RU224487U1 - Узел замера потенциала - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к устройствам, обеспечивающим электролитическую связь с внутренней полостью резервуара вертикального стального (РВС), и может быть использована при электрохимической защите от коррозии внутренней поверхности РВС при катодной и протекторной защите. Узел замера потенциала содержит полый корпус и гигроскопичную перегородку. Корпус из стали образован боковой поверхностью цилиндрической формы с фланцем в верхней части корпуса и опорной поверхностью кольцевой формы в нижней части корпуса. Внутри корпуса соосно размещена диэлектрическая втулка с внутренним каналом ступенчатой формы и с внутренней резьбой в нижней части. Нижняя часть внутреннего канала втулки заполнена гигроскопичным материалом. Верхняя часть диэлектрической втулки выступает из внутренней поверхности корпуса и на конце выполнена меньшего диаметра. Нижняя часть диэлектрической втулки выполнена меньшего диаметра, обеспечивающего размещение конца втулки ниже корпуса. Между опорной поверхностью корпуса и нижним выступом втулки размещен герметизирующий сальниковый уплотнитель. Снизу втулки установлен винт с центральным отверстием, выполненный из диэлектрического материала, обеспечивающий упор гигроскопичного материала. Сверху на выступы втулки установлен второй фланец. Фланец корпуса и второй фланец соединены болтами и гайками. Обеспечивается надежность работы узла замера потенциала. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к устройствам, обеспечивающим электролитическую связь с внутренней полостью резервуара вертикального стального (РВС), и может быть использована при электрохимической защите от коррозии внутренней поверхности РВС при катодной и протекторной защите.

Известен электрод сравнения с длительным сроком службы для катодной защиты (патент CN № 207313710, опубл. 2018). Электрод сравнения содержит керамический корпус с медным проводом внутри, соединенным с кабелем. Внутри корпуса помещен наполнитель из кристаллов сульфата меди. Большая часть керамического корпуса покрыта герметизирующей эмалью.

Недостатком является невысокая эффективность устройства. Повышенная пористость в местах отсутствия покрытия не исключает возможности вытекания электролита, перешедшего в жидкое состояние, его загрязнение и забивание пор грязью, что приводит к ухудшению работы устройства, снижает точность измерений защитного потенциала. Устройство имеет ограниченную область применения измерения потенциала внутренней поверхности емкостного оборудования.

Известен двухкамерный медно-сульфатный электрод сравнения неполяризующийся (патент RU № 2339740, опубл. 27.11.2008), содержащий токонепроводящий корпус с электролитической камерой с вмонтированным в него медным стержнем с сигнальным проводником и датчиком потенциала, установленным на корпусе. Корпус электролитической камеры заполнен электролитом, состоящим из воды дистиллированной, сульфата меди и этиленгликоля. Корпус содержит керамическую пористую диафрагму и ионообменную мембрану. Корпус дополнительно снабжен бентонитовой камерой, заполненной бентонитовой глиной. В месте сочленения камер установлены пластмассовая стабилизирующая шайба, ионообменная мембрана и пластмассовая шайба с впрессованной в нее керамической пористой диафрагмой. В нижней части на корпусе бентонитовой камеры установлена пластмассовая шайба с впрессованной в нее керамической пористой диафрагмой. Диафрагма выполнена с возможностью обеспечения электролитического контакта.

Недостатками устройства являются сложность конструкции, недостаточная надежность работы электрода сравнения из-за возможности попадания жидкости внутрь электрода, замазучивания бентонитовой глины нефтепродуктами, находящимися внутри емкости, в следствие чего произойдет увеличение сопротивления электролита и невозможность точного измерения потенциала внутренней поверхности емкости.

Известен электрод сравнения длительного действия (патент RU № 178871). Электрод сравнения для коррозионных измерений при электрохимической защите подземных металлических конструкций содержит диэлектрический корпус и перфорированную крышку. В корпус, заполненный активатором, установлены пластины из разнородных металлов. В состав активатора входит медный купорос в количестве 30 масс. %, гипс - 10 масс. %, глина - 40 масс. % и вода в количестве 20 масс. %. Применение гипса в количестве 10 масс. % не позволяет полностью перевести активатор в твердое состояние и предотвратить его утечку в грунт, сложностью является применение глины для создания хорошего электролитического контакта. Это обуславливает невысокую надежность работы электрода сравнения.

Недостатками устройства являются недостаточная надежность работы электрода сравнения в жидких средах из-за возможности попадания жидкости внутрь электрода, вследствие чего концентрация электролита изменится, что приведет к снижению точности измерения.

Известен электрод сравнения, содержащий токонепроводящий корпус с медным электродом внутри, заполненный электролитом, содержащим соль меди и этиленгликоль. Корпус выполнен из керамического материала с открытой пористостью, которая занимает от 20 до 40% его площади, электролит дополнительно содержит перлит при следующем соотношении компонентов в масс. %:

перлит	10-50
соль меди	5-30
вода	5-30
этиленгликоль	5-15
(патент RU № 2706251, опубл. 15.11.2019).

Выполнение корпуса из керамического материала с открытой пористостью, в котором эта пористость достигает от 20 до 40% площади всего корпуса позволяет использовать поверхность корпуса в качестве ионообменного элемента для создания обмена электрическими частицами между грунтом и медным электродом. Корпус с указанной пористостью одновременно служит фильтром от загрязнения электролита грунтовой влагой. Благодаря такому конструктивному исполнению корпуса обеспечивается достаточно широкий контакт с рабочей средой, повышается надежность и точность измерений защитного потенциала. Указанные значения пористости являются оптимальными. При меньшей пористости снижается потенциал самого электрода сравнения, что недопустимо, т.к. согласно эксплуатационным нормативным документам электрод сравнения должен иметь постоянное значение базового потенциала, например, «-100±20 мV» относительно эталонного хлорсеребряного электрода с нулевым потенциалом. При увеличении степени пористости керамического корпуса внутрь электролита попадает грязь, что ухудшает работу электрода сравнения. Забивание грязью самих пор может привести к отказу в работе устройства.

Недостатками устройства являются недостаточная надежность работы электрода сравнения в жидких средах. Указанные значения пористости являются оптимальными для использования электрода в грунте. При использовании электрода в жидких средах существует возможность попадания жидкости внутрь электрода, в следствии чего концентрация электролита изменится, что приведет к снижению точности измерения. Все вышеперечисленные медносульфатные электроды сравнения изготавливаются для использования их в грунте. Поэтому применение бентонитовой глины, гипса и др. не приемлемо для использования их в жидких средах. Через пористые прокладки и мембраны жидкость емкости будет попадать внутрь электрода (давление в емкостях до 1,5 атм.) глина, гипс и др. будут размягчаться, терять свои свойства, замазучиваться, и устройство будет выдавать неверную информацию.

Наиболее близким по технической сущности является двухкамерный электрод сравнения систем электрохимической защиты от коррозии внутренней поверхности емкостного оборудования, содержащий полый корпус, гигроскопичную перегородку (патент RU № 208305, опубл. 13.12.2021). Полый корпус выполнен из диэлектрического материала, с закрепленным внутри металлическим контактом, заполнен электролитом и разделен на камеры перегородкой. Корпус выполнен из фторопласта цилиндрической формы с внутренней резьбой в верхней части корпуса и с наружной резьбой в нижней части корпуса, корпус разделен на две внутренние камеры пористой гигроскопичной перегородкой, верхняя камера корпуса заполнена насыщенным раствором медного купороса, а нижняя камера корпуса заглушена гигроскопичной перегородкой с крышкой и заполнена электропроводным гелем, контакт выполнен из медного стержня и размещен в верхней камере корпуса, верхний конец медного стержня соединен припоем к изолированному концу кабеля, верхний торец камеры вместе с местом соединения кабеля и медного стержня герметично закреплен и заизолирован эпоксидным компаундом. Данный электрод может применяться при определении защитного потенциала внутренней поверхности емкости при электрохимической защите РВС и ГО. При остановке емкости на профилактический осмотр и ремонт электрод подлежит замене. Средства протекторной, или катодной защиты внутренней поверхности РВС рассчитываются на межремонтный период РВС, что составляет, в среднем, 5 лет. При выходе РВС в ремонт все средства электрохимической защиты демонтируются, так как проводится ремонт и покраска внутренней поверхности РВС. При длительной эксплуатации (более 5 лет) происходит проникновение жидкости внутрь корпуса двухкамерного электрода, что влияет на достоверность результатов.

Недостатками устройства являются:

- ограниченный срок службы, который равен межремонтному периоду емкости;

- необходимость периодического монтажа/демонтажа устройства, что требует дополнительных затрат;

- снижение качества выполнения замеров из-за отсутствия возможности проверки и калибровки электрода;

- снижение надежности работы устройства из-за постоянного нахождения в жидкости РВС, при наличии камер, встроенных электродов, специальных жидкостей;

- недостаточная надежность гигроскопичной перегородки.

Техническим результатом является надежность работы узла замера потенциала.

Технический результат достигается узлом замера потенциала, содержащим полый корпус, гигроскопичную перегородку.

Новым является то, что корпус образован боковой поверхностью цилиндрической формы с фланцем в верхней части корпуса и опорной поверхностью кольцевой формы в нижней части корпуса, и выполнен из стали, внутри корпуса соосно размещена диэлектрическая втулка с внутренним каналом ступенчатой формы и с внутренней резьбой в нижней части, нижняя часть внутреннего канала втулки заполнена гигроскопичным материалом, верхняя часть диэлектрической втулки выступает из внутренней поверхности корпуса и на конце выполнена меньшего диаметра, нижняя часть диэлектрической втулки выполнена меньшего диаметра, обеспечивающего размещение конца втулки ниже корпуса, между опорной поверхностью корпуса и нижним выступом втулки размещен герметизирующий сальниковый уплотнитель, снизу втулки установлен винт с центральным отверстием, выполненный из диэлектрического материала, обеспечивающий упор гигроскопичного материала, сверху на выступы втулки установлен второй фланец, фланец корпуса и второй фланец соединены болтами и гайками.

На фиг. 1 изображен общий вид узла замера потенциала системы электрохимической защиты внутренней поверхности РВС от коррозии.

На фиг. 2 изображена схема измерения потенциала.

Сущность полезной модели заключается в следующем.

Узел замера потенциала содержит полый корпус 1 (фиг. 1), выполненный из стали. Корпус 1 образован боковой поверхностью цилиндрической формы с фланцем 2 в верхней части корпуса и опорной поверхностью 3 кольцевой формы в нижней части корпуса. Корпус 1 выполнен из стали диаметром 50 мм и высотой 140 мм. В верхней части корпуса находиться фланец. Внутри, соосно корпусу 1 размещена диэлектрическая втулка 4 (фиг. 1, 2) с внутренним цилиндрическим каналом ступенчатой формы и с внутренней резьбой 5 (фиг. 1) в нижней части. Диэлектрическая втулка 4 выполнена из диэлектрического материала (текстолит, капролон или фторопласт), обладающие способностью не впитывать влагу и являются стойкими к углеводородам.

Внутренняя часть канала втулки заполнена гигроскопичным материалом 6, обеспечивающим создание электролитической связи с внутренней полостью РВС. В качестве гигроскопичного материала используют, например отвержденный цемент плотностью не менее 3000 кг/м³. Гигроскопичный материал, перекрывающий нижнюю часть внутреннего канала большего диаметра, обеспечивает удержание жидкости находящейся внутри РВС и одновременно на капилярном уровне пропускать влагу, обеспечивая электролитическую связь с внутренней полостью РВС. Цемент имеет гигроскопичную структуру, быстро отверждается, имеет высокую плотность и твердость.

Диэлектрическая втулка является изоляционным устройством, разделяющим гигроскопичный материал, находящийся во внутреннем канале, от корпуса РВС. Ступенчатая форма внутреннего канала обеспечивает неподвижную форму гигроскопичному материалу. Длина внутреннего канала втулки большего диаметра равна длине внутреннего канала втулки меньшего диаметра.

Верхняя часть диэлектрической втулки 4 выступает из внутренней поверхности корпуса 1 и на конце выполнена меньшего диаметра. Нижняя часть диэлектрической втулки 4 выполнена меньшего диаметра, обеспечивающего размещение конца втулки 4 ниже опорной поверхности корпуса 1, например на 5 мм, исключающих мостик между металлическим корпусом и втулкой. Между верхней частью опорной поверхности 3 корпуса 1 и нижним выступом втулки размещен герметизирующий сальниковый уплотнитель 7. Сальниковый уплотнитель выполнен в виде резинового кольца из маслобензостойкой резины. Диэлектрический винт 8 устанавливается после заливки цементного раствора, прижимает и уплотняет цементный раствор, дополнительно является элементом удерживающим отвержденный цемент внутри втулки. Винт 8 имеет центральное отверстие диаметром 7 мм. Сверху на выступы втулки 4 установлен второй фланец 9. Второй фланец 9 выполнен из стали. Наружный диаметр второго фланца 9 равен наружному диаметру корпуса 1, а внутренний диаметр фланца 9 меньше наружного диаметра втулки 4, но больше наружного диаметра верхней части втулки 4, обеспечивающий возможность закрепления диэлектрической втулки в корпусе, прижатия втулки к нижней части корпуса (там где расположено герметизирующее кольцо). Верхний фланец 2 корпуса и второй фланец 9 соединены болтами и гайками 10. Корпус вваривается в крышку смотрового люк-лаза РВС под углом 45° и служит весь срок эксплуатации РВС, становясь частью РВС. Узел замера потенциала - это устройство, позволяющее создать электролитическую связь для замера потенциала внутренней поверхности. Он не содержит камер, встроенных электродов, специальных жидкостей.

Предлагаемая конструкция устройства замера потенциала обеспечивает надежность работы узла замера потенциала.

Пример конкретного выполнения.

Собирают устройство в следующей последовательности.

Диэлектрическую втулку 4, выполненную из текстолита, капролона или фторопласта, располагают вертикально винтом 8 вверх. Выкручивают винт 8. Готовят цементный раствор (цемент смешивается водой до сметанообразного состояния). Внутренний канал втулки 4 смачивают водой. Раствором цемента заполняют внутреннюю полость втулки большего диаметра. Заворачивают винт 8. Выдерживают в вертикальном положении не менее суток (до отверждения цемента). Корпус 1 узла замера вваривают под углом 45° в крышку люк-лаза РВС. Между верхней частью опорной поверхности 3 корпуса 1 и нижним выступом наружной поверхности втулки 4 устанавливают герметизирующий сальниковый уплотнитель 7 в виде резинового герметизирующее кольца, выполненного из маслобензостойкой резины. Втулку 4 устанавливают во внутреннюю полость корпуса 1 узла. Устанавливают прижимной второй фланец 9 и стягивают болтами и гайками 10. Закрывают предохранительный колпак 11, который снимают во время замеров. Крышку плотно устанавливают на люк-лаз, крепят болтами и гайками. Заполняют РВС промысловой жидкостью.

Узел замера потенциала - это устройство, которое позволяет создать электролитическую связь с внутренней полостью РВС. Через этот узел проводят измерения потенциалов внутренней поверхности РВС. Измерения проводят относительно хлорсеребрянного электрода сравнения, который оператор приносит с собой. Исправность электрода можно проверить и оттарировать в лабораторных условиях.

По истечении не менее семи суток после заполнения резервуара измеряют естественные потенциалы внутренней поверхности резервуара, каждой группы протекторов. Измерение потенциала внутренней поверхности РВС производят переносным высокоомным цифровым милливольтметром (или мультиметром) 12 (фиг. 2) с входным сопротивлением не менее 1 Мом/В относительно хлорсеребряного электрода сравнения 13. Перед замером потенциала снимают защитный колпак 11. Во внутреннюю полость (канал) диэлектрической втулки 4 меньшего диаметра заливают раствор, например NaCl или KCl. При необходимости канал промывают, например шприцем. Во внутреннюю полость вставляют специальный электрод, посредством (относительно) которого проводят измерения, например хлорсеребрянный электрод сравнения. Подключают переносной цифровой прибор и проводят измерение. Соединяют электрод сравнения с отрицательной клеммой прибора, а корпус резервуара - с положительной. Помещают один конец электролитического мостика 14 (фиг. 2), представляющего собой диэлектрическую трубку диаметром 2-5 мм, заполненную раствором хлористого калия, концы которой заглушены деревянными пробками, в канал диэлектрической втулки, а другой - в сосуд с насыщенным раствором хлористого калия, в которой помещают хлорсеребрянный электрод, и снимают показания прибора. Отсоединяют прибор. Вынимают электрод. Закрывают защитный колпак. Установленный узел замера потенциала используют в течение всего жизненного цикла РВС. Замеры потенциала выполняют не реже двух раз в год.

Полезная модель обеспечивает надежности работы узла замера потенциала.

Claims (1)

1. Узел замера потенциала, содержащий полый корпус, гигроскопичную перегородку, отличающийся тем, что корпус образован боковой поверхностью цилиндрической формы с фланцем в верхней части корпуса и опорной поверхностью кольцевой формы в нижней части корпуса и выполнен из стали, внутри корпуса соосно размещена диэлектрическая втулка с внутренним каналом ступенчатой формы и с внутренней резьбой в нижней части, нижняя часть внутреннего канала втулки заполнена гигроскопичным материалом, верхняя часть диэлектрической втулки выступает из внутренней поверхности корпуса и на конце выполнена меньшего диаметра, нижняя часть диэлектрической втулки выполнена меньшего диаметра, обеспечивающего размещение конца втулки ниже корпуса, между опорной поверхностью корпуса и нижним выступом втулки размещен герметизирующий сальниковый уплотнитель, снизу втулки установлен винт с центральным отверстием, выполненный из диэлектрического материала, обеспечивающий упор гигроскопичного материала, сверху на выступы втулки установлен второй фланец, фланец корпуса и второй фланец соединены болтами и гайками.