RU2350971C1 - Device for measurement of components (polarising and ohm) of potential of underground metal structure in areas of cathode protection installations coverage with pulsating voltage at outlet - Google Patents
Device for measurement of components (polarising and ohm) of potential of underground metal structure in areas of cathode protection installations coverage with pulsating voltage at outlet Download PDFInfo
- Publication number
- RU2350971C1 RU2350971C1 RU2007145136/28A RU2007145136A RU2350971C1 RU 2350971 C1 RU2350971 C1 RU 2350971C1 RU 2007145136/28 A RU2007145136/28 A RU 2007145136/28A RU 2007145136 A RU2007145136 A RU 2007145136A RU 2350971 C1 RU2350971 C1 RU 2350971C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- measurement
- measuring
- potential
- analog
- calculation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения составляющих потенциала (поляризационной и омической) подземного металлического сооружения в зонах действия установок катодной защиты с пульсирующим напряжением на выходе, необходимых для контроля защиты материала токопроводящего сооружения от коррозии, вызванной почвенным электролитом.The claimed invention relates to measuring technique and can be used to measure the components of the potential (polarization and ohmic) of an underground metal structure in the zones of operation of cathodic protection installations with ripple voltage at the output, necessary to control the protection of the material of the conductive structure from corrosion caused by soil electrolyte.
Подземные металлические сооружения, например трубопроводы, защищаются от почвенной коррозии с помощью комплексной защиты (см. ГОСТ Р 51164-98, п.3.3), которая включает защитное изоляционное покрытие (пассивная защита) и средства электрохимической защиты (установки катодной защиты). Установки катодной защиты смещают потенциал трубопровода в отрицательную сторону. В подавляющем большинстве случаев (более 80%) установки катодной защиты имеют на выходе двуполупериодное выпрямленное напряжение. Частота пульсации при этом составляет 100 Гц. Поэтому в таком сигнале всегда есть постоянная составляющая и переменная составляющая с частотой 100 Гц.Underground metal structures, such as pipelines, are protected from soil corrosion by means of integrated protection (see GOST R 51164-98, clause 3.3), which includes a protective insulating coating (passive protection) and electrochemical protection means (cathodic protection installations). Cathodic protection installations shift the pipeline potential in the negative direction. In the vast majority of cases (more than 80%), cathodic protection installations have a half-wave rectified voltage at the output. The ripple frequency in this case is 100 Hz. Therefore, in such a signal there is always a constant component and a variable component with a frequency of 100 Hz.
Известно техническое решение, например устройство, реализующее способ измерения омической составляющей потенциала подземного металлического сооружения (патент РФ №2279684). Это устройство позволяет измерить омическую составляющую, а затем вычислить поляризационную составляющую потенциала подземного металлического сооружения. В устройство входят два электрода сравнения, измерительные приборы (вольтметр и милливольтметр, причем каждый из них измеряет переменное и постоянное напряжение) и переносной источник переменного тока, который одним полюсом через переменный резистор подключен к контрольно-измерительному пункту, связанному с подземным металлическим сооружением, а другим - к штырю заземления.A technical solution is known, for example, a device that implements a method for measuring the ohmic component of the potential of an underground metal structure (RF patent No. 2279684). This device allows you to measure the ohmic component, and then calculate the polarization component of the potential of the underground metal structure. The device includes two reference electrodes, measuring instruments (voltmeter and millivoltmeter, each of which measures alternating and direct voltage) and a portable alternating current source, which is connected via one pole through an alternating resistor to a control point connected to an underground metal structure, and others to the ground pin.
Необходимость в переносном источнике переменного тока усложняет работу этого устройства в полевых условиях. Кроме того, для переносного источника тока необходимо заземление, которое сложно выполнять в полевых условиях (в плотных грунтах надо забивать кувалдой в грунт один или несколько стальных штырей).The need for a portable AC source complicates the operation of this device in the field. In addition, for a portable current source, grounding is necessary, which is difficult to perform in the field (in dense soils, one or several steel pins must be hammered into the ground with a sledgehammer).
Проведенные эксперименты показали, что этот способ и устройство, обеспечивающее его реализацию, трудоемки, так как помимо измерительных приборов необходимо переносить источник переменного тока, штырь заземления, кувалду.The experiments showed that this method and the device that ensures its implementation are laborious, since in addition to measuring instruments, it is necessary to transfer an AC source, grounding pin, sledgehammer.
Наиболее близким аналогом заявляемого устройства по конструктивному исполнению, выбранным в качестве прототипа, является устройство для измерения поляризационного потенциала металлического подземного сооружения в зоне действия блуждающих токов (патент РФ №2287832). В устройство входит измерительный прибор, первый вход которого соединен с контрольно-измерительным пунктом, связанным с трубопроводом, а второй и третий входы - соответственно с первым и вторым электродами сравнения. Измерительный прибор включает систему сбора данных, позволяющую использовать блуждающий ток в качестве источника тока, и подключенные к ней автономный источник питания, разъем (для подключения к компьютеру) и блоки управления (клавиатура), индикации, памяти.The closest analogue of the claimed device for structural design, selected as a prototype, is a device for measuring the polarization potential of a metal underground structure in the zone of operation of stray currents (RF patent No. 2287832). The device includes a measuring device, the first input of which is connected to a control point connected with the pipeline, and the second and third inputs, respectively, with the first and second reference electrodes. The measuring device includes a data collection system that allows using stray current as a current source, and an autonomous power source connected to it, a connector (for connecting to a computer), and control units (keyboard), displays, and memory.
Рассматриваемое устройство не обеспечивает измерение составляющих потенциала (поляризационной и омической) в зонах действия установок катодной защиты с пульсирующим напряжением на выходе из-за отсутствия аналогового измерительного канала переменного тока, рассчитанного на измерение сигнала, имеющего переменную составляющую с частотой 100 Гц, и блока подавления промышленных помех с частотой 50 Гц, так как в устройстве измерение выполняется только на постоянном токе.The device under consideration does not provide measurement of potential components (polarizing and ohmic) in the zones of operation of the cathodic protection installations with ripple voltage at the output due to the absence of an analog measuring channel of alternating current, designed to measure a signal having a variable component with a frequency of 100 Hz, and an industrial suppression unit interference with a frequency of 50 Hz, since in the device the measurement is performed only on direct current.
Исходя из выше изложенного на сегодняшний день измерение составляющих потенциала (поляризационной и омической) подземных металлических сооружений в зонах действия установок катодной защиты с пульсирующим напряжением на выходе продолжает оставаться одной из наиболее важных и до конца не решенных проблем.Based on the foregoing, to date, the measurement of the potential components (polarization and ohmic) of underground metal structures in the zones of operation of cathodic protection installations with a pulsating output voltage continues to be one of the most important and not completely resolved problems.
Технической задачей, на достижение которой направлено заявляемое устройство, является уменьшение погрешности при измерении составляющих потенциала (омической и поляризационной) в любой точке подземного металлического сооружения в зонах действия установок катодной защиты с пульсирующим напряжением на выходе (кроме подземных металлических сооружений, расположенных в зонах действия блуждающих токов), при одновременном и существенном облегчении и упрощении процесса измерения составляющих потенциала в полевых условиях.The technical task to which the claimed device is aimed is to reduce the error in measuring the components of the potential (ohmic and polarization) at any point in the underground metal structure in the zones of operation of the cathodic protection installations with pulsating output voltage (except for underground metal structures located in the areas of the wandering currents), while simultaneously and significantly facilitating and simplifying the process of measuring potential components in the field.
Поставленная задача достигается тем, что заявляемое устройство содержит измерительный прибор, включающий модуль сопряжения, оснащенный клавиатурой и индикатором и связанный с блоком измерения и расчета; последний снабжен автономным источником питания и через мультиплексор аналоговых сигналов подключен к входам измерительного прибора, из которых первый вход соединительным проводником связан через контрольно-измерительный пункт с металлическим подземным сооружением, а второй и третий входы - соединительными проводниками с соответствующими электродами сравнения. Мультиплексор аналоговых сигналов связан с блоком измерения и расчета аналоговым измерительным каналом постоянного тока и аналоговым измерительным каналом переменного тока, рассчитанным на измерение сигнала, имеющего переменную составляющую с частотой 100 Гц, к которому подключен блок подавления помех, рассчитанный на устранение промышленных помех с частотой 50 Гц. Аналоговые измерительные каналы (по постоянному и по переменному току) и блок измерения и расчета выполнены гальванически развязанными между собой. В соответствии с запрограммированным алгоритмом функционирования устройства блок измерения и расчета обеспечивает измерения составляющих потенциала (поляризационной и омической) поочередным подключением входов измерительного прибора к соответствующим аналоговым измерительным каналам - в режиме измерения по постоянному току или в режиме измерения по переменному току и их расчет по формулам:The problem is achieved by the fact that the inventive device contains a measuring device, including a pairing module, equipped with a keyboard and indicator and connected with the measurement and calculation unit; the latter is equipped with an autonomous power source and is connected to the inputs of the measuring device through an analog signal multiplexer, of which the first input is connected by a connecting conductor through a control and measuring point to a metal underground structure, and the second and third inputs are connected by connecting conductors with the corresponding reference electrodes. The analog signal multiplexer is connected to the measuring and calculating unit with an analogue direct current measuring channel and an alternating current analogue measuring channel, designed to measure a signal having a variable component with a frequency of 100 Hz, to which a noise suppression unit is connected, designed to eliminate industrial interference with a frequency of 50 Hz . The analogue measuring channels (for direct and alternating current) and the measurement and calculation unit are galvanically isolated from each other. In accordance with the programmed algorithm of the device’s functioning, the measurement and calculation unit provides measurements of potential components (polarization and ohmic) by alternately connecting the inputs of the measuring device to the corresponding analog measuring channels - in the direct current measurement mode or in the alternating current measurement mode and their calculation using the formulas:
для омической составляющей 
для поляризационной составляющей 
где: Uo - омическая составляющая потенциала металлического подземного сооружения, В;where: U o - ohmic component of the potential of a metal underground structure, B;
Uп - поляризационная составляющая потенциала металлического подземного сооружения, В;U p - polarization component of the potential of a metal underground structure, B;
U1 - разность потенциалов между металлическим подземным сооружением и электродом сравнения, которая создается переменной (с частотой 100 Гц) составляющей выходного тока установки катодной защиты, В;U 1 - the potential difference between the metal underground structure and the reference electrode, which is created by a variable (with a frequency of 100 Hz) component of the output current of the cathodic protection installation, V;
U2 - разность потенциалов между металлическим подземным сооружением и электродом сравнения, которая создается постоянной составляющей выходного тока установки катодной защиты. В;U 2 is the potential difference between the metal underground structure and the reference electrode, which is created by the constant component of the output current of the cathodic protection installation. AT;
ΔU1, ΔU2 - градиенты потенциалов в грунте между электродами сравнения, созданными соответственно переменной и постоянной составляющими выходного тока установки катодной защиты, мВ.ΔU 1 , ΔU 2 are the potential gradients in the soil between the reference electrodes created respectively by the variable and constant components of the output current of the cathodic protection installation, mV.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство обладает принципиальными отличиями, обусловленными выполнением измерительного прибора. В измерительный прибор между блоком измерения и расчета и мультиплексором аналоговых сигналов введен аналоговый измерительный канал по переменному току, рассчитанный на измерение сигнала, имеющего переменную составляющую с частотой 100 Гц, и подключенный к нему блок подавления помех, рассчитанный на устранение промышленных помех с частотой 50 Гц. Аналоговые измерительные каналы (по постоянному и по переменному току) и блок измерения и расчета выполнены гальванически развязанными между собой. В соответствии с запрограммированным алгоритмом функционирования устройства блок измерения и расчета обеспечивает измерения составляющих потенциала (поляризационной и омической) поочередным подключением входов измерительного прибора к соответствующим аналоговым измерительным каналам - в режиме измерения по постоянному току или в режиме измерения по переменному току и их расчет по вышеуказанным формулам (1) и (2).Comparative analysis with the prototype shows that the inventive device has fundamental differences due to the implementation of the measuring device. An analog current measuring channel for alternating current, designed to measure a signal having a variable component with a frequency of 100 Hz, and an interference suppression unit connected to it, designed to eliminate industrial interference with a frequency of 50 Hz, are introduced into the measuring device between the measuring and calculation unit and the analog signal multiplexer. . The analogue measuring channels (for direct and alternating current) and the measurement and calculation unit are galvanically isolated from each other. In accordance with the programmed algorithm of the device’s functioning, the measurement and calculation unit provides measurements of potential components (polarization and ohmic) by alternately connecting the inputs of the measuring device to the corresponding analog measuring channels - in the direct current measurement mode or in the alternating current measurement mode and their calculation according to the above formulas (1) and (2).
Введение между блоком измерения и расчета и мультиплексором аналоговых сигналов аналогового измерительного канала переменного тока, рассчитанного на измерение сигнала, имеющего переменную составляющую с частотой 100 Гц, и подключенного к нему блока подавления промышленных помех с частотой 50 Гц позволяет поочередно измерять в каждой точке потенциалы металлического подземного сооружения и градиенты потенциалов в грунте, создаваемые постоянной и переменной составляющими выходного тока установки катодной защиты, а затем проводить расчет значения омической и поляризационной составляющих потенциала подземного металлического сооружения по вышеупомянутым формулам (1) и (2), заложенным в алгоритм функционирования блока измерения и расчета. Выбор частоты 100 Гц объясняется тем, что выходной сигнал установок катодной защиты содержит переменную составляющую с частотой 100 Гц. В этом случае проведение измерений не меняет режим поляризации трубопровода, он остается таким же, как в процессе его постоянной эксплуатации. Подземные трубопроводы на некоторых участках пересекаются или идут параллельно линиям электропередач, от которых наводится помеха с частотой 50 Гц. Использование в измерительном приборе блока подавления помех с частотой 50 Гц уменьшает погрешность измерения. Особенно это актуально при измерении на частоте 100 Гц, так как она близка по диапазону к помехе 50 Гц. Результаты измерений, полученные с помощью предлагаемого устройства, будут ближе к истинному значению составляющих потенциала подземного металлического сооружения.The introduction between the measuring and calculating unit and the analog signal multiplexer of an analog measuring channel of alternating current, designed to measure a signal having a variable component with a frequency of 100 Hz, and an industrial noise suppression unit connected to it with a frequency of 50 Hz, makes it possible to measure, at each point, the potentials of a metal underground structures and potential gradients in the ground created by the constant and variable components of the output current of the cathodic protection installation, and then calculate t the values of the ohmic and polarization components of the potential of the underground metal structure according to the above formulas (1) and (2), embedded in the algorithm of functioning of the measurement and calculation unit. The choice of the frequency of 100 Hz is explained by the fact that the output signal of the cathodic protection installations contains a variable component with a frequency of 100 Hz. In this case, the measurements do not change the polarization mode of the pipeline, it remains the same as in the process of its constant operation. Underground pipelines in some sections intersect or run parallel to power lines, from which interference with a frequency of 50 Hz is induced. The use of a noise suppression unit with a frequency of 50 Hz in the measuring device reduces the measurement error. This is especially true when measuring at a frequency of 100 Hz, since it is close in range to a noise of 50 Hz. The measurement results obtained using the proposed device will be closer to the true value of the components of the potential of the underground metal structure.
Технический результат заключается в уменьшении погрешности измерения составляющих потенциала подземного металлического трубопровода, так как измеряются потенциалы, созданные составляющими выходного тока установок катодной защиты, поэтому при измерении не меняется режим поляризации трубопровода, он остается таким же, как в процессе его постоянной эксплуатации, т.е. используется рабочий режим установок катодной защиты. Кроме того, существенно облегчается и упрощается процесс измерения составляющих потенциала в полевых условиях.The technical result is to reduce the measurement error of the components of the potential of the underground metal pipeline, since the potentials created by the components of the output current of the cathodic protection installations are measured, therefore, the polarization mode of the pipeline does not change during measurement, it remains the same as during its constant operation, i.e. . operating mode of cathodic protection installations is used. In addition, the process of measuring potential components in the field is greatly facilitated and simplified.
Указанные существенные признаки, в совокупности характеризующие сущность заявляемого технического решения, неизвестны в настоящее время для устройств измерения составляющих (поляризационной и омической) потенциала подземного металлического сооружения. Аналог, характеризующийся идентичностью всем существенным признакам заявляемого изобретения, в ходе исследования не обнаружен, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна».These essential features, together characterizing the essence of the claimed technical solution, are currently unknown for devices for measuring the components (polarizing and ohmic) of the potential of an underground metal structure. The analogue, characterized by the identity of all the essential features of the claimed invention, was not found during the study, which allows us to conclude that the claimed technical solution meets the criterion of "novelty."
Подобное техническое решение для специалиста явным образом не следует из уровня техники, из чего следует вывод о соответствии заявляемого устройства критерию «изобретательский уровень».Such a technical solution for a specialist does not explicitly follow from the prior art, from which it follows that the claimed device meets the criterion of "inventive step".
В связи с тем, что заявляемое устройство (макетный образец) для измерения составляющих (поляризационной и омической) потенциала подземного металлического сооружения в зонах действия установок катодной защиты с пульсирующим напряжением на выходе прошло испытания в полевых условиях и подтвердило достижение технического результата, предлагаемое изобретение соответствует требованию «промышленно применимо».Due to the fact that the claimed device (prototype) for measuring the components (polarization and ohmic) of the potential of an underground metal structure in the zones of operation of cathodic protection installations with a pulsating voltage at the output was tested in the field and confirmed the achievement of the technical result, the invention meets the requirement "Industrially applicable."
Заявляемое изобретение пояснено чертежом, на котором представлена блок-схема устройства для измерения составляющих (поляризационной и омической) потенциала подземного металлического сооружения в зонах действия установок катодной защиты с пульсирующим напряжением на выходе (далее в тексте - «устройство»).The invention is illustrated in the drawing, which shows a block diagram of a device for measuring the components (polarization and ohmic) of the potential of an underground metal structure in the zones of operation of cathodic protection installations with a pulsating output voltage (hereinafter referred to as “the device”).
Устройство представляет собой функционально и конструктивно законченное изделие, содержащее измерительный прибор 1, в котором первый вход (ВХ 1) связан соединительным проводником 2 через контрольно-измерительный пункт 3 с металлическим подземным сооружением (далее в тексте «трубопровод») 4. Второй (ВХ 2) и третий (ВХ 3) входы измерительного прибора 1 при помощи соединительных проводников 5 и 6 подключены к электродам сравнения, например медносульфатным 7 и 8 соответственно.The device is a functionally and structurally complete product containing a measuring device 1, in which the first input (BX 1) is connected by a connecting conductor 2 through a test point 3 to a metal underground structure (hereinafter referred to as "pipeline") 4. Second (BX 2 ) and the third (VX 3) inputs of the measuring device 1 by means of connecting conductors 5 and 6 are connected to reference electrodes, for example, copper-sulfate 7 and 8, respectively.
В состав измерительного прибора 1 входят модули: блок измерения и расчета 9, снабженный автономным источником питания 10, мультиплексор аналоговых сигналов 11 и модуль сопряжения 12, имеющий встроенные клавиатуру 13 и индикатор 14.The composition of the measuring device 1 includes modules: a measurement and calculation unit 9, equipped with an autonomous power source 10, an analog signal multiplexer 11, and a pairing module 12 having a built-in keyboard 13 and indicator 14.
Блок измерения и расчета 9 представляет собой мало потребляющее микропроцессорное устройство, в памяти команд которого запрограммирован алгоритм функционирования устройства. В состав блока измерения и расчета 9 (на чертеже его комплектность не раскрыта) входят дополнительная энергонезависимая память большой емкости, интерфейсы для подключения мультиплексора аналоговых сигналов 11 и модуля сопряжения 12 и цифровые интерфейсы для сопряжения с персональным компьютером и/или модулем связи (например, GSM - модемом).The measurement and calculation unit 9 is a low-consumption microprocessor device, in the memory of the commands of which the algorithm of the device’s functioning is programmed. The measurement and calculation unit 9 (its completeness is not disclosed in the drawing) includes additional non-volatile memory of large capacity, interfaces for connecting an analog signal multiplexer 11 and interface module 12 and digital interfaces for interface with a personal computer and / or communication module (for example, GSM - modem).
Мультиплексор аналоговых сигналов 11 подключен к входам ВХ 1, ВХ 2 и ВХ 3 измерительного прибора 1. Внутри измерительного прибора 1 мультиплексор аналоговых сигналов 11 для выбора режима измерения - на постоянном токе или на переменном токе (для измерения сигнала, имеющего переменную составляющую с частотой 100 Гц) подключен к аналоговому измерительному каналу постоянного тока 15, аналоговому измерительному каналу переменного тока с частотой 100 Гц 16 и к блоку измерения и расчета 9. Мультиплексор аналоговых сигналов 11 под управлением блока измерения и расчета 9 обеспечивает коммутацию входов ВХ 1, ВХ 2 и ВХ 3 измерительного прибора 1 с аналоговыми измерительными каналами постоянного тока 15 или переменного тока с частотой 100 Гц 16.The analog signal multiplexer 11 is connected to inputs ВХ 1, ВХ 2, and ВХ 3 of the measuring device 1. Inside the measuring device 1, an analog signal multiplexer 11 for selecting the measurement mode is either direct current or alternating current (for measuring a signal having a variable component with a frequency of 100 Hz) is connected to an analog measuring channel of direct current 15, an analog measuring channel of alternating current with a frequency of 100 Hz 16 and to a measuring and calculation unit 9. The multiplexer of analog signals 11 under the control of the measuring unit Ia and calculating 9 provides switching inputs INPUT 1, INPUT 2 and INPUT 3, the measuring device 1 with analog measuring channels 15 DC or AC with a frequency of 16 100 Hz.
В режимах измерения обеспечение подавления промышленных помех с частотой 50 Гц осуществляется за счет введения в измерительный прибор 1 блока подавления помех 17, подключаемого к аналоговому измерительному каналу 16 переменного тока с частотой 100 Гц.In the measurement modes, the suppression of industrial interference with a frequency of 50 Hz is achieved by introducing into the measuring device 1 an interference suppression unit 17 connected to an analog measuring channel 16 of an alternating current with a frequency of 100 Hz.
Модуль сопряжения 12 имеет встроенные интерфейсы для подключения малогабаритной промышленной клавиатуры 13 и жидкокристаллического индикатора 14. Модуль сопряжения 12 под управлением блока измерений и расчета 9 обеспечивает ввод с клавиатуры 13 команд оператора и вывод на индикатор 14 результатов измерений.The interface module 12 has built-in interfaces for connecting a small-sized industrial keyboard 13 and a liquid crystal indicator 14. The interface module 12 under the control of the measuring unit and calculation 9 provides input from the keyboard 13 of the operator’s commands and output to the indicator 14 of the measurement results.
Автономный источник питания 10 (на чертеже не раскрыт) представляет собой в базовой комплектации аккумуляторную батарею, в расширенной комплектации к аккумуляторной батарее дополнительно подключаются солнечная батарея и промежуточный накопитель энергии. Для увеличения времени работы от автономного источника питания 10 в блоке измерений и расчета 9 реализованы алгоритмы энергосбережения.Autonomous power supply 10 (not shown in the drawing) is a rechargeable battery in the basic configuration; in an expanded configuration, a solar battery and an intermediate energy storage are additionally connected to the rechargeable battery. To increase the operating time from an autonomous power supply 10, energy-saving algorithms are implemented in the measurement and calculation unit 9.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Поочередное подключение аналоговых измерительных каналов 15 и 16 в каждой точке измерения осуществляется по команде оператора. Оператор с помощью клавиатуры 13 выбирает необходимый режим работы устройства - измерение на постоянном токе или измерение на переменном токе с частотой 100 Гц. Выбранная команда через модуль сопряжения 12 поступает в блок измерения и расчета 9, затем на мультиплексор аналоговых сигналов 11 для выбора режима подключения входов ВХ 1, ВХ 2 и ВХ 3 измерительного прибора 1 к соответствующим аналоговым измерительным каналам 15 или 16. Входы ВХ 2 и ВХ 3 измерительного прибора 1 подключаются соединительными проводниками 5 и 6 к электродам сравнения (например, медно-сульфатным) 7 и 8 соответственно, установленным в грунте вблизи трубопровода 4, а вход ВХ 1 соединительным проводником 2 - к контрольно-измерительному пункту 3, связанному с трубопроводом 4.Alternate connection of the analog measuring channels 15 and 16 at each measurement point is carried out by the operator. The operator using the keyboard 13 selects the desired mode of operation of the device - measurement on direct current or measurement on alternating current with a frequency of 100 Hz. The selected command through the interface module 12 enters the measuring and calculation unit 9, then to the analog signal multiplexer 11 to select the connection mode of inputs VX 1, VX 2 and VX 3 of measuring device 1 to the corresponding analog measuring channels 15 or 16. Inputs VX 2 and VX 3 of the measuring device 1 are connected by connecting conductors 5 and 6 to reference electrodes (for example, copper-sulfate) 7 and 8, respectively, installed in the ground near the pipeline 4, and input ВХ 1 by connecting conductor 2 to the control and measuring unit ktu 3 associated with the pipeline 4.
Измерения потенциалов U и градиентов потенциалов ΔU соответственно на постоянном или переменном токе выполняются поочередно без существенных ограничений по времени измерения, так как режим работы установок катодной защиты в процессе измерения не меняется, нет и ограничения по времени измерения. Очередность измерения также не имеет значения. Измеренные значения потенциала U и градиента потенциала ΔU на постоянном или переменном токе и преобразованные в цифровой код в аналоговых измерительных каналах постоянного тока 15 или переменного тока, рассчитанного на измерение сигнала, имеющего переменную составляющую с частотой 100 Гц 16, заносятся в блок измерения и расчета 9. В блоке измерения и расчета 9 в соответствии с заложенным алгоритмом осуществляется расчет значений омической и поляризационной составляющих потенциала трубопровода в каждой точке измерения по формулам:The potentials U and potential gradients ΔU, respectively, are measured in direct or alternating current without significant restrictions on the measurement time, since the operating mode of the cathodic protection installations does not change during the measurement, there is no limitation on the measurement time. The order of measurement also does not matter. The measured values of the potential U and the potential gradient ΔU for direct or alternating current and converted into a digital code in the analog measuring channels of direct current 15 or alternating current, designed to measure a signal having an alternating component with a frequency of 100 Hz 16, are entered into the measurement and calculation unit 9 In the measurement and calculation unit 9, in accordance with the inherent algorithm, the ohmic and polarization components of the pipeline potential are calculated at each measurement point using the formulas:
для омической составляющейfor ohmic component
для поляризационной составляющейfor the polarization component
где: Uo - омическая составляющая потенциала металлического подземного сооружения, В;where: U o - ohmic component of the potential of a metal underground structure, B;
Uп - поляризационная составляющая потенциала металлического подземного сооружения. В;U p - polarization component of the potential of a metal underground structure. AT;
U1 - разность потенциалов между металлическим подземным сооружением и электродом сравнения, которая создается переменной (с частотой 100 Гц) составляющей выходного тока установки катодной защиты, В;U 1 - the potential difference between the metal underground structure and the reference electrode, which is created by a variable (with a frequency of 100 Hz) component of the output current of the cathodic protection installation, V;
U2 - разность потенциалов между металлическим подземным сооружением и электродом сравнения, которая создается постоянной составляющей выходного тока установки катодной защиты, В;U 2 is the potential difference between the metal underground structure and the reference electrode, which is created by the constant component of the output current of the cathodic protection installation, V;
ΔU1; ΔU2 - градиенты потенциалов в грунте между электродами сравнения, созданными соответственно переменной и постоянной составляющими выходного тока установки катодной защиты, мВ.ΔU 1 ; ΔU 2 - potential gradients in the soil between the reference electrodes created respectively by the variable and constant components of the output current of the cathodic protection installation, mV.
Пример:Example:
U1=0,55 В; U2=1,88 В;U 1 = 0.55 V; U 2 = 1.88 V;
ΔU1=15 мВ; ΔU2=25 мВ;ΔU 1 = 15 mV; ΔU 2 = 25 mV;
U0=0,55×25/15=0,91 B;U 0 = 0.55 × 25/15 = 0.91 B;
Uп=1,88-0,91=0,97 ВU p = 1.88-0.91 = 0.97 V
Полученные результаты расчетов выводятся на индикатор 14, причем отдельно для каждой составляющей потенциала в данной точке измерения, и одновременно результаты измерений записываются в энергонезависимую память блока измерений и расчета 9 для последующего вывода на персональный компьютер или при наличии модуля связи передаются на диспетчерский пульт.The obtained calculation results are displayed on indicator 14, and separately for each potential component at a given measurement point, and at the same time, the measurement results are recorded in the non-volatile memory of the measurement unit and calculation 9 for subsequent output to a personal computer or, if there is a communication module, are transferred to the control room.
Автономный источник питания 10 обеспечивает питание всего устройства при работе в полевых условиях.Autonomous power source 10 provides power to the entire device when working in the field.
Устранение промышленных помех с частотой 50 Гц при подключении аналогового измерительного канала переменного тока, рассчитанного на измерение сигнала, имеющего переменную составляющую с частотой 100 Гц 16, обеспечивается при помощи блока подавления помех 17.The elimination of industrial interference with a frequency of 50 Hz when connecting an analog measuring channel of alternating current, designed to measure a signal having an alternating component with a frequency of 100 Hz 16, is provided using the interference suppression unit 17.
Таким образом, совокупность существенных признаков заявляемого технического решения благодаря наличию новых признаков позволяет обеспечить получение технического результата, выражающегося в уменьшении погрешности при измерении составляющих потенциала при одновременном обеспечении простоты и удобства работы в полевых условиях по всей протяженности металлического подземного сооружения.Thus, the set of essential features of the claimed technical solution due to the presence of new features allows to obtain a technical result, expressed in reducing the error in measuring the components of the potential while ensuring simplicity and ease of use in the field over the entire length of the metal underground structure.
Claims (1)
для омической составляющей
для поляризационной составляющей
где Uo - омическая составляющая потенциала металлического подземного сооружения, В;
Uп - поляризационная составляющая потенциала металлического подземного сооружения, В;
U1 - разность потенциалов между металлическим подземным сооружением и электродом сравнения, которая создается переменной (с частотой 100 Гц) составляющей выходного тока установки катодной защиты, В;
U2 - разность потенциалов между металлическим подземным сооружением и электродом сравнения, которая создается постоянной составляющей выходного тока установки катодной защиты, В;
ΔU1, ΔU2 - градиенты потенциалов в грунте между электродами сравнения, созданными соответственно переменной и постоянной составляющими выходного тока установки катодной защиты, мВ. A device for measuring the potential components (polarizing and ohmic) of an underground metal structure in the zones of operation of cathodic protection installations with a pulsating output voltage, comprising a measuring device including an interface module equipped with a keyboard and indicator and connected to the measurement and calculation unit, the latter is equipped with an autonomous power source and through an analog signal multiplexer connected to the inputs of the measuring device, of which the first input is connected by a connecting conductor through control and measuring station with a metal underground structure, and the second and third inputs by connecting conductors - with the corresponding reference electrodes, in addition, the analog signal multiplexer is connected by an analogue direct current measuring channel to the measuring and calculation unit, characterized in that between the measuring unit in the measuring device and calculation and multiplexer of analog signals introduced analog measuring channel of alternating current, designed to measure a signal having a variable composition yayuschuyu a frequency of 100 Hz, and the connected unit suppressing interference calculated at eliminating interference with industrial frequency of 50 Hz, the two analog measuring channels for AC and DC, and measurement and calculation unit implemented galvanically separated among themselves; at the same time, in accordance with the programmed algorithm of the device’s operation, the measurement and calculation unit provides the measurement of potential components by alternately connecting the inputs of the measuring device to the corresponding analog measuring channels — in the direct current measurement mode or in the alternating current measurement mode, and their calculation by the formulas
for ohmic component
for the polarization component
where U o is the ohmic component of the potential of a metal underground structure, B;
U p - polarization component of the potential of a metal underground structure, B;
U 1 - the potential difference between the metal underground structure and the reference electrode, which is created by a variable (with a frequency of 100 Hz) component of the output current of the cathodic protection installation, V;
U 2 is the potential difference between the metal underground structure and the reference electrode, which is created by the constant component of the output current of the cathodic protection installation, V;
ΔU 1 , ΔU 2 are the potential gradients in the soil between the reference electrodes created respectively by the variable and constant components of the output current of the cathodic protection installation, mV.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007145136/28A RU2350971C1 (en) | 2007-12-06 | 2007-12-06 | Device for measurement of components (polarising and ohm) of potential of underground metal structure in areas of cathode protection installations coverage with pulsating voltage at outlet |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007145136/28A RU2350971C1 (en) | 2007-12-06 | 2007-12-06 | Device for measurement of components (polarising and ohm) of potential of underground metal structure in areas of cathode protection installations coverage with pulsating voltage at outlet |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2350971C1 true RU2350971C1 (en) | 2009-03-27 |
Family
ID=40543020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007145136/28A RU2350971C1 (en) | 2007-12-06 | 2007-12-06 | Device for measurement of components (polarising and ohm) of potential of underground metal structure in areas of cathode protection installations coverage with pulsating voltage at outlet |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2350971C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2499270C1 (en) * | 2012-06-19 | 2013-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Томск" (ООО "Газпром трансгаз Томск") | Method to measure polarisation potential of underground metal structure |
| RU2690261C1 (en) * | 2017-05-10 | 2019-05-31 | Анатолий Александрович Анашкин | Self-contained device for cathodic protection of underground structures |
| RU205413U1 (en) * | 2020-11-01 | 2021-07-13 | Алексей Витальевич Русскин | AC current measuring device |
| RU220137U1 (en) * | 2022-12-28 | 2023-08-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" | AUTOMATED DEVICE FOR DIAGNOSTICS OF THE CONDITION OF UNDERGROUND METAL STRUCTURES |
-
2007
- 2007-12-06 RU RU2007145136/28A patent/RU2350971C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2499270C1 (en) * | 2012-06-19 | 2013-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Томск" (ООО "Газпром трансгаз Томск") | Method to measure polarisation potential of underground metal structure |
| RU2690261C1 (en) * | 2017-05-10 | 2019-05-31 | Анатолий Александрович Анашкин | Self-contained device for cathodic protection of underground structures |
| RU205413U1 (en) * | 2020-11-01 | 2021-07-13 | Алексей Витальевич Русскин | AC current measuring device |
| RU220137U1 (en) * | 2022-12-28 | 2023-08-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" | AUTOMATED DEVICE FOR DIAGNOSTICS OF THE CONDITION OF UNDERGROUND METAL STRUCTURES |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Grassini et al. | A simple Arduino-based EIS system for in situ corrosion monitoring of metallic works of art | |
| CN111239242B (en) | Dam leakage channel detection method and device based on magnetic field measurement | |
| US7221137B2 (en) | Apparatus with storage for measuring stray currents from subway rails and power lines | |
| EP3179256A1 (en) | Non-contact ac voltage measurement device | |
| CN108776355B (en) | Tunnel focuses depth measurement type three-dimensional induced polarization forward probe instrument system | |
| Hoja et al. | Interface circuit for impedance sensors using two specialized single-chip microsystems | |
| US9880312B2 (en) | Intelligent spectral induced polarization measurement module | |
| RU2350971C1 (en) | Device for measurement of components (polarising and ohm) of potential of underground metal structure in areas of cathode protection installations coverage with pulsating voltage at outlet | |
| CN109580722A (en) | A kind of ground net corrosion monitoring method and device based on AC admittance method | |
| EP3428659A1 (en) | Contactless voltage transducer | |
| CN108990411A (en) | The skin measurement device of the aqueous degree of skin is measured using voltage application electrode and current detection electrode | |
| Kumar et al. | Determination of location of multiple harmonic sources in a power system | |
| Su et al. | A theoretical study on resistance of electrolytic solution: Measurement of electrolytic conductivity | |
| Guo et al. | Controlled large-scale tests of practical grounding electrodes—Part I: Test facility and measurement of site parameters | |
| RU2690261C1 (en) | Self-contained device for cathodic protection of underground structures | |
| Poljak | Electromagnetic modeling of finite length wires buried in a lossy half-space | |
| Tzinevrakis et al. | Electric field analytical formulas for single-circuit power lines with a horizontal arrangement of conductors | |
| RU2287832C1 (en) | Device for measuring polarization potential of metallic underground structure in zone of effect of wandering currents | |
| Xu et al. | A finite-element method solution of the zero-sequence impedance of underground pipe-type cable | |
| KR100508877B1 (en) | method for detecting the coating defect and corrosion points of the pipelines in soil using the electrochemical impedance spectroscopy | |
| Andreou et al. | Finite element characterisation of LV power distribution lines for high frequency communications signals | |
| Bataller et al. | Earth impedance model for through-the-earth communication applications with electrodes | |
| Dzhala et al. | Measuring of Electric Potentials for the Diagnostics of Corrosion Protection of the Metal Structures | |
| Polydorides | Linearization error in electrical impedance tomography | |
| RU90215U1 (en) | AUTOMATED DIAGNOSTIC DEVICE FOR THE CONDITION OF UNDERGROUND METAL STRUCTURES |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121207 |