RU120421U1

RU120421U1 - AUTONOMOUS INSTALLATION OF CATHODE PROTECTION AND REMOTE CORROSION MONITORING OF MAIN PIPELINES AND UNDERGROUND METAL STRUCTURES

Info

Publication number: RU120421U1
Application number: RU2012108490/02U
Authority: RU
Inventors: Владимир Валерьевич Жаров; Николай Георгиевич Петров; Валерий Николаевич Юшманов; Валерий Вячеславович Марянин; Елена Владимировна Устинова; Наталья Владимировна Попова
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ПАРСЕК"
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2012-09-20

Abstract

Автономная установка катодной защиты и удаленного коррозионного мониторинга магистральных трубопроводов и подземных сооружений, включающая в себя устройство коррозионного мониторинга, содержащее глубинный анодный заземлитель, протяженные анодные заземлители, расположенные вдоль каждого трубопровода, блоки измерения и сигнализации параметров электрохимической защиты по числу трубопроводов, коммутируемые через блок совместной защиты, блок управления, блок передачи данных и дистанционного управления, имеющий антенну, отличающаяся тем, что устройство коррозионного мониторинга, блок управления, блок передачи данных и дистанционного управления размещены в модульном каркасном контейнере, содержащем электрогенераторную установку, использующую природный газ магистрального трубопровода в качестве топлива, аппаратуру теплорегулирования, устройство подготовки газа, датчики контроля безопасности эксплуатации установки. An autonomous installation for cathodic protection and remote corrosion monitoring of main pipelines and underground structures, including a corrosion monitoring device containing a deep anode earthing switch, extended anode earthing switches located along each pipeline, units for measuring and signaling electrochemical protection parameters by the number of pipelines, switched through a joint block. protection, a control unit, a data transmission and remote control unit having an antenna, characterized in that the corrosion monitoring device, a control unit, a data transmission and remote control unit are placed in a modular frame container containing an electric generator set using natural gas from the main pipeline as fuel , heat regulation equipment, gas preparation device, sensors for monitoring the safety of the installation.

Description

Полезная модель относится к электрохимической защите от коррозии, предназначена для обеспечения электрохимической защиты трубопроводов и подземных сооружений от коррозии, оперативного контроля параметров электрохимической защиты, а также дистанционного управления работой устройств катодной защиты в условиях отсутствия доступа к сетям центрального электроснабжения, использующая газ защищаемого магистрального трубопровода в качестве топлива.The utility model relates to electrochemical protection against corrosion, designed to provide electrochemical protection of pipelines and underground structures against corrosion, operational control of the parameters of electrochemical protection, as well as remote control of the operation of cathodic protection devices in the absence of access to the central power supply networks using gas from the protected main pipeline in fuel quality.

Известно устройство для катодной защиты металлических и/или металлосодержащих подземных сооружений от коррозии [Патент РФ №2051989, МПК C23F 13/02, 1996 год], содержащее автоматический входной выключатель, блок формирования управляющих импульсов, переключатель режима, инвертор, источник опорного напряжения, блок контроля и защиты, вспомогательный электрод, расположенный вблизи защищаемого подземного объекта и подсоединенный к блоку выделения контролируемого потенциала, который соединен с блоком формирования управляющих импульсов. Устройство также имеет электрод сравнения, блок сравнения, который соединен с переключателем режима защиты, блок контроля и защиты соединен с источником опорного напряжения и с автоматическим входным выключателем и/или с входами фазосдвигающего блока. При этом электрод сравнения и вспомогательный электрод расположены между защищаемым подземным сооружением и анодным заземлителем. Данное устройство недостаточно эффективно и не обеспечивает надежную защиту.A device is known for the cathodic protection of metal and / or metal-containing underground structures against corrosion [RF Patent No. 2051989, IPC C23F 13/02, 1996], comprising an automatic input switch, a control pulse generating unit, a mode switch, an inverter, a voltage reference source, a unit control and protection, an auxiliary electrode located near the protected underground object and connected to the block of allocation of the controlled potential, which is connected to the block forming control pulses. The device also has a comparison electrode, a comparison unit, which is connected to a protection mode switch, a control and protection unit is connected to a reference voltage source and to an automatic input switch and / or to the inputs of the phase-shifting unit. In this case, the reference electrode and the auxiliary electrode are located between the protected underground structure and the anode ground electrode. This device is not efficient enough and does not provide reliable protection.

Наиболее близким техническим решением является система электрохимической защиты, удаленного коррозионного и экологического мониторинга [Патент РФ №63808, МПК C23F 13/22, 2007 год], представляющая собой устройство коррозионного мониторинга, включающее в себя два блока питания, основной и резервный, блок автоматического ввода резерва, две установки катодной защиты, основная и резервная, глубинное анодное заземление, протяженные анодные заземления, расположенные вдоль каждого трубопровода, блок совместной защиты, блоки измерения и сигнализации параметров электрохимической защиты по числу трубопроводов, осуществляющие сбор данных с датчиков поляризационного потенциала, датчиков скорости коррозии, датчиков наводороживания, электродов сравнения, блок управления, обрабатывающий информацию с блоков измерения и сигнализации, блок связи для передачи данных и дистанционного управления, включающий в себя модем сотовой связи, и передающий обработанную информацию с блока управления на диспетчерский пункт, оснащенный автоматизированным рабочим местом, а также блок экологического мониторинга, в состав которого входят датчики парниковых газов, датчики влажности, температуры и атмосферного давления.The closest technical solution is a system of electrochemical protection, remote corrosion and environmental monitoring [RF Patent No. 63808, IPC C23F 13/22, 2007], which is a corrosion monitoring device that includes two power supplies, a main and a backup, an automatic input unit reserve, two cathodic protection installations, primary and backup, deep anode grounding, extended anode grounding located along each pipeline, joint protection unit, measurement and signaling units parameters of electrochemical protection according to the number of pipelines, collecting data from polarization potential sensors, corrosion rate sensors, hydrogen sensors, reference electrodes, a control unit that processes information from measurement and signaling units, a communication unit for transmitting data and remote control, including a cellular modem communication, and transmitting the processed information from the control unit to the control room equipped with an automated workstation, as well as an environmental mon Itoring, which includes greenhouse gas sensors, humidity, temperature and atmospheric pressure sensors.

Недостатком прототипа является энергозависимость оборудования, что обуславливает требования по энергоснабжению к месту размещения или прокладку дорогостоящих линий электропередач в месте его установки.The disadvantage of the prototype is the volatility of the equipment, which determines the requirements for energy supply to the location or the laying of expensive power lines in the place of its installation.

Поскольку значительная протяженность подземных магистральных трубопроводов, соединяющих районы добычи нефти и газа с центрами переработки и экспортными терминалами, обуславливает охват значительной территории, не имеющей источников центрального электроснабжения, обеспечение катодной защиты и проведение коррозионного мониторинга целесообразнее производить оборудованием, функционирующим автономно.Since the considerable length of underground trunk pipelines connecting oil and gas production areas with processing centers and export terminals determines the coverage of a large territory that does not have central power sources, it is more expedient to provide cathodic protection and corrosion monitoring with equipment that operates autonomously.

Для этого в основу полезной модели положена задача создания энергонезависимой установки катодной защиты и коррозионного мониторинга, которая обеспечивала бы эффективную электрохимическую защиту магистральных подземных трубопроводов, удобное и надежное дистанционное управление объектами электрохимической защиты в местах, где прокладка линий электропередач невозможна или нецелесообразна.For this, the utility model is based on the task of creating a non-volatile installation of cathodic protection and corrosion monitoring, which would provide effective electrochemical protection of main underground pipelines, convenient and reliable remote control of electrochemical protection facilities in places where the installation of power lines is impossible or impractical.

Поставленная задача достигается тем, что штатное энергоснабжение оборудования электрохимической защиты осуществляется от электрогенераторной установки, использующей природный газ магистрального трубопровода в качестве топлива и входящей в состав автономной установки катодной защиты. Автономная установка катодной защиты и удаленного коррозионного мониторинга магистральных трубопроводов и подземных сооружений, включает в себя устройство коррозионного мониторинга, глубинный анодный заземлитель, блок совместной защиты, протяженные анодные заземлители, расположенные вдоль каждого трубопровода, блоки измерения и сигнализации параметров электрохимической защиты по числу трубопроводов, блок управления, блок передачи данных и дистанционного управления. Устройство коррозионного мониторинга, блок управления, а также блок передачи данных и дистанционного управления размещены в модульном каркасном контейнере, содержащем электрогенераторную установку, аппаратуру теплорегулирования, устройство подготовки газа, датчики контроля безопасности эксплуатации установки.The task is achieved by the fact that the regular power supply of the equipment for electrochemical protection is carried out from the generator, using natural gas of the main pipeline as fuel and which is part of the autonomous installation of cathodic protection. Autonomous installation of cathodic protection and remote corrosion monitoring of pipelines and underground structures, includes a corrosion monitoring device, a deep anode earthing switch, a joint protection unit, extended anode earthing switches located along each pipeline, measurement and signaling units for electrochemical protection parameters according to the number of pipelines, unit control, data transmission unit and remote control. The corrosion monitoring device, the control unit, as well as the data transmission and remote control unit are located in a modular frame container containing an electric generating set, heat control equipment, a gas preparation device, installation operation safety sensors.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства. Автономная установка катодной защиты и удаленного коррозионного мониторинга представляет собой комплекс аппаратуры, размещенный в едином модульном каркасном контейнере 1, содержащим устройство коррозионного мониторинга 2, блок управления 3, блок передачи данных и дистанционного управления 4, имеющее антенну 5, устройство электроснабжения на основе электрогенераторной установки 6, использующее природный газ магистрального трубопровода 7 в качестве топлива, аппаратуру теплорегулирования 8, предназначенную для поддержания рабочего теплового режима помещения модульного каркасного контейнера, устройство подготовки газа 9 и блок датчиков 10, обеспечивающих безопасную эксплуатацию установки. Блок 10 включает в себя датчик утечки топливного газа 11, датчик задымления 12, датчик охранной сигнализации 13. Предполагается возможность комплектации устройства резервной электрогенератоной установкой 14. Устройство коррозионного мониторинга содержит глубинный анодный заземлитель 15, протяженные анодные заземлители 16, расположенные вдоль каждого трубопровода, блоки измерения и сигнализации параметров электрохимической защиты 17 по числу трубопроводов, осуществляющие сбор данных с датчиков поляризационного потенциала 18, датчиков скорости коррозии 19, датчиков наводороживания 20, электродов сравнения 21, коммутируемые через блок совместной защиты 22.Figure 1 shows the structural diagram of the proposed device. An autonomous installation of cathodic protection and remote corrosion monitoring is a complex of equipment located in a single modular frame container 1 containing a corrosion monitoring device 2, a control unit 3, a data transmission and remote control unit 4, having an antenna 5, and a power supply device based on an electric generator 6 using natural gas of the main pipeline 7 as fuel, heat control equipment 8 designed to maintain working heat Vågå mode room modular frame container, gas processing device 9 and the sensor unit 10 for safe plant operation. Block 10 includes a fuel gas leakage sensor 11, a smoke sensor 12, a security alarm sensor 13. It is assumed that the device can be equipped with a backup electric generator 14. The corrosion monitoring device contains a deep anode ground electrode 15, long anode ground electrodes 16 located along each pipeline, measurement units and signaling parameters of electrochemical protection 17 according to the number of pipelines that collect data from polarization potential sensors 18, sensors will soon corrosion 19, hydrogen sensors 20, reference electrodes 21, switched through the joint protection unit 22.

Устройство подготовки газа 9 обеспечивает понижение давления топливного газа от рабочего давления в газопроводе 7 до требуемого давления газа, подаваемого на электрогенераторную установку 6, осуществляет фильтрацию газа, а также обеспечивает подачу газа необходимого для электрогенераторной установки расхода. Устройство подготовки газа имеет отсечные запорные регулируемые клапаны, обеспечивающие безопасное отключение подачи газа в аварийной или нештатной ситуации.The gas preparation device 9 provides a decrease in the pressure of the fuel gas from the working pressure in the gas pipeline 7 to the required gas pressure supplied to the generating set 6, filters the gas, and also provides the gas supply necessary for the flow rate of the generating set. The gas preparation device has shut-off shut-off valves adjustable for safe shutdown of the gas supply in an emergency or emergency.

Электрогенераторная установка 6 осуществляет выработку электроэнергии номинальной электрической мощностью достаточной для питания комплекса электротехнического оборудования в составе автономной установки катодной защиты. Тепловая мощность, излучаемая электрогенераторной установкой, посредством аппаратуры теплорегулирования 8 распределяется в модульном каркасном контейнере 1 в зависимости от условий окружающей среды. Часть тепловой энергии передается на устройство подготовки газа 9 в целях предотвращения замерзания аппаратуры при снижении давления газа. В холодный период года выделяемой тепловой мощности достаточно для обогрева оборудования и поддержания рабочего температурного режима в модульном каркасном контейнере. В теплый период года излишняя тепловая мощность отводится в окружающую среду посредством внешнего тепловентилятора, входящего в состав аппаратуры теплорегулирования.The generator 6 generates electricity with a nominal electric power sufficient to power the complex of electrical equipment as part of an autonomous cathodic protection unit. The heat power emitted by the generator, by means of heat control equipment 8 is distributed in a modular frame container 1 depending on environmental conditions. Part of the thermal energy is transmitted to the gas preparation device 9 in order to prevent freezing of the equipment when the gas pressure is reduced. In the cold season, the allocated heat capacity is enough to heat the equipment and maintain the working temperature in a modular frame container. In the warm season, excess heat is transferred to the environment through an external fan heater, which is part of the heat control equipment.

В случае неисправности основной электрогенераторной установки аварийное энергоснабжение для поддержания параметров электрохимической защиты трубопровода и проведения коррозионного мониторинга осуществляется от резервной установки 14. При комплектации автономной установки катодной защиты, не включающей резервную электрогенераторную установку или в случае ее отказа, аварийное поддержание энергоснабжения осуществляется от аккумуляторного блока и предназначено только для оборудования электрохимической защиты, блока управления, блока передачи данных, а также аварийного освещения.In the event of a malfunction of the main generator set, emergency power supply to maintain the electrochemical protection parameters of the pipeline and corrosion monitoring is carried out from the backup unit 14. When a stand-alone cathodic protection unit is installed that does not include a backup generator set or, in case of failure, the emergency supply is maintained from the battery pack and intended only for electrochemical protection equipment, control unit, bl data transfer as well as emergency lighting.

Устройство коррозионного мониторинга 2 в составе автономной установки катодной защиты осуществляет электрохимическую защиту с дистанционным контролем и регулированием параметров катодной защиты подземного трубопровода и других объектов нефтегазового комплекса. Устройство имеет от 1 до 6 независимых каналов формирования защитного тока. Каждый канал состоит из основного и резервного модулей силовых преобразователей.Corrosion monitoring device 2 as part of an autonomous cathodic protection unit provides electrochemical protection with remote monitoring and regulation of the cathodic protection parameters of the underground pipeline and other oil and gas facilities. The device has from 1 to 6 independent channels for the formation of protective current. Each channel consists of a primary and backup power converter modules.

Одновременная электрохимическая защита нескольких нитей трубопроводов при их компактном расположении на ограниченной территории осуществляется через блок совместной защиты 22. Ток катодной защиты участков трубопровода подается через отдельные анодные заземлители 16, расположенные в непосредственной близости от трубопроводов 7.Simultaneous electrochemical protection of several pipeline threads when they are compactly located in a limited area is carried out through the joint protection unit 22. The cathodic protection current of the pipeline sections is supplied through separate anode earthing switches 16 located in close proximity to the pipelines 7.

Для проведения комплексного коррозионного мониторинга и электрохимической защиты на протяжении каждого трубопровода установлены блоки измерения и сигнализации 17, которые обеспечивают сбор информации с датчиков поляризационного потенциала 18, датчиков скорости коррозии 19, датчиков наводороживания 20, электродов сравнения 21, а также сигнализируют о несанкционированном вскрытии защитного корпуса блока.To carry out comprehensive corrosion monitoring and electrochemical protection, measurement and alarm units 17 are installed throughout each pipeline, which provide information collection from polarization potential sensors 18, corrosion rate sensors 19, hydrogen sensors 20, reference electrodes 21, and also signal unauthorized opening of the protective housing block.

Блок управления 3 осуществляет интеграцию и автоматизированное управление работой устройств, входящих в состав автономной установки, в частности, контроль параметров работы электрогенераторной установки 6, переключение энергоснабжения от резервного генератора 14, автоматическое регулирование теплового режима внутреннего объема модульного каркасного контейнера 1 при помощи аппаратуры теплорегулирования 8, контроль параметров работы устройства подготовки газа 9, контроль работы устройств электрохимической защиты 2, а также контроль безопасности эксплуатации установки посредством контроля датчиков загазованности 11, задымления 12, датчиков охранной сигнализации 13 входящих в состав блока 10.The control unit 3 integrates and automatically controls the operation of the devices that make up the autonomous installation, in particular, monitoring the operating parameters of the electric generator 6, switching the power supply from the backup generator 14, automatically adjusting the thermal regime of the internal volume of the modular frame container 1 using heat regulation equipment 8, monitoring the operation parameters of the gas preparation device 9, monitoring the operation of electrochemical protection devices 2, as well as monitoring operational safety of the installation by monitoring the gas pollution sensors 11, smoke 12, security sensors 13 included in the unit 10.

Блок управления 3 формирует, согласно установленному протоколу обмена пакет данных, предназначенный для передачи на удаленный диспетчерский пункт, оснащенный автоматизированным рабочим местом, с помощью блока передачи данных и дистанционного управления. Пакет данных включает в себя информацию о параметрах коррозионного мониторинга и электрохимической защите объектов, параметрах работы автономной установки катодной защиты, сигналы возникновения внештатных и аварийных ситуаций. Сформированный пакет передается на блок передачи данных и дистанционного управления 4, который обеспечивает информационную связь с удаленным диспетчерским пунктом, включая прием управляющих команд и их передачу на центральный блок управления 3. Блок передачи данных и дистанционного управления предполагает организацию связи с удаленным диспетчерским пунктом проводным (Ethernet, ЛВС, оптоволоконная связь и пр.) или беспроводным (GPRS, радиоканал и пр.) с помощью антенны 5 способами, в зависимости от географических условий размещения установки и требований проекта.The control unit 3 generates, according to the established exchange protocol, a data packet intended for transmission to a remote control room equipped with an automated workstation using a data transmission unit and remote control. The data package includes information on the parameters of corrosion monitoring and electrochemical protection of objects, the parameters of the autonomous installation of cathodic protection, signals for the occurrence of emergency and emergency situations. The generated packet is transmitted to the data and remote control unit 4, which provides information communication with the remote control center, including the reception of control commands and their transmission to the central control unit 3. The data and remote control unit assumes the organization of communication with the remote control center by wire (Ethernet , LAN, fiber optic communication, etc.) or wireless (GPRS, radio channel, etc.) using the antenna in 5 ways, depending on the geographical conditions of installation and project requirements.

Таким образом, предлагаемая конструкция автономной установки катодной защиты и коррозионного мониторинга позволяет осуществлять эффективную электрохимическую защиту, удаленный комплексный контроль параметров и надежное дистанционное управление электрохимической защитой магистральных подземных трубопроводов и сооружений, расположенных в местах отсутствия центрального энергоснабжения и не требует прокладки дорогостоящих линий электропередач.Thus, the proposed design of an autonomous installation of cathodic protection and corrosion monitoring allows for effective electrochemical protection, remote integrated control of parameters and reliable remote control of electrochemical protection of main underground pipelines and structures located in places where there is no central power supply and does not require the installation of expensive power lines.

Claims

Autonomous installation of cathodic protection and remote corrosion monitoring of main pipelines and underground structures, including a corrosion monitoring device containing a deep anode earthing switch, extended anode earthing switches located along each pipeline, measurement and signaling electrochemical protection parameters by the number of pipelines, switched through a joint unit protection, control unit, data transmission and remote control unit having an antenna, characterized the fact that the corrosion monitoring device, the control unit, the data transmission and remote control unit are located in a modular frame container containing an electric generating unit using natural gas of the main pipeline as fuel, heat control equipment, gas preparation device, installation operation safety sensors.