RU2233352C1

RU2233352C1 - System for cathodic protection of main pipelines against corrosion

Info

Publication number: RU2233352C1
Application number: RU2003118082/02A
Authority: RU
Inventors: Д.Л. Жуховицкий (RU); Д.Л. Жуховицкий; А.А. Цынаева (RU); А.А. Цынаева
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 2003-06-16
Filing date: 2003-06-16
Publication date: 2004-07-27

Abstract

FIELD: power engineering, namely cathodic protection of main pipelines against corrosion.

SUBSTANCE: system includes main pipeline, gas distributing station, pipeline for feeding compressed natural gas, thermoelectric generator, negative potential supply cable, cable connected to anode. Vortex pipe is used as source of temperature drop necessary for operation of thermoelectric generator. Vortex pipe has cavities of cold and hot flows provided due to temperature separation of gas.

EFFECT: enhanced economical efficiency of system, reduced exhaust of combustion products to atmosphere, improved fire-proofness.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики, в частности к катодной защите магистральных газопроводов от коррозии.The invention relates to the field of energy, in particular to the cathodic protection of gas pipelines from corrosion.

Наиболее близкой системой того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является система для катодной защиты магистрального газопровода, включающая магистральный газопровод, газораспределительную станцию, термоэлектрический генератор, кабель подвода отрицательного потенциала, кабель к аноду (см. Иорданишвили Е.К. Термоэлектрические источники питания. - М.: Советское радио, 1968, с.99-100, рис.35) и принятая за прототип.The closest system of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a system for cathodic protection of a main gas pipeline, including a gas pipeline, gas distribution station, thermoelectric generator, negative potential supply cable, cable to the anode (see Iordanishvili E.K. Thermoelectric power sources. - M.: Soviet Radio, 1968, p.99-100, Fig. 35) and adopted as a prototype.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известной системы, принятой за прототип, относится то, что в известной системе получение отрицательного потенциала от термоэлектрического генератора осуществляется при сжигании топлива, что связано с пожарной опасностью и загрязнением окружающей среды. Кроме того, охлаждение холодных спаев термоэлектрического генератора ведется не достаточно эффективными методами.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known system adopted as a prototype include the fact that in the known system the negative potential is obtained from a thermoelectric generator when burning fuel, which is associated with fire hazard and environmental pollution. In addition, the cooling of cold junctions of the thermoelectric generator is carried out by not sufficiently effective methods.

Технический результат - экономия топлива, повышение эффективности и безопасности работы, охрана окружающей среды от загрязнения путем снижения выбросов продуктов сгорания топлива.The technical result is fuel economy, increased efficiency and safety, environmental protection from pollution by reducing emissions of fuel combustion products.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной системе катодной защиты магистрального газопровода, содержащей магистральный газопровод, газораспределительную станцию, трубопровод подачи сжатого природного газа, термоэлектрический генератор, кабель подвода отрицательного потенциала, кабель к аноду, особенность заключается в том, что в качестве источника перепада температуры, обеспечивающего работу термоэлектрического генератора, применена вихревая труба, имеющая в результате температурного разделения газа полости горячего и холодного потока.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known cathodic protection system of a main gas pipeline containing a main gas pipeline, a gas distribution station, a compressed natural gas supply pipe, a thermoelectric generator, a negative potential supply cable, a cable to the anode, the feature is that as a source of temperature difference, ensuring the operation of the thermoelectric generator, a vortex tube is used, which has a temperature -temperature separation of a gas cavity hot and cold flow.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволяют установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов и прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленной схеме, изложенных в формуле изобретения.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allows us to establish that the applicant did not find a source characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues and prototype, as the closest in the totality of the features of the analogue, allowed us to establish a set of essential distinguishing features in relation to the technical result perceived by the applicant in the claimed scheme set forth in the claims.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию “новизна”.Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию “изобретательский уровень” заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленной схемы. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:To verify the compliance of the claimed invention with the condition “inventive step”, the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify signs that match the distinctive features of the claimed scheme from the prototype. The search results showed that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art for the specialist, since the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the technical result is not revealed from the prior art as defined by the applicant, in particular, the following transformations are not provided for by the claimed invention:

- дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединенными) к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;- addition of a known product by any known part (s) attached to it according to known rules, in order to achieve a technical result in respect of which the effect of such additions is established;

- замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;- replacement of any part (s) of a known product with another known part to achieve a technical result, in respect of which the influence of such a replacement is established;

- исключение какой-либо части (элемента, действия) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижении при этом обычного для такого исключения результата (упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышения надежности, сокращение продолжительности процесса и пр.);- the exclusion of any part (element, action) of the product with the simultaneous exclusion of the function due to its presence and the achievement of the usual result for such exclusion (simplification, reduction of mass, dimensions, material consumption, increased reliability, shortened process time, etc.);

- увеличение количества однотипных элементов, действий для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов, действий;- an increase in the number of elements of the same type, actions to enhance the technical result, due to the presence in the tool of just such elements, actions;

- выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;- the implementation of a known tool or part (s) of a known material to achieve a technical result due to the known properties of this material;

- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.- the creation of a tool consisting of known parts, the choice of which and the relationship between them are based on known rules, recommendations, and the technical result achieved in this case is due only to the known properties of the parts of this tool and the relationships between them.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию “изобретательский уровень”.The described invention is not based on a change in a quantitative characteristic (s), the presentation of such signs in relationship, or a change in its appearance. This refers to the case when the fact of the influence of each of these characteristics on the technical result is known, and new values of these signs or their relationship could be obtained on the basis of known dependencies and patterns. Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

На чертежах представлено:The drawings show:

на фиг.1 изображен прототип схемы катодной защиты магистрального газопровода;figure 1 shows a prototype circuit cathodic protection of the main gas pipeline;

на фиг.2 изображена предлагаемая система катодной защиты магистрального газопровода: 1 - магистральный газопровод, 2 - газораспределительная станция (ГРС), 3 - трубопровод отбора природного газа; 4 - трубопровод подачи природного сжатого газа; 5 - вихревая труба (ВТ); 6 - полость горячего потока; 7 - полость холодного потока; 8 - термоэлектрический генератор (ТЭГ); 9 - ресивер, 10 - трубопровод возврата газа; 11 - кабель подачи заряда; 12 - кабель к аноду; 13 - к потребителям.figure 2 shows the proposed cathodic protection system of the main gas pipeline: 1 - main gas pipeline, 2 - gas distribution station (GDS), 3 - natural gas extraction pipeline; 4 - pipeline for supplying natural compressed gas; 5 - vortex tube (VT); 6 - cavity of a hot stream; 7 - a cavity of a cold stream; 8 - thermoelectric generator (TEG); 9 - receiver, 10 - gas return pipe; 11 - charge supply cable; 12 - cable to the anode; 13 - to consumers.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.Information confirming the possibility of carrying out the invention with obtaining the above technical result are as follows.

Система катодной защиты магистрального газопровода содержит магистральный газопровод 1, газораспределительную станцию 2, трубопровод отбора 3, трубопровод подачи 4, вихревую трубу 5, имеющую в результате температурного разделения газа полости горячего 6 и холодного 7 потока, термоэлектрический генератор 8, ресивер 9, трубопровод возврата газа 10, кабель подвода отрицательного потенциала 11, кабель к аноду 12 и к потребителям 13.The cathodic protection system of the main gas pipeline contains a main gas pipeline 1, a gas distribution station 2, a sampling pipeline 3, a supply pipe 4, a vortex tube 5, which has a thermoelectric generator 8, a receiver 9, a gas return pipeline as a result of temperature separation of gas from a cavity 6; 10, a cable for supplying a negative potential 11, a cable to the anode 12 and to consumers 13.

Работа системы катодной защиты осуществляется следующим образом.The operation of the cathodic protection system is as follows.

По магистральному газопроводу 1, подверженному коррозии в результате внешних воздействий, транспортируется природный газ, регулирование и измерение параметров которого осуществляется на газораспределительной станции 2 (ГРС). От магистрального газопровода 1 природный газ по трубопроводу отбора 3 поступает на ГРС 2, далее по трубопроводу подачи 4 поступает в вихревую трубу 5, в которой в процессе температурного разделения, газ разделяется на горячий и холодный потоки, проходящие через полость 6 горячего и 7 холодного потоков вихревой трубы 5 в термоэлектрический генератор 8, вырабатывающий электрический ток за счет разности температур. После ТЭГ 8 природный газ поступает в ресивер 9, где его температура выравнивается при смешении и по трубопроводу возврата газа 10 подается на ГРС 2 для последующего использования потребителем. От ТЭГ 8 по кабелю подачи заряда 11 осуществляется катодная защита магистрального газопровода 1. Кабель 12 соединяет ТЭГ 8 с анодом для осуществления его износа. Таким образом, защита магистрального газопровода осуществляется без сжигания топлива, что повышает экономическую эффективность системы, снижает выбросы в атмосферу продуктов сгорания и позволяет повысить уровень пожарной безопасности системы.Natural gas is transported through the main gas pipeline 1, which is subject to corrosion as a result of external influences, the regulation and measurement of which is carried out at gas distribution station 2 (GDS). From the main gas pipeline 1, natural gas flows through the selection pipe 3 to the gas distribution station 2, then through the supply pipe 4 it enters the vortex tube 5, in which during the temperature separation, the gas is divided into hot and cold flows passing through the cavity 6 of the hot and 7 cold streams vortex tube 5 into a thermoelectric generator 8, which generates an electric current due to the temperature difference. After TEG 8, natural gas enters the receiver 9, where its temperature is leveled when mixed and fed through the gas return pipe 10 to the gas distribution station 2 for subsequent use by the consumer. The cathodic protection of the main gas pipeline 1 is carried out from the TEG 8 via the charge supply cable 11. The cable 12 connects the TEG 8 to the anode for wear. Thus, the protection of the main gas pipeline is carried out without burning fuel, which increases the economic efficiency of the system, reduces emissions of combustion products into the atmosphere and allows to increase the fire safety of the system.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленной схемы следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed scheme:

- средство, воплощающее заявленную систему при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно для катодной защиты магистральных газопроводов;- a tool embodying the claimed system in its implementation, is intended for use in industry, namely for the cathodic protection of gas pipelines;

- для заявленной системы в том виде, как она охарактеризована в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность ее осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;- for the claimed system in the form as described in the independent clause of the claims, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application or known prior to the priority date has been confirmed;

следовательно, заявленное изобретение соответствует условию “промышленная применимость”.therefore, the claimed invention meets the condition of “industrial applicability”.

Claims

A cathodic protection system for a main gas pipeline containing a main gas pipeline, a gas distribution station, a compressed natural gas supply pipe, a thermoelectric generator, a negative potential supply cable, a cable to the anode, characterized in that a vortex tube is used as a source of the temperature difference that ensures the operation of the thermoelectric generator, having, as a result of the temperature separation of gas, cavities of hot and cold flows.