástí řízeného usměrňovače je potenciometr, sloužící pro volbu hodnoty potenciálu potrubí-půda, která má být ve sledovaném místě zařízením udržována. Snímací elektroda se umísťuje obvykle do bezprostřední blízkosti potrubí a vodiče, obvykle chráněným kabelem, je připojena k regulátoru řízeného usměrňovače. Podle intenzity elektrického pole v důsledku průtoku stejnosměrných bludných proudů zemí je dodáván ochranný proud na podzemní potrubí především k eliminaci nepříznivého působení těchto bludných proudů a také ke katodické ochraně potrubí. Na dosažený stupeň katodické ochrany má vliv řada faktorů, jako je kvalita izolačního povlaku potrubí, geometrické uspořádání všech konstrukcí, měrný odpor půdy, poloha uzemňovací anody stanice katodické ochrany vůči potrubí a vůči zdroji bludných proudů (např. kolejím dráhy, respektive měnírně), poloha snímací elektrody apod. Výstupní proud řízeného usměrňovače můžeme do určité míry ovlivnit nastavením potenciometru podle požadované hodnoty potenciálu potrubí-půda. Jedná se o tzv. zapínací potenciál, který v sobě zahrnuje značnou část tzv. ohmické složky - spádu napětí v zemi. V řadě případů se ukazuje použití tohoto rozdílu potenciálu pro regulaci chodu řízeného usměrňovače jako nevyhovující: bul není dosaženo požadované katodické ochrany a dochází ke korozi podzemní kovové konstrukce v některém provozním režimu, nebo naopak, je konstrukce přechráněna, což má např. nepříznivý vliv na izolační povlak potrubí, na vyšší spotřebu elektrické energie a úbytek uzemňovací anody. Známá maření pro optimalizaci provozu řízených usměrňovačů spočívají ve zřizování zvláštníchBased on the voltage difference between the selected value and the value on the sensing electrode, for example, a thyristor connected to the primary branch of the transformer used is continuously controlled by the controller. The transformed current is rectified in a rectifier which is connected to the grounding anode by a positive pole and by a negative pole to an underground metal structure, eg a pipeline. Part of the controlled rectifier is a potentiometer, which is used to select the value of the potential of the pipe-soil to be maintained at the site monitored by the device. The sensing electrode is usually placed in the immediate vicinity of a pipe and a conductor, usually by a protected cable, is connected to a controlled rectifier controller. According to the intensity of the electric field due to the flow of direct stray currents of the earth, a protective current is supplied to the underground pipelines primarily to eliminate the adverse effect of these stray currents and also to cathodic protection of the pipelines. The achieved degree of cathodic protection is influenced by a number of factors such as the quality of the insulating coating of the pipeline, the geometrical arrangement of all structures, the specific soil resistance, the grounding anode position of the cathodic protection station against the pipeline and the stray current source. sensing electrodes, etc. The output current of the controlled rectifier can be influenced to some extent by setting the potentiometer according to the required value of the pipe-soil potential. This is the so-called switching potential, which includes a large part of the so-called ohmic component - the voltage drop in the ground. In many cases, the use of this potential difference to control the operation of the controlled rectifier proves to be unsatisfactory: b) the required cathodic protection is not achieved and the underground metal structure is corroded in some operating mode, or vice versa, the structure is overstated. pipe coating, for higher power consumption and ground anode loss. Known obstructions to optimize the operation of the controlled rectifiers consist in the establishment of special ones

212 980212 980

V objektů na potrubí, kde je měřen tzv. vypínací nebo polarizační potenciál, případně další elektrické hodnoty a podle těchto hodnot je korigován chod řízeného usměrňovače. Nevýhodou tohoto uspořádání je, že tyto měřicí objekty bývají 300 m i více od stanice katodické ochrany, kde je umístěn řízený usměrňovač.In pipeline objects where the so-called tripping or polarization potential or other electrical values are measured and the controlled rectifier operation is corrected according to these values. The disadvantage of this arrangement is that these measuring objects tend to be 300 m or more from the cathodic protection station where the controlled rectifier is located.

Tyto nevýhody jsou odstraněny zapojením podle vynálezu, sestávajícím z elektrických propojek mezi záporným pólem usměrňovače a kovovou podzemní konstrukcí a kladným pólem usměrňovače a uzemňovací anodou a mezi regulátorem a podzemní kovovou konstrukcí a regulátorem a snímací elektrodou, jehož podstatou je, že u usměrňovače je uspořádáno měřicí místo, které je elektricky spojeno vodičem s podzemní kovovou konstrukcí, dalším vodičem s pomocnou kovovou elektrodou a třetím vodičem se snímací elektrodou. Zapojení může být vytvořeno i tak, že mezi pomocnou kovovou elektrodou a podzemní kovovou konstrukcí je zapojen ampérmetr a mezi pomocnou kovovou elektrodou a snímací elektrodou je zapojen vysokoohmický voltmetr.These disadvantages are overcome by the circuitry according to the invention, consisting of electrical connections between the rectifier negative pole and the metal underground structure and the rectifier positive pole and the grounding anode, and between the controller and the underground metal structure and the regulator and sensing electrode. a location that is electrically connected by a conductor to an underground metal structure, another conductor to an auxiliary metal electrode, and a third conductor to a sensing electrode. The wiring may also be such that an ammeter is connected between the auxiliary metal electrode and the underground metal structure, and a high ohmic voltmeter is connected between the auxiliary metal electrode and the sensing electrode.

Zapojení může být vytvořeno také tak, že u podzemní kovové konstrukce je uspořádána ještě nejméně jedna další snímací elektroda, která je vodičem připojena paralelně k vodiči z první snímací elektrody.The connection may also be formed such that at least one further sensing electrode is provided in the underground metal structure, which is connected by a conductor in parallel to the conductor of the first sensing electrode.

Na připojeném výkresu je znázorněn příklad zapojení podle vynálezu. Ve stanici katodické ochrany 10 je uspořádán usměrňovač 4 spojený vodičem 61 s uzemňovací anodou 6 a vodičem 11 s podzemní kovovou konstrukcí las regulátorem g. Ve stanici katodické ochrany 10 je rovněž uspořádáno měřící místo g se svorkami 71. 72. 73. Regulátor g je vodičem 51 spojen se svorkou 73 měřicího místa g a vodičem 12 s podzemní kovovou konstrukcí 1, která je vodičem 13 spojena rovněž se svorkou 71 měřicího místa g. Mezi svorkami 71 a 72 měřicího místa g je zapojen ampérmetr 9 s výhodou miliampérmetr a mezi svorkami 72 a 73 vysokoohmický voltmetr 8. Ke svorce 72 měřicího místa g je ještě připojena vodičem 21 pomocná kovová elektroda 2 a ke svorce gg jsou vodiči 31 a 32 připojeny snímací elektrody 3 a 30.The accompanying drawing shows an example of a circuit according to the invention. In the cathodic protection station 10 there is a rectifier 4 connected by a conductor 61 to the grounding anode 6 and a conductor 11 with an underground metal structure and with a regulator g. In the cathodic protection station 10 a measuring point g with terminals 71, 72, 73 is also provided. 51 is connected to the terminal 73 of the measuring point g and the conductor 12 to the underground metal structure 1, which is also connected to the terminal 71 of the measuring point g by the conductor 13. An ammeter 9 preferably a milliameter is connected between terminals 71 and 72. A high-voltage voltmeter 8 is connected to the terminal 72 of the measuring point g. The auxiliary metal electrode 2 is connected to the terminal 72 and the electrodes 3 and 30 are connected to the terminal gg.

Při zapojení podle vynálezu lze prakticky postupovat tak, že měřicí místo se zřídí v kiosku stanice katodické ochrany vedle usměrňovače na samostatné svorkovnici. Snímací elektroda se uloží u potrubí v místě připojení záporného pólu usměrňovače k potrubí. Vodiče ze snímací elektrody se zapojí na svorkovnici nadzemního měřicího objektu umístěného u potrubí. Mezi měřicím objektem a kioskem stanice katodické ochrany se položí kao bel, např. AYKY 3x6 mm , který je připojen k měřicímu místu ke svorkám 71. 72. 73.In the connection according to the invention, it is practically possible to set up the measuring point in the kiosk of the cathodic protection station next to the rectifier on a separate terminal block. The sensing electrode is placed near the piping at the negative pole of the rectifier to the piping. The wires from the sensing electrode are connected to the terminal block of the above-ground measuring object located near the pipeline. A kao bel, eg AYKY 3x6 mm, is connected between the measuring object and the cathodic protection station kiosk, which is connected to the measuring point to terminals 71, 72, 73.

Odpor vodičů 13 a 21 bude i v tomto případě zanedbatelný, protože jeho hodnota bude maximálně 1 % zemního odporu pomocné kovové elektrody 2.In this case, the resistance of the conductors 13 and 21 will be negligible, since its value will not exceed 1% of the earth resistance of the auxiliary metal electrode 2.

U existujících stanic katodické ochrany, kde je malá potřeba ochranného proudu (do 7A), lze s výhodou využít obvykle používaný kabel AYKY 4x16 mm² mezi záporným pólem usměrňovače a měřicím objektem u potrubí, zapojený tak, že k napájení potrubí se použije o pouze 1 vodič kabelu (1x16 mm ) a ostatní tři vodiče se zapojí k měřicímu místu g aFor existing cathodic protection stations where there is little need for protective current (up to 7A), the commonly used AYKY 4x16 mm ² cable between the negative pole of the rectifier and the pipeline measuring object can be used, using only 1 the cable conductor (1x16 mm) and the other three conductors are connected to the measuring point ga

212 9 8 obdobně se zapojí v měřicím objektu podle výkresu. Ekonomické výhodnost tohoto zapojení vyniká zvláště v těch případech, kdy měřicí objekt u potrubí je těžko přístupný (např. ve vzdálenosti 500 m od cesty v poli). Další výhodou je, že je možno jrovádět přesné měření zapínacího a vypínacího potenciálu v každé roční době, přičemž je dosahováno značných úspor pracovního času při měření a dopravě.212 9 8 similarly connected in the measuring object according to the drawing. The economical advantage of this connection is particularly apparent in those cases where the measuring object at the pipeline is difficult to access (eg at a distance of 500 m from the field path). A further advantage is that it is possible to measure accurately the switching-on and switching-off potential at any time of the year, while achieving considerable savings in measuring and transport time.

Jako zdroje signálu pro automaticky řízené systémy katodické ochrany lze použít dvě nebo více snímací elektrody, s výhodou referenční elektrodu typu kov-kovová sůl, např. Cu/CuSO^, které mohou být ihstalovány na různých místech kolem podzemní kovové konstrukce, např. potrubí. Vzájemně paralelně spojeny dávají, průměrný potenciál, nebo lze využít pro provoz nejvýhodněji umístěnou snímací elektrodu.Two or more sensing electrodes, preferably a metal-metal salt reference electrode, e.g. Cu / CuSO4, may be used as signal sources for the cathodic protection systems, which may be installed at various locations around the underground metal structure, e.g. The average potential, or the most conveniently located sensing electrode, can be used in parallel to each other.

Řídicí elektrodu je možné použít k měření zapínacího a vypínacího potenciálu u podzemních potrubí a proudu na neizolovanou plochu oceli zapojením přímo do kiosku stanice. Měděná elektroda by se používala jak k řízení usměrňovače, tak k měření potencionélu. Totéž je možné použít i u neřízených stanic katodické ochrany. Při kontrole provozu katodické ochrany je ihned možné měřit vypínací potenciál a jroud a podle toho snížit, nebo zvýšit výkon usměrňovače. Lze tak snadno a v každých podmínkách dosáhnout optimálního vyregulování - podle vypínacího potenciálu a podle proudu (v některých půdách lze nastavit zapínací potenciál na více než - 2 V, protože vypínací potenciál U je kladnější než-1,15 V. Naopak je možné zkontrolovat, jestli U_y není zápornější než -1,20 V. (proti Cu/OuSO^ ref. elektrodě).The control electrode can be used to measure the switch-on and switch-off potential of underground pipelines and current to a non-insulated steel surface by connecting directly to the station kiosk. The copper electrode would be used both to control the rectifier and to measure the potential. The same applies to uncontrolled cathodic protection stations. When monitoring the operation of the cathodic protection, it is immediately possible to measure the tripping potential and jroud and to reduce or increase the rectifier output accordingly. This makes it possible to achieve optimal regulation in all conditions - according to the tripping potential and the current (in some soils the tripping potential can be set to more than - 2 V, because the tripping potential U is more positive than -1.15 V. if U _y is not more than -1.20 V. (against Cu / OuSO ^ ref. electrode).

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1. Wiring to control the rectifier and measure the degree of cathodic protection for underground metal structures, consisting of electrical connections between the negative pole of the rectifier and the underground metal structure and the positive pole of the rectifier and the grounding anode and between the controller and the underground metal structure and the controller and sensing electrode; A measuring point (7) is provided in the rectifier (4), which is electrically connected by a conductor (13) to an underground metal structure (1), another conductor (21) and an auxiliary metal electrode (2) and a third conductor (31). with sensing electrode (3).

Wiring according to claim 1, characterized in that an amperemeter (9) is connected between the underground metal structure (1) and the auxiliary metal electrode (2) and a high-ohm voltmeter (3) is connected between the auxiliary metal electrode (2) and the sensing electrode (3). 8).

Connection according to Claims 1 and 2, characterized in that at least one further sensing electrode (30) is arranged in the underground metal structure (1) and is connected in parallel to the conductor (31) by a conductor (32).