RU219171U1 - Измерительный блок устройства обнаружения электрохимического осаждения меди - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области электрохимической защиты подземных сооружений от коррозии и предназначена для контроля эффективности работы элементов системы катодной защиты. Измерительный блок устройства обнаружения электрохимического осаждения меди содержит контроллер, к входам которого подключены через первый вольтметр первая пара контактов блока клеммных соединений, предназначенных для подключения выносного электрода и медно-сульфатного электрода сравнения, а через второй вольтметр подключена вторая пара контактов блока клеммных соединений, предназначенных для подключения медного электрода и медно-сульфатного электрода сравнения, контакт блока клеммных соединений для подключения разъединителя, а к выходам контроллера подключены блок памяти, блок световой индикации, вибромотор и источник питания. Техническим результатом полезной модели является расширение арсенала средств, контролирующих состояние выносного электрода, при одновременном повышении их оперативности.

Description

Полезная модель относится к области электрохимической защиты подземных сооружений от коррозии и предназначена для контроля эффективности работы элементов системы катодной защиты.

Из уровня техники [RU № 2222001, опубл. 20.01.2004, МПК G01N 17/02] известна система для измерения коррозии, предусматривающая использование электрохимического шума, содержащая рабочий электрод, который состоит из интересующего материала, противоэлектрод, который инертен в интересующей окружающей среде, электрод сравнения, который инертен в интересующей окружающей среде, измерительную систему, соединенную с ними. Измерительная система выполнена с возможностью контроля потенциала разомкнутой цепи между рабочим электродом и рабочим электродом в течение первого периода времени, с возможностью осуществления потенциостатического управления рабочим электродом при установившемся потенциале, эквивалентном измеренному потенциалу, с возможностью контроля тока в разомкнутой цепи между упомянутым противоэлектродом и упомянутым рабочим электродом в течение второго периода времени и определения скорости коррозии электропроводящего изделия путем деления тока, измеренного в течение времени, на потенциал, измеренный в течение времени. Система определяет скорости общей коррозии и скорости локальной коррозии. Технический результат: заключается в упрощении определения скорости коррозии, повышении точности. Необходимость переключения потенциостатического управления при определении скорости коррозии является недостатком, а также не решена проблема получения оперативной информации о начале процесса электрохимического осаждения на рабочем электроде.

Наиболее близким к заявляемому, прототипу является устройство обнаружения электрохимического осаждения меди, известное из патента [RU № 2743884 опубл. 01.03.2021, МПК G01N 27/60]. Устройство обнаружения электрохимического осаждения меди содержит выносной электрод, соединенный с защищаемым объектом, электрод сравнения и вольтметр. Устройство дополнительно содержит коммутатор и медный электрод, подключенный к выходу коммутатора, к другому выходу коммутатора подключен выносной электрод, при этом выносной электрод с защищаемым объектом соединен через управляемый разъединитель цепи, ко входу коммутатора через вольтметр подключен электрод сравнения, к выходу вольтметра с возможностью управления коммутатором, разъединителем и выполнения вычислений подключен контроллер. Устройство контролирует начало электрохимического осаждения меди на выносных электродах в системах катодной защиты металлических конструкций. В процессе контроля устройством электрохимического осаждения меди на выносных электродах вольтметром измеряют естественный потенциал ΔU1i между выносным электродом и медносульфатным электродом сравнения. Далее управляющим сигналом с контроллера коммутатором измерительные контакты вольтметра переключают на измерение естественного потенциала ΔU2i между медным электродом и медносульфатным электродом сравнения. В контроллере при получении измеренных значений ΔU1i и ΔU2i сравнивают их разность с разностью предыдущих значений и при ΔU1i - ΔU2i → 0 обнаруживают начало омеднения выносного электрода. Необходимость переключения вольтметра для измерения ΔU1i и ΔU2i является одним из недостатков данного решения. Кроме того, при решении проблемы оперативности контроля электрохимического осаждения меди на выносных электродах из описания неясно, каким образом специалисты электрохимзащиты получают оперативную информацию о начале процесса «омеднения».

Катодная защита трубопровода обладает определенными недостатками. Один из них – опасность перезащиты. Эффект перезащиты может наблюдаться в случае чрезмерного смещения потенциала защищаемого трубопровода в отрицательную сторону. Вследствие этого разрушаются защитные пленки на поверхности металла трубопровода, начинается водородное охрупчивание, коррозионное растрескивание. Поэтому, с целью снижения опасности перезащиты при катодной защите осуществляют постоянный контроль за величиной потенциала. Величину потенциала, характеризующую скорость коррозии металла трубопровода, измеряют между выносным электродом и стационарным электродом сравнения. Основной технической проблемой устройств катодной защиты является отсутствие оперативного контроля электрохимического осаждения меди на выносном электроде, что снижает точность и качество измерения разности потенциалов и соответственно надежность катодной защиты конструкций. Вспомогательный электрод подвержен воздействию ионов меди, которые переносятся из объема медно-сульфатного электрода в прилегающий к нему грунт. Наличие медного купороса в грунтовом электролите приводит к «омеднению» вспомогательного электрода, провоцирующему смещение естественного потенциала стали, при этом вспомогательный электрод перестает быть моделью оголенной стенки трубы. В этом случае измерения суммарного и поляризационного потенциала перестают быть корректными в виду значительных погрешностей, а надежность катодной защиты конструкций недостаточной. В условиях значительной протяженности трубопровода, например, магистрального трубопровода, контроль состояния выносного электрода и получение оперативной информации о начале процесса электрохимического осаждения меди, или, иначе говоря, «омеднения», становится серьезной технической проблемой.

Техническим результатом полезной модели является расширение арсенала средств, контролирующих состояние выносного электрода, при одновременном повышении их оперативности.

Технический результат достигается тем, что измерительный блок устройства обнаружения электрохимического осаждения меди содержит контроллер, к входам которого подключены через первый вольтметр первая пара контактов блока клеммных соединений, предназначенных для подключения выносного электрода и медно-сульфатного электрода сравнения, а через второй вольтметр подключена вторая пара контактов блока клеммных соединений, предназначенных для подключения медного электрода и медно-сульфатного электрода сравнения, контакт блока клеммных соединений для подключения разъединителя, а к выходам контроллера подключены блок памяти, блок световой индикации, вибромотор и источник питания.

Полезная модель поясняется рисунком. На рисунке показано заявляемое устройство, выполненное в корпусе 1 и содержащее следующие основные элементы: 2-источник питания, например, аккумуляторная батарея, 3- блок клеммных соединений, 4- контроллер, 5- первый вольтметр, 6- второй вольтметр, 7- блок памяти, 8- блок световой индикации, 9- вибромотор. Также на рисунке цифрами обозначены: кабельные линии 10, выносной электрод 11, соединенный с трубопроводом 12 через разъединитель 13, медный электрод 14 и стационарный медно-сульфатный электрод сравнения 15.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Питание устройства осуществляется от аккумуляторной батареи 2, установленной в корпусе 1 с возможностью извлечения для перезарядки. К блоку клеммных соединений 3 устройства посредством кабельных линий 10 присоединяют выносной электрод 11, соединенный с трубопроводом 12 через разъединитель 13, медный электрод 14 и стационарный медно-сульфатный электрод сравнения 15. Перед началом измерений контроллер 4 подает сигнал на разъединитель 13 для отключения трубопровода 1 от выносного электрода 11 с целью его деполяризации. Вольтметр 5 в режиме «реального времени» измеряет естественный потенциал стали ΔU1 между выносным электродом 11 и стационарным медно-сульфатным электродом сравнения 15. Параллельно, аналогичным образом, вольтметр 6 измеряет естественный потенциал ΔU2 между медным электродом 14 и стационарным медно-сульфатным электродом сравнения 15. Далее, измеренные значения естественного потенциала ΔU1 и ΔU2, поступают в контроллер 4, где происходит вычисление их разности и сравнение с разностью предыдущих значений, которые хранятся в блоке памяти 7. Если разность между полученными значениями ΔU1 и ΔU2 стремится к 0 (ΔU1-ΔU2 → 0), то это означает начало процесса «омеднения» выносного электрода 11 и возникновение необходимости проведения его замены. При начале процесса «омеднения» контроллер 4 формирует управляющие сигналы, один из которых поступает в блок световой индикации 8, где загорается предупреждающий об опасности выхода из строя системы катодной защиты красный светодиод, а второй сигнал получает вибромотор 9, вызывающий вибрацию корпуса 1. Сигнал вибрации может представлять собой короткий импульсный сигнал длительностью порядка 1 секунды.

Если разность между ΔU1 и ΔU2 остается неизменной, выносной электрод 11 не подвержен процессу «омеднения» и контроллер 4 формирует только управляющий сигнал, который поступает в блок световой индикации 8, где загорается зеленый светодиод, означающий стабильность измерений показателей электрохимической защиты магистральных газопроводов от коррозии в реальном времени. Вибрации корпуса 1 в этом случае не возникает.

Пример практического осуществления. При выполнении технического обслуживания средств электрохимической защиты магистрального газопровода использовали заявляемое устройство. В режиме «реального времени» измерили естественный потенциал ΔU1 между выносным электродом и стационарным медно-сульфатным электродом сравнения. Получили значение ΔU1i = + 0,05°В. Одновременно измерили естественный потенциал ΔU2 между медным электродом и стационарным медно-сульфатным электродом сравнения. Получили значение ΔU2i = +0,17 В. Далее, измеренные значения естественного потенциала ΔU1i = + 0,05 В и ΔU2i = +0,17 В контроллер сравнил с предыдущими значениями, которые хранились в блоке памяти и составляли ΔU1i-1 = +0,15 В и ΔU2i-1 = +0,20 В. Была вычислена разность естественного потенциала ΔU1i-1 и ΔU2i-1, т.е. (0,5 – 0,17) = (+0,165) B и разность значений измерений за предыдущий период ΔU1i и ΔU2i, т.е. (0,20–0,15) = (+0,5) B. В результате текущее измеренное значение +0,165 В меньше чем значение, измеренное за предыдущий период +0,5 B, это означает, что начался процесс «омеднения» выносного электрода и необходимости проведения его замены. По итогам измерения в блоке индикации загорелся предупреждающий красный светодиод. Но в зимних условиях снежного покрова и яркого солнца свечение красного светодиода не всегда четко визуализируется. Поэтому второй сигнал, поступивший на вибромотор, вызвал вибрацию корпуса, при этом сигнал вибрации представлял собой импульсный сигнал длительностью достаточной для того, чтобы специалист электрохимзащиты зафиксировал вибрацию от устройства, свидетельствующую о начале процесса «омеднения» выносного электрода.

Таким образом, заявляемое устройство существенно расширяет арсенал средств, контролирующих состояние выносного электрода, при одновременном повышении их оперативности.

Claims (1)

1. Измерительный блок устройства обнаружения электрохимического осаждения меди, содержащий контроллер, к входам которого через первый вольтметр подключена первая пара контактов блока клеммных соединений, предназначенных для подключения выносного электрода и медно-сульфатного электрода сравнения, через второй вольтметр подключена вторая пара контактов блока клеммных соединений, предназначенных для подключения медного электрода и медно-сульфатного электрода сравнения, а также контакт блока клеммных соединений для подключения разъединителя, при этом к выходам контроллера подключены блок памяти, блок световой индикации, вибромотор и источник питания.

Images