DE2007347A1

DE2007347A1 - Automatic control of current impulse operated cathodic - protection installation

Info

Publication number: DE2007347A1
Application number: DE19702007347
Authority: DE
Inventors: Jmdrzich Dipl Ing Prag Varvrzina
Original assignee: USTAV PRO VYZKUM A VYUZITI PAL
Current assignee: USTAV PRO VYZKUM A VYUZITI PAL
Priority date: 1970-02-18
Filing date: 1970-02-18
Publication date: 1971-08-26

Abstract

Automatic control of a cathodic corrosion protection installation, in which the potential between the structure and earth alters between the protective current impulses applied, is effected by switching the protective current on, when the upper limit of the potential is reached, and turning the current off when the lower limit is reached. Since the current is applied in impulses it is possible to monitor the changing natural potential between structure and ground resulting from various stray currents due to environmental factors. The control of the current prevents any damage to the passive corrosion protection of the metal construction.

Description

Verfahren zur automatischen Steuerung einer Kathodenschutzanlage ====================================== Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Steuerung einer Kathodenschutzanlage für mit dem Boden verbundene Metallkonstruktionen. Method for the automatic control of a cathodic protection system ====================================== The invention relates to a method for automatic control of a cathodic protection system for those connected to the ground Metal structures.

Bei im Boden befindlichen Metallkonstruktionen wird e ;en Korrosion und StreuStröme gewöhnlich kethodischer Schutz benutzt. Als Kriterium eines optimalen Schutzes ist die Erreichung eines minimalen Schutzpotentials der geschützten Konstruktion gegenüber dem Boden zu betrachten, wobei ein Potential von -0,85 V für Stahl, beziehungsweise-0,55 V für die Bleimäntel der Kabel gegenüber der Referenzelektrode Kupfer/Kupfersulfat gegeben ist. Beim Schutz gegen einfache Bodenkorrosion wird dieser Wert leicht erreicht, größtenteils ohne daß eine gesteuerte Quelle von Schutmstrom benutzt wird. In den durch Streuströme bedrohten Gebieten wird die Schwankung der Streustromgröße durch Größenänderung des Potentials Rohrleitung - Boden verursacht und in einem solchen Falle ist es nötig, eine Schutzeinrichtung mit sutomatischer Steuerung der Schutzstromgröße zu benutzen.In the case of metal structures in the ground, there will be corrosion and stray currents commonly used methodical protection. As a criterion of an optimal Protection is the achievement of a minimum protection potential the protected construction compared to the ground to be considered, with a potential of -0.85 V for steel and -0.55 V for the lead sheaths of the cables the reference electrode is copper / copper sulfate. When protecting against simple Soil corrosion this value is easily reached, for the most part without a controlled one Source of Schutmstrom is used. In areas threatened by stray currents is the fluctuation of the leakage current size due to the change in size of the pipeline potential - Ground causes and in such a case it is necessary to have a protective device to be used with automatic control of the protective current value.

Ein zu negatives Potential zwischen der geschützten Konstruktion und dem Boden verursacht die Beschädigung des passiven Antikorrosionsschutzes der Metallkonstruktionen (zum Beispiel der Isolation). Too negative a potential between the protected construction and the soil causes the damage to the passive anti-corrosion protection of the Metal constructions (for example insulation).

Daraus folgt, daß man die Schutzpotentialgröße in einem gewissen genau begrenten Bereich aufrechterhalten muß.From this it follows that one can accurately determine the protective potential size to a certain extent must maintain a limited area.

Es sind Verfahren bekannt, die auf einer stufenweisen oder kontinuierlichen Steuerung der SchutzstromSröße beruhen. Bei diesen Verfahren wird der Schutzstrqm nicht unterbrochen; er fließt kontinuierlich durch den Schutzkreiß, was eine beträchliche, Ieistungsaufnahae an elektrischer Energie erfordert. Processes are known which operate on a stepwise or continuous basis Control of the protective current size are based. With this method, the protection current not interrupted; it flows continuously through the protective circle, which is a considerable, Power consumption of electrical energy required.

Dieser Nachteil wird durch das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren an einer Kathodenschutzanlage dadurch beseitigt, daß sich zwischen den Impulsen des Schutzstromes das Potential zwischen Konstruktion und Boden in festgesetzten Grenzen ändert, wobei beim Erreichen der oberen Grenze des Potentials der Schutzstrom eingeschaltet und beim Erreichen der unteren Grenze des Potentials der Schutzstrom ausgeschaltet wird.This disadvantage is caused by the control method according to the invention on a cathodic protection system eliminated that between the pulses of the protective current the potential between the construction and the ground in a fixed Limits changes, with the protective current when the upper limit of the potential is reached switched on and the protective current when the lower limit of the potential is reached is turned off.

Das Verfahren der automatischen Steuerung der Kathodenschutzanlage ermöglicht einen minimalen Verbrauch an elektrischer Energie der Kathodenschutzanlage bei einer gleichzeitigen Einhaltung der Bedingungen des Schutzes der zu schützenden Metallkonstruktion gegen Korrosion d. i. die Aufrechterhaltung des Potentials zwischen der Konstruktion, z. B. der Rohrleitung und einer Referenzelektrode innerhalb festgesetzter Grenzen.The procedure of automatic control of the cathodic protection system enables the cathodic protection system to consume a minimum of electrical energy with simultaneous compliance with the conditions of protection of those to be protected Metal construction against corrosion d. i. maintaining the potential between the construction, e.g. B. the pipeline and a reference electrode set within Limits.

Diesem Verfahren gemäß gibt der Steuerungskreis beim Anwachsen des Potentials zur oberen Grenze dem Schaltelement im Schutz stromkreis der Kathodenschutzanlage einen Impuls zum Einschalten und zum Durchfluß des Schutzstromes in die zu schützende Konstruktion, Durch Einschalten des Schutzstromes sinkt das Potential und beim Erreichen des unteren Grenzwertes gibt der Steuerungskreis einen Impuls zur Unterbrechung des Schutzstromkreises. In diesem Augenblick fängt das Potential zwischen der Rohrleitung und dem Boden in Richtung zu den positiven Werten zu steigen an und der ganze Vorgang wiederholt sich. Bei diesem Verfahren der automatischen Steuerung werden die Polarisationseigenschaften des Schutzstromkreises der Ksthodenschutzanlage ausgenutzt, wenn das Potential zwischen Rohrleitung und Boden nach Ausschaltung des Schutzstromes nicht sprungweise sondern ganz allmählich steigt.According to this procedure, the steering committee gives when the Potential to the upper limit of the switching element in the protection circuit of the cathodic protection system a pulse for switching on and for the flow of the protective current into the one to be protected Construction, By switching on the protective current, the potential decreases and at the When the lower limit value is reached, the control circuit gives an interruption pulse of the protection circuit. At this moment the potential between the pipeline begins and the bottom to rise towards the positive values and the whole process repeated. In this method of automatic control, the polarization properties of the protective circuit of the Ksthodenschutzanlage used when the potential between After switching off the protective current, the pipeline and floor do not jump in leaps and bounds very gradually increases.

Die Polarisationseigenschaften des Stromkreises hängen vom Boden, in dem sich die Metallkonstruktion befindet, und von der Art und der Ausführungsweise der Isolation ab. Diese Eigenschaften können durch Benutzung von geeignetem Aufschüttungsmaterial günstig beeinflußt werden.The polarization properties of the circuit depend on the ground, in which the metal structure is located, and the type and design the isolation. These properties can be achieved through the use of suitable embankment material are favorably influenced.

In den Intervallen, während der der Schutzstrom der Anlage ausgeschaltet ist, steigt das Potential zwischen der Konstruktion und dem Boden von der unteren zur oberen Grenze. Während dieser Zeitspanne ist die Rohrleitung vollkommen geschützt, was durch die erwähnten Polarisationseigenschaften des Schutzstromkreises bewirkt wird.In the intervals during which the protective current of the system is switched off is, the potential between the construction and the floor increases from the lower one to the upper limit. During this period the pipeline is completely protected, which is caused by the mentioned polarization properties of the protective circuit will.

Die Frequenz der Scautzstromimpulse hängt im Bereich der einfachen Bodenkorrosion von den elektrochemischen Eigenschaften des SchutzstromkreiBes ab; im Bereich der Streuströme wird sie außerdem durch die Änderungen der Richtung und Größe der Streuströme beeinflußt.The frequency of the Scautzstromimpulse depends in the range of the simple Soil corrosion depends on the electrochemical properties of the protective circuit; in the field of It also becomes stray currents due to the changes the direction and magnitude of the stray currents.

Die Dauer, während der der Schutzstrom der Anlage ausgeschaltet ist und die Rohrleitung dabei geschützt ist, bringt die Einsparung an elektrischer Energie.The duration during which the protective current of the system is switched off and the pipeline is protected, saves electrical energy.

Die Erfindung wird an Rand eines Ausführungsbeispieles und der dazu gehörigen Abbildungen näher erläutert.The invention is based on an exemplary embodiment and the related thereto associated illustrations are explained in more detail.

Figur 1 zeigt das Diagramm des Potentialverlaufes in Abhängigkeit von der Zeit.Figure 1 shows the diagram of the potential curve as a function from the time.

Figur 2 zeigt ein Vergleichsdiagramm für die verbrauchten inergiemengen.FIG. 2 shows a comparison diagram for the amounts of energy consumed.

Figur 3 zeigt ein schematisches Beispiel einer Eathodenschutzanlage gemäß der Erfindung.FIG. 3 shows a schematic example of a cathode protection system according to the invention.

In Figur 1 ist ein Verlaufsdiagramm des Potentials U in Abhängigkeit von der Zeit t zwischen der Rohrleitung und dem Boden bei automatischer Schutzstromsteuerung gemäß der Erfindung dargestellt. In diesem Beispiel soll an der Verbindungsatelle der Kathodenschutzanlage mit der Rohrleitung ein Potential Rohrleitung - Boden zwischen den Grenzwerten U1 und U2 aufrechterhalten werden. T1 ist die Dauer, während der der Schutzstrom durch den Schutzstromkreis fließt, T2 ist die Dauer, während der der Schutzstrom ausgeschaltet ist, wobei T1 « T2.FIG. 1 shows a diagram of the potential U as a function of the time t between the pipeline and the ground with automatic protective current control shown according to the invention. In this example, the connection atelle the cathodic protection system with the pipeline a potential pipeline - ground between the limit values U1 and U2 are maintained. T1 is the duration during which the protective current flows through the protective circuit, T2 is the duration during which the protective current is switched off, where T1 «T2.

In Figur 2 ist ein Zeitverlaufdiagramm des Schutzstromes I dargestellt. Der Bedarf an elektrischer Energie bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ist Sroportional der Summe der Flächen a1, a2, der Bedarf an elektrischer Energie während derselben Dauer T bei dem Verfahren mit kontinuierlicher Steuerung ist proportional der Fläche b.In Figure 2, a timing diagram of the protective current I is shown. The electrical energy requirement in the method according to the invention is proportional the sum of the areas a1, a2, the need for electrical energy during the same Duration T in the continuous control method is proportional to the area b.

In Figur 3 ist ein Beispiel eines vereinfachten Schemas einer gesteuerten KathodenseMutzanlage gemäß der Erfindung angeführt. Die Netzspannung, transformiert mittels des Transformators 3, ist durch einen Tyristor 2 gleichgerichtet; der gleichgerichtete Strom geht über die Anodenerdung 4 durch den Boden in die zu schützende Konstruktion 6, die mit der Wicklung des Transformators 3 verbunden ist. Der Schutzstrom wird automatisch mittels eines Steuerungsstromkreises 1 gesteuert, wodurch dieser Kreis den durch den thyristor 2 fließenden Strom nach der Größe des Potentialunterschiedes zwischen der geschützten Konstruktion und der Referenzelektrode 5 derart steuert, daß der Wert dieses Potentials in den festgesetzten Grenzen gehültenWird Das Verfahren der automatischen Steuerung gemäß der Erfindung kann in verschiedenen Fällen des Antikorrosionsschutzes bei Metallkonstruktionen benutzt werden, nämlich sowohl in Bereichen mit einfacher Bodenkorrosionen als auch mit Streuströmen.In Figure 3 is an example of a simplified scheme of a controlled Cited cathode mud system according to the invention. The mains voltage, transformed by means of the transformer 3, is rectified by a thyristor 2; the rectified Current goes via the anode ground 4 through the floor into the structure to be protected 6, which is connected to the winding of the transformer 3. The protective current will controlled automatically by means of a control circuit 1, whereby this circuit the current flowing through the thyristor 2 according to the size of the potential difference controls between the protected structure and the reference electrode 5 in such a way that that the value of this potential is kept within the established limits. The procedure the automatic control according to the invention can be used in various cases Anticorrosion protection can be used in metal structures, namely both in Areas with simple soil corrosion as well as with stray currents.

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Claims

Patent claim process for the automatic control of a cathodic protection system, characterized in that the potential between the protective current pulses between construction and soil changes within set limits, with when reaching the upper limit of the potential the protective current is switched on and when it is reached the lower limit of the potential the protective current is switched off.

L e r s e i t e