RU2550073C2 - Устройство для термоэлектрической защиты трубопровода от коррозии - Google Patents

Устройство для термоэлектрической защиты трубопровода от коррозии Download PDF

Info

Publication number
RU2550073C2
RU2550073C2 RU2013130437/02A RU2013130437A RU2550073C2 RU 2550073 C2 RU2550073 C2 RU 2550073C2 RU 2013130437/02 A RU2013130437/02 A RU 2013130437/02A RU 2013130437 A RU2013130437 A RU 2013130437A RU 2550073 C2 RU2550073 C2 RU 2550073C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pipeline
control unit
longitudinal ribs
thermoelectric
section
Prior art date
Application number
RU2013130437/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013130437A (ru
Inventor
Владимир Сергеевич Ежов
Сергей Геннадьевич Емельянов
Наталья Евгеньевна Семичева
Сергей Владимирович Березин
Александр Анреевич Панин
Алексей Петрович Бурцев
Анастасия Ивановна Сошникова
Дарья Викторовна Цуканова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ)
Priority to RU2013130437/02A priority Critical patent/RU2550073C2/ru
Publication of RU2013130437A publication Critical patent/RU2013130437A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2550073C2 publication Critical patent/RU2550073C2/ru

Links

Images

Landscapes

  • Prevention Of Electric Corrosion (AREA)

Abstract

Изобретение относится к оборудованию для систем защиты подземных и подводных трубопроводов от коррозии. Устройство содержит источник питания, соединенный кабелями с участком защищаемого трубопровода и анодным заземлителем, при этом оно содержит блок управления, соединенный через регулирующий блок с источником питания, выполненным в виде источника ЭДС, совмещен с частью защищаемого трубопровода и представляет собой два полукольца, оребренных продольными ребрами и снабженных продольными фланцами с крепежными отверстиями, выполненными из гидростойкого диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, покрывающих часть защищаемого трубопровода, причем внутри продольных ребер по всей их длине помещены зигзагообразные ряды теплоэлектрических секций, состоящие из соединенных между собой термоэмиссионных преобразователей, состоящих из пары отрезков, выполненных из разных металлов, концы которых расплющены и плотно прижаты друг к другу и расположены в зоне нагрева и охлаждения вблизи кромки продольных ребер и поверхности участка трубопровода параллельно их поверхности, при этом свободные концы секций каждого ребра с одной стороны соединены через токовыводы с одноименными зарядами с регулирующим блоком, с противоположной стороны через коллекторы, токовыводы с одноименными противоположными зарядами и соединительный кабель с анодным заземлителем. Технический результат: повышение надежности и эффективности устройства. 8 ил.

Description

Предлагаемое изобретение относится к оборудованию для систем защиты подземных и подводных трубопроводов от коррозии, а именно для получения электрической энергии для питания катодной станции за счет тепла перемещаемого газа или жидкости в трубопроводе.
Известно устройство для совместной защиты от коррозии подземных металлических объектов, содержащее источники питания, анодные заземления, блоки питания и электроды сравнения [Патент РФ №656374, МПК C23F 13/00, 2000].
Основным недостатком известного устройства является необходимость постоянного электроснабжения источников питания от электросети, что снижает его надежность и эффективность.
Более близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является автономное устройство для катодной зашиты трубопроводов, содержащее источник питания (ЭДС), соединенный с анодным заземлением и защищаемым трубопроводом, причем источник ЭДС представляет собой движущий орган, который передает кинетическую энергию движущегося потока газа (жидкости) в трубопроводе на вал генератора через стабилизатор частоты в силовой блок, где преобразуется в необходимое для катодной защиты напряжение [Патент РФ №2425295, МПК C23F 13/00, 1995].
Основными недостатками известного устройства являются сложность его конструкции, которая включает в себя, как минимум, турбину и электрогенератор, и создаваемое турбиной дополнительное гидравлическое сопротивление в защищаемом трубопроводе, что снижает надежность и эффективность устройства.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности и эффективности устройства для термоэлектрической защиты трубопровода от коррозии.
Предлагаемое устройство для термоэлектрической защиты трубопровода от коррозии содержит источник ЭДС с регулирующим блоком, совмещенные с участком защищаемого трубопровода и соединенные с ним анодным заземлителем и блоком управления соединительными кабелями, причем источник питания представляет собой два полукольца, оребренных продольными ребрами и снабженных продольными фланцами с крепежными отверстиями, выполненными из гидростойкого диэлектрического с высокой теплопроводностью материала, покрывающих часть защищаемого трубопровода, причем внутри продольных ребер по всей их длине помещены зигзагообразные ряды теплоэлектрических секций, состоящие из размещенных по очередности и соединенных между собой термоэмиссионных преобразователей, состоящих из пары отрезков, выполненных из разных металлов М1 и М2, концы которых расплющены и плотно прижаты друг к другу и расположены в зоне нагрева и охлаждения, вблизи кромки продольных ребер и поверхности участка трубопровода параллельно их поверхности, при этом свободные концы теплоэлектрических секций каждого ребра с одной стороны соединены через токовыводы с одноименными зарядами с регулирующим блоком, с противоположной - через коллекторы, токовыводы с одноименными противоположными зарядами и кабель с анодным заземлителем.
На фиг.1 представлены общий вид и разрез устройства для термоэлектрической защиты трубопровода от коррозии, на фиг.2 - общий вид источника питания (ЭДС), на фиг.3-7 - разрезы источника питания, на фиг.8 - узел термоэмиссионного преобразователя.
Предлагаемое устройство для термоэлектрической защиты трубопровода от коррозии содержит источник питания 1 с регулирующим блоком 2, совмещенные с участком защищаемого трубопровода 3 и соединенные с ним анодным заземлителем 4 и блоком управления 5 соединительными кабелями 6, 7, 8, соответственно, источник питания 1 представляет собой два полукольца 9 и 10, оребренных продольными ребрами 11 и снабженных продольными фланцами 12 с крепежными отверстиями 13, выполненными из гидростойкого диэлектрического с высокой теплопроводностью материала 14, покрывающих участок 15 защищаемого трубопровода 3, причем внутри продольных ребер 11 по всей их длине помещены зигзагообразные ряды теплоэлектрических секций (ТЭС) 16, состоящие из размещенных по очередности и соединенных между собой термоэмиссионных преобразователей (ТЭП) 17. Каждый ТЭП 17 состоит из пары отрезков, выполненных из разных металлов М1 и М2, концы которых расплющены и плотно прижаты друг к другу и расположены в зоне нагрева и охлаждения, вблизи кромки ребер 11 и поверхности участка трубопровода 15 параллельно их поверхности, соответственно, при этом свободные концы ТЭС 16 каждого ребра 11 с одной стороны соединены через токовыводы с одноименными зарядами 18 с регулирующим блоком 2, а с другой - через коллекторы 19, токовыводы с одноименными зарядами 20 и кабель 8 с анодным заземлителем 4.
Предлагаемое устройство для термоэлектрической защиты трубопроводов от коррозии, представленное на фиг.1-8, работает следующим образом.
Источник ЭДС 1 устанавливается в процессе монтажа на защищаемом участке трубопровода 3, для чего два полукольца 9 и 10, оребренных продольными ребрами 11 и снабженных продольными фланцами 12 с крепежными отверстиями 13, накладываются на участок 15 трубопровода 3 и крепятся к нему посредством стяжки через крепежные отверстия 13.
После заполнения трубопровода 3 и начала движения в нем потока газа (жидкости) с температурой tП, например, ниже, чем температура грунта (воды) tС, который соприкасается с наружной поверхностью источника ЭДС 1, выполненного из гидростойкого диэлектрического с высокой теплопроводностью материала 14, в результате разности температур tП-tС происходит теплообмен между холодным газом (жидкостью), движущимся по трубе 4 и окружающим грунтом (водой), нагреваются и охлаждаются зоны нагрева и охлаждения, состоящие из слоя материала 14, внутри которого помещены спаянные двухслойные расплющенные концы ТЭП 17, выполненные из металлов М1 и М2, расположенные параллельно поверхности трубы 3 в зоне полуколец 9 и 10 и параллельно продольным ребрам 11 в их зоне. Конструкция двухслойных концов ТЭП 17 позволяет увеличить количество переходящего тепла за счет повышенной площади их контакта с зонами нагрева и охлаждения и высокой площади контакта слоев самих металлов М1 и М2, соединенных между собой (например, спайкой). Кроме того, процесс теплообмена от материала полуколец 9, 10 и ребер 11 к спаям металлов М1 и М2 ТЭП 17 интенсифицируется за счет передачи его теплопроводностью, скорость которой при высоком значении коэффициента теплопроводности значительно выше, чем скорость передачи тепла за счет конвекции [И.Н. Сушкин. Теплотехника. - М.: «Металлургия», 1973, с.195-198]. В результате теплообменных процессов создается разность температур между спаянными двухслойными расплющенными, плотно прижатыми друг к другу, соединенными между собой концами ТЭП 17, выполненными из металлов М1 и М2, расположенными в кромках ребер 11 и противоположными им спаянными концами этих же отрезков металлов М1 и М2, расположенных в полукольцах 9 и 10. Создаваемая разность температур между зонами нагрева и охлаждения вызывает эмиссию электронов во всех ТЭП 17 и, соответственно, возникновение в зигзагообразных рядах ТЭС 16 термоэлектричества [С.Г. Калашников. Электричество. - М.: «Наука», 1970, с.502-506], которое через тоководы 18 и регулирующий блок 2 при требуемом напряжении и силе тока через соединительный кабель 6 по команде с блока управления 5 подается на защищаемый участок трубопровода 3.
Величина разности электрического потенциала и силы тока на токовыводах 18 источника питания (ЭДС) 1 зависит от разности температур на спаях металлов М1 и М2, их характеристик, количества ТЭП 17 в ТЭС 16 и их числа. При необходимости устанавливают несколько источников питания 1. Требуемые напряжение U и силу тока I в зависимости от расхода газа (жидкости) и величины разности температур (tП-tС) регулируют путем команд с блока управления 5 в регулирующий блок 2, который отключает или включает ТЭС 16 в источнике питания 1.
Эффективность предлагаемого устройства можно подтвердить примером. При проведении экспериментальных исследований было установлено, что одна термоэлектрическая секция с теплообменной поверхностью размерами 170×120 мм и числом ТЭП n=180 шт. позволяет при средней разности температур между греющей и охлаждающей средами, равной 100°C, получить электрический ток с напряжением U=(1,2-1,5) В, силой тока I=(0,08-0,1) А и мощностью N=(0,2-0,22) Вт. При этом на получение электрической энергии расходовалось от 1 до 2-3% от общего количества тепла, переданного через теплообменную поверхность. В качестве металлов M1 и М2 для изготовления ТЭП использовали известную пару «хромель - копель» [Ежов B.C., Семичева Н.Е. /Использование низкопотенциальной тепловой энергии для электроснабжения зданий/. Известия Юго-Западного государственного университета. - Курск, №1, 2012. - С. 56-62; Ежов B.C., Семичева Н.Е. Косинов А.В., Лысенко И.В., Пивоваров А.С. /Комплексное использование солнечной энергии и термоэлектрического эффекта для электроснабжения здания/. Вестник центрального регионального отделения. Российская академия архитектуры и строительных наук. - Курск-Воронеж, вып. 12 - 2013. С. 150-156].
Выходные энергетические параметры станций катодной защиты (СКЗ), выпускаемых в России, следующие: номинальное выходное напряжение - 50 В; номинальная выходная сила тока - 60 А; номинальная выходная мощность - 3000 Вт [Семенов А.Г., Сыса Л.П. /Что такое электрохимическая защита и как выбрать катодную станцию/ Новости теплоснабжения, №10 (50), 2004].
Расчет, с использованием вышеприведенных экспериментальных данных, показывает, что для получения напряжения U=50 В требуется секция с числом ТЭП n=9000 шт., которая обеспечит силу тока, равную 4 А, а для получения силы тока 60 А и мощности N=3000 Вт потребуется 15 секций с общим числом ТЭП nобщ=135000 шт. Требуемая теплообменная поверхность источника питания для СКЗ будет равна 15 м2, и его длина зависит от диаметра трубопровода. Так, например, для трубопровода диаметром 500 мм длина источника питания будет равна 8,6 м.
Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает автономное энергоснабжение станции катодной защиты с требуемыми выходными параметрами, позволяет упростить конструкцию источника питания, регулировать параметры тока в зависимости от расхода и температуры перекачиваемого газа или жидкости, что, в конечном итоге, обеспечивает надежность и эффективность защиты трубопроводов от коррозии.

Claims (1)

  1. Устройство для термоэлектрической защиты трубопровода от коррозии, содержащее источник питания, соединенный кабелями с участком защищаемого трубопровода и анодным заземлителем, отличающееся тем, что оно содержит блок управления параметрами термоэлектрической защиты, соединенный с источником питания через регулирующий блок, выполненный с возможностью включения и отключения источника питания, который выполнен в виде источника ЭДС, совмещен с частью защищаемого трубопровода и представляет собой два полукольца, оребренных продольными ребрами и снабженных продольными фланцами с крепежными отверстиями, выполненными из гидростойкого диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, покрывающих часть защищаемого трубопровода, причем внутри продольных ребер по всей их длине помещены зигзагообразные ряды теплоэлектрических секций, состоящие из размещенных по очередности и соединенных между собой термоэмиссионных преобразователей, состоящих из пары отрезков, выполненных из разных металлов, концы которых расплющены, плотно прижаты друг к другу и расположены в зоне нагрева и охлаждения вблизи кромки продольных ребер и поверхности участка трубопровода параллельно их поверхности, при этом свободные концы теплоэлектрических секций каждого ребра с одной стороны соединены через токовыводы с одноименными зарядами с регулирующим блоком, а с противоположной стороны через коллекторы, токовыводы с одноименными противоположными зарядами и соединительный кабель - с анодным заземлителем.
RU2013130437/02A 2013-07-02 2013-07-02 Устройство для термоэлектрической защиты трубопровода от коррозии RU2550073C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013130437/02A RU2550073C2 (ru) 2013-07-02 2013-07-02 Устройство для термоэлектрической защиты трубопровода от коррозии

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013130437/02A RU2550073C2 (ru) 2013-07-02 2013-07-02 Устройство для термоэлектрической защиты трубопровода от коррозии

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013130437A RU2013130437A (ru) 2015-01-10
RU2550073C2 true RU2550073C2 (ru) 2015-05-10

Family

ID=53279006

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013130437/02A RU2550073C2 (ru) 2013-07-02 2013-07-02 Устройство для термоэлектрической защиты трубопровода от коррозии

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2550073C2 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2659508C1 (ru) * 2017-08-25 2018-07-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет "(ЮЗГУ) Термоэлектрическое оребрение для трубопровода
RU2676551C1 (ru) * 2018-03-23 2019-01-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Автономный термоэлектрогенератор на трубопроводе
RU2705348C1 (ru) * 2019-03-12 2019-11-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Термоэлектрический источник электроснабжения для теплового пункта
RU2715268C1 (ru) * 2019-09-25 2020-02-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Автономный кожухотрубчатый термоэлектрогенератор

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2597327C1 (ru) * 2015-09-29 2016-09-10 Акционерное общество "Газпром газораспределение Курск" (АО "Газпром газораспределение Курск") Обогреватель-электрогенератор для газораспределительного пункта

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2035667C1 (ru) * 1992-07-06 1995-05-20 Акционерное общество "СЭП-Россия" Теплоэлектрогенератор
US6396191B1 (en) * 1999-03-11 2002-05-28 Eneco, Inc. Thermal diode for energy conversion
RU2233351C1 (ru) * 2003-06-16 2004-07-27 Ульяновский государственный технический университет Способ катодной защиты магистрального газопровода
RU2425295C1 (ru) * 2010-02-08 2011-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" (КурскГТУ) Теплоэлектрический генератор

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2035667C1 (ru) * 1992-07-06 1995-05-20 Акционерное общество "СЭП-Россия" Теплоэлектрогенератор
US6396191B1 (en) * 1999-03-11 2002-05-28 Eneco, Inc. Thermal diode for energy conversion
RU2233351C1 (ru) * 2003-06-16 2004-07-27 Ульяновский государственный технический университет Способ катодной защиты магистрального газопровода
RU2425295C1 (ru) * 2010-02-08 2011-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" (КурскГТУ) Теплоэлектрический генератор

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2659508C1 (ru) * 2017-08-25 2018-07-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет "(ЮЗГУ) Термоэлектрическое оребрение для трубопровода
RU2676551C1 (ru) * 2018-03-23 2019-01-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Автономный термоэлектрогенератор на трубопроводе
RU2705348C1 (ru) * 2019-03-12 2019-11-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Термоэлектрический источник электроснабжения для теплового пункта
RU2715268C1 (ru) * 2019-09-25 2020-02-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Автономный кожухотрубчатый термоэлектрогенератор

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013130437A (ru) 2015-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2550073C2 (ru) Устройство для термоэлектрической защиты трубопровода от коррозии
Ezhov et al. Independant power supply source for the station of cathodic protection of pipelines against corrosion
US20140238523A1 (en) Apparatus for heating a pipeline
US20100243017A1 (en) System and method for the thermal management of battery-based energy storage systems
US9631839B2 (en) Heat transfer fluid heating system and method for a parabolic trough solar concentrator
KR20140033149A (ko) 용융염 이송용 파이프라인
CN209909407U (zh) 油田石油集输管线石墨烯加热保温套
CN103337295A (zh) 一种防止冰雪灾害的输电导线
RU2676551C1 (ru) Автономный термоэлектрогенератор на трубопроводе
US7124583B2 (en) Geothermal power generator
RU2510434C2 (ru) Устройство термоэлектрической защиты трубопровода от коррозии
KR100824227B1 (ko) 베이킹 방법
CN101824596B (zh) 自动冷却式供电装置
CN103649375A (zh) 包含由超导材料制成的电导体的铝厂
RU2578736C1 (ru) Термоэлектрический кожух для трубопровода
CN105191488B (zh) 用于加热管线的设备
JP2009216222A (ja) 液化ガス気化器
JP7100606B2 (ja) 発熱シートのセット、加温システム、及び加温ユニット
ES2824548T3 (es) Intercambiador de calor de combustión con generador termoeléctrico
KR101345801B1 (ko) 전기방식이 적용된 이중보온관 및 그 제조 방법
KR200404537Y1 (ko) 정전력히터를 이용한 라지에이터 난방장치
JP2007263348A (ja) 流体加熱用チューブ、及びこれの加熱方法
RU2659508C1 (ru) Термоэлектрическое оребрение для трубопровода
KR101288384B1 (ko) 발열부를 구비한 파이프
RU123779U1 (ru) Устройство электрохимической защиты с противопотенциалом

Legal Events

Date Code Title Description
HC9A Changing information about inventors
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150703