NO332299B1

NO332299B1 - Anode monitoring system and method, data transfer system, and anode arrangement

Info

Publication number: NO332299B1
Application number: NO20020125A
Authority: NO
Inventors: Steven Martin Hudson
Original assignee: Expro North Sea Ltd
Priority date: 1999-07-13
Filing date: 2002-01-10
Publication date: 2012-08-20
Also published as: GB9916410D0; NO20020125D0; KR20020029080A; ATE269430T1; OA11990A; EP1203109A1; MXPA02000238A; AU765041B2; DE60011624D1; AP2001002382A0; JP2003504516A; BR0013165A; EP1203109B1; CN1360645A; CA2378317A1; WO2001004381A1; CA2378317C; NO20020125L; AU5556200A; EA200101246A1

Abstract

Et anodeovervåkende system for å overvåke integriteten av anoder (2) anordnet på en metallstrukturslik som et rørledningssystem (1). En signalkrets (Sn) som omfatter rør- ledningen (1) og en av anodene (2) opprettes og ved en sentral stasjon (4) sees det etter passende signaler. Signalmottagningen ved den sentrale stasjon (4) er avhengig av integriteten av den anode (2) som på vedkommende tidspunkt undersøkes. Dersom anoden (2) mangler eller har en defekt blir det forventede signal ikke mottatt og således kan feilen ved anoden (2) påvises. Et kjervfilter (5) er satt inn i serie mellom hver anode(2) og rørledningen (1). Filteret (5) gir en høy impedans som det kan signaleres over, men som ikke forstyrrer det katodiskebeskyttelsessystem.An anode monitoring system for monitoring the integrity of anodes (2) arranged on a metal structure like a pipeline system (1). A signal circuit (Sn) comprising the pipeline (1) and one of the anodes (2) is created and at a central station (4), appropriate signals are checked. The signal reception at the central station (4) depends on the integrity of the anode (2) being examined at that time. If the anode (2) is missing or has a defect, the expected signal is not received and thus the error at the anode (2) can be detected. A notch filter (5) is inserted in series between each anode (2) and the pipeline (1). The filter (5) provides a high impedance over which it can be signaled but which does not interfere with the cathodic protection system.

Description

Denne oppfinnelse gjelder anodeovervåkende systemer og anodeovervåkende fremgangsmåter for å overvåke integriteten av anoder anordnet på en metallstruktur for katodisk beskyttende formål. Eksempler på sådanne strukturer er rørledninger og komponenter som brukes sammen med rørledningssystemer, slik som ventiltrær, manifolder og prosessanlegg. This invention relates to anode monitoring systems and anode monitoring methods for monitoring the integrity of anodes arranged on a metal structure for cathodic protective purposes. Examples of such structures are pipelines and components used together with pipeline systems, such as valve trees, manifolds and process plants.

En undersjøisk rørledning blir typisk beskyttet ved bruk av katodisk beskyttelse. Dette betyr at offeranoder anordnes på steder i innbyrdes avstand langs dens lengde. At anodene er kontinuerlige til stede og virker effektivt er essensielt for den katodiske beskyttelsesfunksjon. For å sikre selve rørets integritet må således anodene etterses regelmessig. For tiden gjøres dette enten ved å bruke en fjernstyrt farkost og/eller ved hjelp av kartlegging av spenninger (potensialforskjeller). Hver av disse metoder er ekstremt kostbar og kan bare utføres når værforholdene tillater det. A submarine pipeline is typically protected using cathodic protection. This means that sacrificial anodes are arranged at spaced locations along its length. That the anodes are continuously present and work effectively is essential for the cathodic protection function. In order to ensure the integrity of the pipe itself, the anodes must therefore be inspected regularly. Currently, this is done either by using a remote-controlled vehicle and/or by mapping voltages (potential differences). Each of these methods is extremely expensive and can only be carried out when weather conditions permit.

Det er et formål for denne oppfinnelse å fremskaffe en teknikk ved overvåking av anoders integritet, som fjerner i det minste noen av problemene ved eksisterende teknikker. It is an object of this invention to provide a technique for monitoring the integrity of anodes which removes at least some of the problems of existing techniques.

Det vil forstås at anoder kan bli ikke-effektive på en rekke måter, f.eks. kan en anode løsne helt fra en rørledning, den kan miste effektiv elektrisk kontakt med rørledningen eller den kan ha gått i oppløsning i en slik grad at den opphører å være effektiv. Det er ønskelig å være i stand til å oppdage når en hvilken som helst av disse hendelser har inntruffet. It will be understood that anodes can become inefficient in a number of ways, e.g. an anode may detach completely from a pipeline, it may lose effective electrical contact with the pipeline, or it may have disintegrated to such an extent that it ceases to be effective. It is desirable to be able to detect when any of these events have occurred.

US 5 587 707 omhandler en metode for dataoverføring på undersjøiske rørledninger. Rørledningen omfatter offeranoder opprettholdt ved en likestrømsspenning. Data overføres ved å variere likestrømsspenningen rundt et gjennomsnittsnivå. US 5,587,707 deals with a method for data transmission on submarine pipelines. The pipeline comprises sacrificial anodes maintained at a DC voltage. Data is transmitted by varying the DC voltage around an average level.

I henhold til et første aspekt av foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt et anodeovervåkende system for overvåking av integriteten av anoder anordnet på en metallstruktur for katodisk beskyttende formål, som omfatter en signalkrets som har i det minste en signalbane som omfatter metallstrukturen og en valgt anode, slik at egenskapene ved signalkretsen avhenger av den valgte anodes effektivitet, signalgenererende utstyr for å generere og tilføre et signal til signalkretsen, og en sentral stasjon for å overvåke signaler i signalkretsen for derved å avgjøre om den valgte anode er effektiv. According to a first aspect of the present invention, there is provided an anode monitoring system for monitoring the integrity of anodes arranged on a metal structure for cathodic protective purposes, comprising a signal circuit having at least one signal path comprising the metal structure and a selected anode, such that the characteristics of the signal circuit depend on the efficiency of the selected anode, signal generating equipment to generate and supply a signal to the signal circuit, and a central station to monitor signals in the signal circuit to thereby determine whether the selected anode is effective.

I henhold til et andre aspekt av foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en fremgangsmåte ved anodeovervåking for overvåking av integriteten av anoder anordnet på en metallstruktur for katodisk beskyttende formål, og som omfatter trinn hvor: -et signal genereres og nevnte signal tilføres til en signalkrets, idet signalkretsen omfatter i det minste en signalbane som omfatter metallstrukturen og en valgt anode, slik at signalkretsens According to a second aspect of the present invention, a method of anode monitoring is provided for monitoring the integrity of anodes arranged on a metal structure for cathodic protective purposes, and which comprises steps where: - a signal is generated and said signal is supplied to a signal circuit, the signal circuit comprises at least one signal path comprising the metal structure and a selected anode, so that the signal circuit's

egenskaper avhenger av den valgte anodes effektivitet, og properties depend on the efficiency of the chosen anode, and

-signaler i signalkretsen overvåkes ved en sentral stasjon for derved å avgjøre om den valgte anode er effektiv. -signals in the signal circuit are monitored at a central station in order to determine whether the selected anode is effective.

Fortrinnsvis er det signalgenererende utstyr anordnet for, når den valgte anode er effektiv, å tilføre et signal til signalkretsen som gir en angivelse av den valgte anodes effektivitet. Preferably, the signal generating equipment is arranged to, when the selected anode is efficient, supply a signal to the signal circuit which gives an indication of the selected anode's efficiency.

Fortrinnsvis er det signalgenererende utstyr eller i det minste en komponent tilhørende dette, anordnet ved den valgte anode. Preferably, the signal generating equipment or at least a component belonging to it, is arranged at the selected anode.

Fravær av eller defekter ved den valgte anode kan være påvisbart som et brudd i signalkretsen. Bruddet i signalkretsen kan være påvisbart som et resultat av en manglende evne til å påføre et signal til signalkretsen og/eller manglende evne til å motta et signal fra kretsen. Fraværet av eller defekter ved den valgte anode kan være påvisbart på grunn av fraværet av et forventet signal. Det forventede signal kan være det som stammer fra en endring i signalkretsens effektive impedans. Absence of or defects at the selected anode can be detected as a break in the signal circuit. The break in the signal circuit may be detectable as a result of an inability to apply a signal to the signal circuit and/or an inability to receive a signal from the circuit. The absence of or defects at the selected anode may be detectable due to the absence of an expected signal. The expected signal may be that which originates from a change in the effective impedance of the signal circuit.

Signalkretsen kan omfatte en returbane via jord. Fortrinnsvis gir den valgte anode, når den er effektiv, en ledende bane fra metallstrukturen til jord. Når den valgte anode gir en bane til jord, kan fravær av eller defekter ved den valgte anode være påvisbart som tap av en jordforbindelse. The signal circuit may include a return path via ground. Preferably, the selected anode, when effective, provides a conductive path from the metal structure to ground. When the selected anode provides a path to ground, absence of or defects at the selected anode may be detectable as loss of a ground connection.

Signalkretsen kan omfatte impedansutstyr. Impedansutstyret kan være anordnet mellom den valgte anode og det øvrige av metallstrukturen. Impedansutstyret kan være anordnet i serie mellom den valgte anode og metallstrukturen. The signal circuit may include impedance equipment. The impedance equipment can be arranged between the selected anode and the rest of the metal structure. The impedance device can be arranged in series between the selected anode and the metal structure.

Impedansutstyret kan omfatte isolasjonsutstyr. Impedansutstyret kan omfatte induktansutstyr. Impedansutstyret kan omfatte filterutstyr. Impedansutstyret kan være anordnet for å gi høy impedans for signaler som varierer over tid innenfor ett eller flere verdiområder av frekvenser og lav impedans for signaler utenfor det eller de valgte verdiområder. Impedansutstyret kan være slik innrettet at den reelle del av impedansen hovedsakelig er lik null. Dette betyr at det er liten eller ingen svekkelse av likestrømskomponenter i signaler som passerer gjennom impedansutstyret. The impedance equipment may include isolation equipment. The impedance equipment may include inductance equipment. The impedance equipment may include filter equipment. The impedance equipment can be arranged to provide high impedance for signals that vary over time within one or more value ranges of frequencies and low impedance for signals outside the selected value range or ranges. The impedance equipment can be arranged so that the real part of the impedance is essentially equal to zero. This means that there is little or no attenuation of DC components in signals passing through the impedance equipment.

Bruk av induktansutstyr og/eller filterutstyr har fordeler når metallstrukturen brukes for å bære signaler, fordi disse utstyrstyper kan velges for å gi høy impedans for signaler som varierer over tid og som brukes for å signalere og derved minske tapene, samtidig som de gir lav impedans for de strømmer som brukes for katodisk beskyttelse. The use of inductance equipment and/or filter equipment has advantages when the metal structure is used to carry signals, because these types of equipment can be selected to provide high impedance for time-varying signals used for signaling, thereby reducing losses, while providing low impedance for the currents used for cathodic protection.

Sendende og mottakende utstyr kan anordnes for å la data bli overført langs metallstrukturen. De sendende og mottakende utstyr kan være anordnet for å bidra til den anodeovervåkende operasjon og/eller for å frembringe en egen dataoverførende funksjon. Transmitting and receiving equipment can be arranged to allow data to be transmitted along the metal structure. The transmitting and receiving equipment can be arranged to contribute to the anode monitoring operation and/or to produce a separate data transmitting function.

Det sendende utstyr og/eller mottakende utstyr kan være koblet over impedansutstyret og innrettet for å sende og/eller motta signaler over impedansutstyret. The transmitting equipment and/or receiving equipment can be connected over the impedance equipment and arranged to send and/or receive signals over the impedance equipment.

Når signaler blir mottatt over impedansutstyret har bruk av filterutstyr som impedansutstyr en ytterligere fordel ved at støy generert utenfor det frekvensbånd som er av interesse, vil bli dempet før den går inn i mottakerne. When signals are received over the impedance equipment, the use of filter equipment as impedance equipment has a further advantage in that noise generated outside the frequency band of interest will be attenuated before it enters the receivers.

I noen utførelser omfatter det signalgenererende utstyr senderutstyr, mens signalkretsen omfatter en jordreturbane, slik at senderutstyret fordrer en jordforbindelse, idet den valgte anode er innrettet for, når den er effektiv, å frembringe jordforbindelsen for således å muliggjøre overføring av et signal som gir en angivelse av anodens effektivitet og som kan påvises ved den sentrale stasjon. Når det er en defekt ved den valgte anode eller den er fraværende, har senderutstyret ingen jordreferanse slik at intet signal kan la seg overføre ved hjelp av senderutstyret. Dersom signalet er fraværende kan det derfor bestemmes at det er en defekt ved den valgte anode eller at den er fraværende. I sådanne utførelser er senderutstyret fortrinnsvis koblet over impedansutstyret. In some embodiments, the signal generating equipment comprises transmitter equipment, while the signal circuit comprises a ground return path, such that the transmitter equipment requires a ground connection, the selected anode being adapted to, when effective, produce the ground connection to thus enable the transmission of a signal providing an indication of the anode's efficiency and which can be detected at the central station. When there is a defect at the selected anode or it is absent, the transmitter equipment has no ground reference so that no signal can be transmitted using the transmitter equipment. If the signal is absent, it can therefore be determined that there is a defect at the selected anode or that it is absent. In such embodiments, the transmitter equipment is preferably connected via the impedance equipment.

I andre utførelser omfatter det signalgenererende utstyr et referansesignalgenererende utstyr innrettet for å påføre signalkretsen et referansesignal og utstyr for å variere den effektive impedans, for således å variere signalkretsens effektive impedans i samsvar med data som skal overføres, idet den sentrale stasjon omfatter overvåkende utstyr for å overvåke endringer i referansesignalet, som forårsakes ved at signalkretsens effektive impedans varierer, og hvor signalkretsen er slik innrettet at defekter ved eller fravær av den valgte anode forårsaker et brudd i signalkretsen, slik at den valgte anodes manglende effektivitet lar seg påvise ved den sentrale stasjon på grunn av fravær av endringer i referansesignalet. In other embodiments, the signal generating equipment comprises a reference signal generating equipment arranged to apply a reference signal to the signal circuit and equipment for varying the effective impedance, so as to vary the effective impedance of the signal circuit in accordance with data to be transmitted, the central station comprising monitoring equipment to monitor changes in the reference signal, which are caused by the effective impedance of the signal circuit varying, and where the signal circuit is arranged in such a way that defects in or absence of the selected anode cause a break in the signal circuit, so that the inefficiency of the selected anode can be detected at the central station on due to the absence of changes in the reference signal.

I sådanne utførelser kan det referansesignalgenererende utstyr være innrettet for å kunne plasseres på et sted som er fjernt fra den valgte anode. Det impedansvarierende utstyr kan plasseres inntil den valgte anode. In such embodiments, the reference signal generating equipment can be arranged to be placed at a location remote from the selected anode. The impedance-varying equipment can be placed close to the selected anode.

Fortrinnsvis omfatter signalkretsen flere signalbaner som hver omfatter metallstrukturen og en respektiv anode. De subsidiære trekk definert ovenfor i sammenheng med den valgte anode gjelder i like stor grad hver av de respektive anoder i et system med flere signalbaner. Selvstendig signalgenererende utstyr eller i det minste en egen komponent tilhørende det signalgenererende utstyr kan være anordnet ved hver anode. Preferably, the signal circuit comprises several signal paths, each of which comprises the metal structure and a respective anode. The subsidiary features defined above in connection with the selected anode apply equally to each of the respective anodes in a system with several signal paths. Independent signal generating equipment or at least a separate component belonging to the signal generating equipment can be arranged at each anode.

Forskjellige data og/eller et forskjellig signal og/eller en forskjellig frekvens kan være knyttet til hver av de respektive anoder. Systemet kan være slik innrettet at signaler knyttet til hver anode genereres på forskjellige tidspunkter. Signalene kan genereres vilkårlig. Når f.eks. en bestemt anode er ikke-effektiv og dens tilhørende data/signal derfor ikke mottas ved den sentrale stasjon, blir det på denne måte mulig å avgjøre hvilken anode som er ikke-effektiv. Different data and/or a different signal and/or a different frequency can be associated with each of the respective anodes. The system can be arranged so that signals associated with each anode are generated at different times. The signals can be generated arbitrarily. When e.g. a certain anode is non-efficient and its associated data/signal is therefore not received at the central station, in this way it becomes possible to determine which anode is non-efficient.

I henhold til et tredje aspekt av foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt et dataover-føringssystem som omfatter sendende utstyr, mottakende utstyr og en metallstruktur som under bruk virker som en signalkanal mellom det sendende utstyr og det mottakende utstyr, og hvor metallstrukturen omfatter i det minste en anode anordnet for katodisk beskyttende formål, impedansutstyr er anordnet i serie mellom metallstrukturen og anoden, og sendende utstyr og/eller mottakende utstyr er koblet over impedansutstyret. According to a third aspect of the present invention, a data transmission system is provided which comprises transmitting equipment, receiving equipment and a metal structure which, during use, acts as a signal channel between the transmitting equipment and the receiving equipment, and where the metal structure comprises at least one anode arranged for cathodic protective purposes, impedance equipment is arranged in series between the metal structure and the anode, and transmitting equipment and/or receiving equipment is connected across the impedance equipment.

Det dataoverførende system kan omfatte en signalkrets som omfatter metallstrukturen og en returbane. Returbanen kan være via jord. Signalkretsen kan omfatte anoden. Fortrinnsvis frembringer anoden en bane fra metallstrukturen til jord. The data transmitting system may comprise a signal circuit comprising the metal structure and a return path. The return route can be via ground. The signal circuit may comprise the anode. Preferably, the anode produces a path from the metal structure to ground.

Impedansutstyret kan omfatte induktansutstyr. Impedansutstyret kan omfatte filterutstyr. Impedansutstyret kan være innrettet for å gi høy impedans for signaler som varierer over tid innenfor et eller flere valgte verdiområder for frekvenser og lav impedans for signaler utenfor det eller de valgte verdiområder. Bruk av induktansutstyr eller filterutstyr gir fordelene drøftet ovenfor. The impedance equipment may include inductance equipment. The impedance equipment may include filter equipment. The impedance equipment can be designed to provide high impedance for signals that vary over time within one or more selected value ranges for frequencies and low impedance for signals outside the selected value range or ranges. The use of inductance equipment or filter equipment provides the advantages discussed above.

I henhold til et fjerde aspekt av foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt et anodearrangement for bruk under utøvelse av en fremgangsmåte eller i et system for anodeovervåking i henhold til oppfinnelsen, og som omfatter en katodisk beskyttende anode innrettet for montering på en metallstruktur, impedansutstyr som har en klemme koblet til anoden og en annen klemme innrettet for forbindelse med nevnte metallstruktur, og en elektronikkmodul koblet over impedansutstyret for å sende og/eller motta signaler. According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an anode arrangement for use in the practice of a method or in a system for anode monitoring according to the invention, and comprising a cathodic protective anode arranged for mounting on a metal structure, impedance equipment having a clamp connected to the anode and another clamp arranged for connection with said metal structure, and an electronics module connected across the impedance equipment for sending and/or receiving signals.

I alle aspekter av oppfinnelsen kan metallstrukturen omfatte en rørledning, slik som en undersjøisk rørledning av den type som brukes for å føre olje eller gass. Metallstrukturen kan omfatte et prosessanlegg, et ventiltre og/eller en manifold. In all aspects of the invention, the metal structure may comprise a pipeline, such as an undersea pipeline of the type used to carry oil or gas. The metal structure may comprise a process plant, a valve tree and/or a manifold.

Utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet, bare som eksempel, med henvisning til de vedføyde tegninger, på hvilke: Embodiments of the present invention will now be described, by way of example only, with reference to the attached drawings, in which:

Fig. 1 skjematisk viser et første anodeovervåkende system, og Fig. 1 schematically shows a first anode monitoring system, and

fig. 2 skjematisk viser et andre anodeovervåkende system. fig. 2 schematically shows a second anode monitoring system.

Fig. 1 viser et første anodeovervåkende system som generelt omfatter en metallstruktur bestående av et rørledningssystem 1 utstyrt med flere anoder 2 som via en forbindelse 3 er forbundet med en sentral stasjon 4. Det vil forstås at et rørledningssystem kan utstyres med et meget stort antall anoder 2, skjønt bare tre er vist i fig. 1. Fig. 1 shows a first anode monitoring system which generally comprises a metal structure consisting of a pipeline system 1 equipped with several anodes 2 which are connected via a connection 3 to a central station 4. It will be understood that a pipeline system can be equipped with a very large number of anodes 2, although only three are shown in fig. 1.

Hver anode 2 har et tilhørende kjervfilter 5 koblet i serie mellom vedkommende anode 2 og metallstrukturen 1. Videre har hver anode 2 en tilhørende sender 6 som virker som signalgenererende utstyr og som er koblet over vedkommende kjervfilter 5. Each anode 2 has an associated notch filter 5 connected in series between the anode 2 in question and the metal structure 1. Furthermore, each anode 2 has an associated transmitter 6 which acts as signal generating equipment and which is connected across the notch filter 5 in question.

Rørets metallstruktur 1 er omgitt av en isolerende mantel eller foring 7. Således blir motstanden mellom metallstrukturen og det omgivende medium høy. Det foreligger en kapasitans mellom metallstrukturen 1 og det omgivende medium, idet foringen 7 virker som et dielektrikum. Med mindre signalenes frekvens er høy nok til at kapasitansen kommer til å spille en rolle, skjer imidlertid tapene til omgivelsene fra metallstrukturen 1 nærmest utelukkende via anodene 2. Det kan således sees å eksistere en signalkrets S som omfatter de respektive signalbaner The pipe's metal structure 1 is surrounded by an insulating jacket or lining 7. Thus, the resistance between the metal structure and the surrounding medium becomes high. There is a capacitance between the metal structure 1 and the surrounding medium, the liner 7 acting as a dielectric. Unless the frequency of the signals is high enough for the capacitance to play a role, however, the losses to the surroundings from the metal structure 1 occur almost exclusively via the anodes 2. It can thus be seen that a signal circuit S exists which includes the respective signal paths

Si - Sn for hver av anodene 2.1 hvert tilfelle omfatter signalbanen Sn metallstrukturen 1, vedkommende anode 2, forbindelsen 3 og en respektiv returbane via jord til den sentrale stasjon 4. Si - Sn for each of the anodes 2.1 in each case the signal path Sn includes the metal structure 1, the relevant anode 2, the connection 3 and a respective return path via earth to the central station 4.

Kjervfilteret 5 knyttet til hver av anodene 2 velges slik at det har høy impedans for signaler som har frekvensen generert av den tilhørende sender 6, men som gir lav impedans for strømmene som tilføres metallstrukturen 1 for katodisk beskyttende formål. Dette betyr at når vedkommende anode 2 er til stede passerer de katodisk beskyttende strømmer lett gjennom kjervfilteret 5, hvilket tillater det katodiske beskyttelsessystem å arbeide effektivt. Når det overføres et signal ved å bruke senderen 6 er det imidlertid nærmest en åpen krets mellom metallstrukturen 1 og vedkommende anode 2, slik at et signal kan overføres langs metallstrukturen 1, idet anoden 2 utgjør en jordreferanse for senderen 6. The notch filter 5 associated with each of the anodes 2 is chosen so that it has a high impedance for signals having the frequency generated by the associated transmitter 6, but which provides a low impedance for the currents supplied to the metal structure 1 for cathodic protection purposes. This means that when the relevant anode 2 is present, the cathodic protection currents pass easily through the notch filter 5, allowing the cathodic protection system to work effectively. When a signal is transmitted using the transmitter 6, however, there is almost an open circuit between the metal structure 1 and the relevant anode 2, so that a signal can be transmitted along the metal structure 1, the anode 2 forming a ground reference for the transmitter 6.

Dersom vedkommende anode 2 på den annen side ikke skulle være tilstede, vil senderen 6 ikke ha en jordreferanse eller, betraktet på en annen måte, vil jordreturbanen være brutt, slik at intet signal ville bli mottatt ved den sentrale stasjon 4. Det samme er også tilfellet dersom anodens effektivitet var blitt kompromittert på en eller annen måte. Ved å se etter fraværet av et forventet signal blir det således mulig å avgjøre ved den sentrale stasjon 4 at anoden 2 ikke er effektiv. If, on the other hand, the relevant anode 2 were not present, the transmitter 6 would not have an earth reference or, considered in another way, the earth return path would be broken, so that no signal would be received at the central station 4. The same is also the case if the anode's efficiency had been compromised in some way. By looking for the absence of an expected signal, it is thus possible to determine at the central station 4 that the anode 2 is not effective.

I en bestemt realisering er hver sender 6 innrettet for å sende en enkel melding på et vilkårlig tidspunkt i løpet av en valgt periode, f.eks. én gang i uken. Den tid det tar å sende hver melding vil være i størrelsesorden 5 sek. I et system som har noe slikt som 50 anoder vil derfor den totale sendetid være 250 sek. hver uke. Av denne grunn er sannsynligheten meget liten for at to sendere 6 kommer til å sende samtidig og således er risikoen for å miste et signal fra en virksom anode på grunn av en kollisjon, meget liten. Før det avgjøres at en anode er ute av funksjon, vil i praksis et andre eller ytterligere manglende signal avventes. På denne måte kan sannsynligheten for feil diagnostisering av en sviktende anode reduseres til f.eks. 1 : 1.000.000. Den vilkårlige signaleringsteknikk brukes fordi det er upraktisk å sørge for tilgang til hver elektrode i sann tid. In a particular embodiment, each transmitter 6 is arranged to send a single message at an arbitrary time during a selected period, e.g. once a week. The time it takes to send each message will be in the order of 5 seconds. In a system that has something like 50 anodes, the total transmission time will therefore be 250 sec. every week. For this reason, the probability that two transmitters 6 will transmit at the same time is very small and thus the risk of losing a signal from an active anode due to a collision is very small. Before it is decided that an anode is out of order, in practice a second or further missing signal will be awaited. In this way, the probability of misdiagnosing a failing anode can be reduced to e.g. 1 : 1,000,000. The arbitrary signaling technique is used because it is impractical to provide access to each electrode in real time.

Hver melding inneholder forskjellige komponenter, slik som adresse (8 biter), protokoll-administrasjon (8 biter), feilkontroll (16 biter), batteritilstand, osv. (8 biter), og måleresultater (16 biter). De måleresultater som overføres i meldingen kan inneholde verdien av strømmen som flyter gjennom vedkommende anode og spenningsforskjellen mellom anoden og metallstrukturen inntil anoden. Disse målinger kan være til hjelp under bedømmelsen av forholdene ved den tilhørende metallstruktur og andre anoder. Alternativt kan hver sender 6 være innrettet for å sende ved en frekvens forskjellig fra hver av de øvrige sendere og/eller sende en enkelt melding som er unik for en bestemt anode 2. Den sentrale stasjon 4 kan da være på utkikk etter flere forskjellige signaler og være innrettet for å angi nøyaktig hvilken anode det er som mangler, når et bestemt signal er fraværende. I sådanne alternativer erstattes kjervfilteret 5 med et båndstoppfilter valgt for å gi høy impedans mot jord for de forskjellige frekvenser som benyttes. Each message contains different components, such as address (8 bits), protocol management (8 bits), error checking (16 bits), battery state, etc. (8 bits), and measurement results (16 bits). The measurement results transmitted in the message may contain the value of the current flowing through the relevant anode and the voltage difference between the anode and the metal structure next to the anode. These measurements can be helpful in assessing the conditions of the associated metal structure and other anodes. Alternatively, each transmitter 6 can be arranged to transmit at a frequency different from each of the other transmitters and/or send a single message that is unique to a particular anode 2. The central station 4 can then be on the lookout for several different signals and be arranged to indicate exactly which anode is missing, when a particular signal is absent. In such alternatives, the notch filter 5 is replaced with a band stop filter chosen to provide high impedance to ground for the various frequencies used.

I andre alternativer kan kjervfilteret 5 erstattes med et annet kretselement, slik som en induktor, som har de nødvendige egenskaper for å frembringe høy impedans for de signaler som skal overføres, samtidig som det frembringes lav impedans for strømmer for katodisk beskyttelse. In other alternatives, the notch filter 5 can be replaced with another circuit element, such as an inductor, which has the necessary properties to produce high impedance for the signals to be transmitted, while producing low impedance for currents for cathodic protection.

Fig. 2 viser et andre anodeovervåkende system som tilsvarer det første anodeovervåkende system vist i fig. 1, men som utnytter en annen signaloverføringsteknikk. I det første anodeovervåkende system er det nødvendig å ha en effektkilde ved hver av anodene 2, som kan brukes for å drive den tilhørende sender 6. På grunn av lengden av de rørledninger som systemet typisk vil bli anvendt på og de tap som er iboende den type signaloverføring som brukes, er effektbehovet høyt. Sådanne effektbehov kan tilfredsstilles ved å bruke såkalte "one-shot"-batterier, men dette betyr at systemet kan virke bare over en begrenset tidsperiode før batteriene må byttes. Fig. 2 shows a second anode monitoring system which corresponds to the first anode monitoring system shown in fig. 1, but which utilizes a different signal transmission technique. In the first anode monitoring system, it is necessary to have a power source at each of the anodes 2, which can be used to drive the associated transmitter 6. Due to the length of the pipelines on which the system will typically be applied and the losses inherent in the type of signal transmission used, the power requirement is high. Such power needs can be satisfied by using so-called "one-shot" batteries, but this means that the system can only work for a limited period of time before the batteries have to be replaced.

I det andre overvåkende system vist i fig. 2 kan den effektkilde som er nødvendig for å sende signaler fra hver av anodene anordnes på et sted fjernt fra anodene. En effektkilde kan imidlertid anordnes ved hver anode for å drive elektronikken plassert ved anoden. Fordringen til effekt for ethvert sådant elektronisk utstyr vil imidlertid være liten sammenlignet med det som fordres for å overføre signaler. In the second monitoring system shown in fig. 2, the power source required to send signals from each of the anodes can be arranged at a location remote from the anodes. However, a power source can be arranged at each anode to drive the electronics located at the anode. However, the power requirement for any such electronic equipment will be small compared to that required to transmit signals.

Det andre anodeovervåkende system omfatter generelt metallstrukturen i en rørledning 1 som er utstyrt med flere anoder 2 på steder i innbyrdes avstand og forbundet via en forbindelse med en sentral stasjon 4. Hver av anodene 2 er forbundet med metallstrukturen via et kjervfilter 5 og en forbiførende sløyfe som har en bryter 9. Når bryteren 9 er åpen er den eneste ledende bane mellom metallstrukturen 1 og vedkommende anode 2 gjennom kjervfilteret 5, men når bryteren 9 er lukket, finnes det ingen fri ledende bane. En tonepåvisende krets 13 er koblet over hvert filter 5. Hver bryter 9 har et tilhørende styringsutstyr 10 som er innrettet for å åpne og lukke bryteren 9 avhengig av de data som skal sendes. Bryteren 9 og styringsutstyret 10 virker som et impedansvarierende utstyr. The second anode monitoring system generally comprises the metal structure in a pipeline 1 which is equipped with several anodes 2 at spaced locations and connected via a connection to a central station 4. Each of the anodes 2 is connected to the metal structure via a notch filter 5 and a passing loop which has a switch 9. When the switch 9 is open, the only conductive path between the metal structure 1 and the respective anode 2 is through the notch filter 5, but when the switch 9 is closed, there is no free conductive path. A tone detecting circuit 13 is connected across each filter 5. Each switch 9 has an associated control device 10 which is arranged to open and close the switch 9 depending on the data to be sent. The switch 9 and the control device 10 act as an impedance-varying device.

Den sentrale stasjon 4 omfatter en strømkilde 11 som tjener som et referansesignalgenererende utstyr, og hvis første klemme via en forbindelse 3 er forbundet med metallstrukturen 1 og andre klemme er forbundet med jord, og et spenningsmålende utstyr 12, hvis ene klemme er forbundet med den første klemme for strømkilden 11 og den annen klemme er forbundet med en referansejord. En tonesendende krets er koblet over strømkilden. The central station 4 comprises a power source 11 which serves as a reference signal generating device, and whose first terminal via a connection 3 is connected to the metal structure 1 and the second terminal is connected to earth, and a voltage measuring device 12, one terminal of which is connected to the first terminal for the current source 11 and the other terminal is connected to a reference ground. A tone emitting circuit is connected across the power source.

Rørledningen har et isolerende lag 7 og en signalkrets S som har respektive signalbaner The pipeline has an insulating layer 7 and a signal circuit S which has respective signal paths

Si - Sn knyttet til hver av anodene 2, kan sees å eksistere. Hver signalbane Sn omfatter en respektiv anode 2, metallstrukturen 1, forbindelsen 3 og en tilhørende jordreturbane. Si - Sn associated with each of the anodes 2, can be seen to exist. Each signal path Sn comprises a respective anode 2, the metal structure 1, the connection 3 and an associated earth return path.

I den normale situasjon blir signalbanene Sn fullført via kjervfilteret 5. På denne måte er det en strømbane fra metallstrukturen 1 til anoden 2, som lar det katodiske beskyttelsessystem arbeide, fordi kjervfilteret 5 gir nærmest ingen impedans overfor de katodiske beskyttelsesstrømmer. Kjervfilteret velges imidlertid til å ha høy impedans overfor referansesignaler generert av strømkilden 11. Når det ønskes å sende et signal fra en bestemt anode 2 tilføres et referansesignal til signalkretsen og styringskretsen 10 driver den respektive bryter 9 til å kode data inn på signalkretsen S. Skjønt alle bryterne 9 er åpne, er det jordreturbaner bare til den andre klemme for strømkilden 11 gjennom det isolerende lag og gjennom kjervfilterene 5. Når imidlertid bryteren tilhørende en bestemt anode er lukket, reduseres i stor grad den effektive impedans i signalkretsen S som et hele for referansesignalet, fordi det respektive kjervfilter 5 forbipasseres. Således kan den effektive impedans varieres ved å åpne og lukke en bryter for å kode data inn på signalkretsen. Det spenningsmålende utstyr 12 ved den sentrale stasjon 4 brukes for å påvise de resulterende endringer i spenningsforskjellen mellom den første klemme for strømkilden 11 og jord, ettersom bryteren 9 åpnes og lukkes. Styringsutstyret 10 knyttet til hver anode 2 brukes for å kode et signal inn på signalkretsen S, som er en indikasjon på vedkommende anode. Således kan den sentrale stasjon 4 se etter et bestemt signal for å bekrefte effektiviteten ved en bestemt anode 2. Dersom vedkommende anode 2 imidlertid ikke er til stede, vil åpning og lukning av bryteren 9 ikke endre den effektive impedans i signalkretsen og i samsvar med dette vil ingen endring i spenningsforskjell bli påvist ved den sentrale stasjon 4. In the normal situation, the signal paths Sn are completed via the notch filter 5. In this way, there is a current path from the metal structure 1 to the anode 2, which allows the cathodic protection system to work, because the notch filter 5 provides almost no impedance to the cathodic protection currents. However, the notch filter is chosen to have a high impedance to reference signals generated by the current source 11. When it is desired to send a signal from a particular anode 2, a reference signal is supplied to the signal circuit and the control circuit 10 drives the respective switch 9 to encode data onto the signal circuit S. Although all the switches 9 are open, there are ground return paths only to the second terminal of the current source 11 through the insulating layer and through the notch filters 5. However, when the switch associated with a particular anode is closed, the effective impedance of the signal circuit S as a whole is greatly reduced the reference signal, because the respective notch filter 5 is bypassed. Thus, the effective impedance can be varied by opening and closing a switch to encode data onto the signal circuit. The voltage measuring equipment 12 at the central station 4 is used to detect the resulting changes in the voltage difference between the first terminal of the current source 11 and ground, as the switch 9 is opened and closed. The control equipment 10 associated with each anode 2 is used to encode a signal onto the signal circuit S, which is an indication of the relevant anode. Thus, the central station 4 can look for a specific signal to confirm the effectiveness of a specific anode 2. However, if the relevant anode 2 is not present, opening and closing the switch 9 will not change the effective impedance in the signal circuit and accordingly no change in voltage difference will be detected at the central station 4.

Utsendelsen av signaler fra anodene styres på den måte som er beskrevet nedenfor. Det tonesendende utstyr 14 sender ut en tone langs metallstrukturen 1. Tonen påvises av hver av de tonepåvisende kretser 13. Hver tonepåvisende krets 13 er innrettet for å sende ut et utløsersignal til vedkommende styringsutstyr 10 etter at en forutbestemt periode har forløpt. Så snart det respektive styringsutstyr 10 har mottatt utløsersignalet bringes det til å drives slik at de ønskede data kodes inn på metallstrukturen. Den forutbestemte tidsperiode for hver tonepåvisende krets 13 er forskjellig, slik at signaler fra hver anode 2 overføres på forskjellige tidspunkter. Den tid hvor et signal skal mottas fra hver anode 2 er kjent og således kan det sees etter signalene på disse tidspunkter ved den sentrale stasjon. Fraværet av et bestemt signal gir en indikasjon på at den tilsvarende anode 2 er ikke-effektive. The emission of signals from the anodes is controlled in the manner described below. The tone-emitting device 14 emits a tone along the metal structure 1. The tone is detected by each of the tone-detecting circuits 13. Each tone-detecting circuit 13 is arranged to send out a trigger signal to the relevant control equipment 10 after a predetermined period has elapsed. As soon as the respective control equipment 10 has received the trigger signal, it is driven so that the desired data is encoded onto the metal structure. The predetermined time period for each tone detecting circuit 13 is different, so that signals from each anode 2 are transmitted at different times. The time at which a signal is to be received from each anode 2 is known and thus it can be seen for the signals at these times at the central station. The absence of a specific signal gives an indication that the corresponding anode 2 is non-efficient.

I alternativer av hvert anodeovervåkende system er den sentrale stasjon 4 utstyrt med sendende utstyr (ikke vist) som er i stand til å sende instruksjoner som er spesifikke for bestemte anoder, for å få de respektive sendere 3 eller styringsutstyr 10 til å arbeide på kommando. Den sentrale stasjon 4 sender typisk en rekke individuelle signaler som hvert får elektronikken knyttet til en bestemt anode til å generere et signal som det så kan sees etter ved den sentrale stasjon 4. In alternatives of each anode monitoring system, the central station 4 is equipped with transmitting equipment (not shown) capable of sending instructions specific to particular anodes, to cause the respective transmitters 3 or control equipment 10 to operate on command. The central station 4 typically sends a series of individual signals, each of which causes the electronics associated with a particular anode to generate a signal which can then be looked for at the central station 4.

Claims

1. Anode monitoring system for monitoring the integrity of anodes (2) arranged on a metal structure (1) for cathodic protective purposes, characterized in that the system comprises a signal circuit (S) which has at least one signal path (Si-Sn) comprising the metal structure (1) and a selected anode (2), so that the properties of the signal circuit depend on the efficiency of the selected anode (2), signal generating equipment (11) to generate and supply a signal to the signal circuit (S), and a central station (4) to monitor signals in the signal circuit (S) to thereby determine whether the selected anode (2) is effective.

2. Anode monitoring system as stated in claim 1, and where the signal generating equipment (11) is arranged to, when the selected anode (2) is effective, supply a signal to the signal circuit (S) which gives an indication of the selected anode ( 2) efficiency.

3. Anode monitoring system as stated in claim 1 or 2, and where the signal generating equipment (11) is arranged at the selected anode (2).

4. Anode monitoring system as stated in one of the preceding claims, and which is arranged in such a way that the absence of or defects at the selected anode (2) can be detected due to the absence of an expected signal.

5. Anode monitoring system as stated in one of the preceding claims, and where the signal circuit (S) comprises a return path via earth and the selected anode (2), when effective, provides a conductive path from the metal structure (1) to earth.

6. Anode monitoring system as stated in one of the preceding claims, and where the signal circuit (S) comprises impedance equipment (5) arranged in series between the selected anode (2) and the metal structure (1).

7. Anode monitoring system as stated in claim 6, and where the impedance equipment (5) is arranged to provide high impedance for signals that vary over time within one or more selected value ranges of frequencies and low impedance for signals outside the selected value range(s).

8. Anode monitoring system as stated in claim 7, and where the impedance equipment (5) is arranged such that the real part of the impedance is essentially equal to zero.

9. Anode monitoring system as stated in one of claims 6, 7 and 8, and which further comprises transmitting equipment (6) and/or receiving equipment connected over the impedance equipment (5) and arranged to send and/or receive signals over the impedance equipment (5 ).

10. Anode monitoring system as stated in one of claims 1 - 8, and where the signal generating equipment (11) comprises reference signal generating equipment arranged to supply a reference signal to the signal circuit (S) and equipment (9) to vary the effective impedance so that the signal circuit's effective impedance varies in accordance with data to be transmitted, the reference signal generating equipment being located at a location distant from the selected anode (2) and the impedance varying equipment (5) being located close to the selected anode (2).

11. Anode monitoring system as stated in one of the preceding claims, and which comprises several signal paths (Si-Sn) each comprising the metal structure (1) and a respective anode (2) which is arranged in such a way that signals associated with each anode (2) generated at a different, arbitrarily determined time.

12. Method of anode monitoring for monitoring the integrity of anodes (2) arranged on a metal structure (1) for cathodic protective purposes, characterized in that it comprises steps where: - a signal is generated and said signal is supplied to a signal circuit (S), the signal circuit (S) comprises at least one signal path (Si-Sn) comprising the metal structure (1) and a selected anode (2), so that the characteristics of the signal circuit (S) depend on the efficiency of the selected anode (2), and signals in the signal circuit (S) is monitored at a central station (4) to thereby determine whether the selected anode (2) is effective.

13. Data transmission system comprising transmitting equipment (6), receiving equipment and a metal structure (1) which, during use, acts as a signal channel between the transmitting equipment (6) and the receiving equipment, characterized in that the metal structure (1) comprises at least one anode (2) arranged for cathodic protective purposes, impedance equipment (5) is arranged in series between the metal structure (1) and the anode (2), and transmitting equipment (6) and/or receiving equipment is connected via the impedance equipment (5).

14. Data transmission system as stated in claim 13, and where the impedance equipment (5) is arranged to have high impedance for signals that vary over time within one or more selected value ranges of frequencies and low impedance for signals outside the selected value range(s).

15. Anode arrangement for use during the practice of a method or in a system for anode monitoring according to one of claims 1-12, characterized in that it comprises a cathodic protective anode (2) arranged for mounting on a metal structure (1), impedance equipment (5) which has a clamp connected to the anode (2) and another clamp arranged for connection with said metal structure (1), and an electronics module connected across the impedance equipment (5) to send and/or receive signals.