RU2618968C1 - Device for power and automatic control of output current system of cathodic protection system from corrosion of metal constructions - Google Patents
Device for power and automatic control of output current system of cathodic protection system from corrosion of metal constructions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2618968C1 RU2618968C1 RU2015143934A RU2015143934A RU2618968C1 RU 2618968 C1 RU2618968 C1 RU 2618968C1 RU 2015143934 A RU2015143934 A RU 2015143934A RU 2015143934 A RU2015143934 A RU 2015143934A RU 2618968 C1 RU2618968 C1 RU 2618968C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- ship
- hull
- reference voltage
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F13/00—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection
- C23F13/02—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection cathodic; Selection of conditions, parameters or procedures for cathodic protection, e.g. of electrical conditions
- C23F13/04—Controlling or regulating desired parameters
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области защиты от коррозии металлоконструкций, постоянно или периодически эксплуатирующихся в природных сферах, преимущественно корпуса судна, находящегося в морской воде.The invention relates to the field of corrosion protection of steel structures that are constantly or periodically operated in natural areas, mainly the hull of a vessel located in sea water.
Для защиты от коррозии подводной части корпусов морских судов в отечественном судостроении широко используются автоматические системы катодной защиты, в которых в зависимости от изменения условий эксплуатации судна (скорости хода, солености и температуры морской воды, сохранности лакокрасочного покрытия и др.) осуществляется автоматическое регулирование тока для поддержания заданного защитного потенциала корпуса. Известна, например, автоматическая система катодной защиты «Луга-1» (см. ежемесячный научно-технический и производственный журнал «Судостроение» №3 за 1973 г., стр. 16-18, статья с аналогичным названием, авторы: Ю.Я. Кузьмин, Н.Н. Бибиков, В.Г. Зимин, Л.В. Поворова). Система «Луга-1» состоит из источников питания, анодов и электродов сравнения - датчиков потенциала. В качестве источника питания используется полупроводниковый автоматический преобразователь серии ПАК, состоящий из силового трансформатора с выпрямителем и блока управления. Электроды сравнения служат датчиком потенциала для автоматического регулирования выходного тока катодной защиты. В качестве электродов сравнения применяются пористые хлорсеребряные электроды, которые подключены ко входу блока управления и создают потенциал положительной полярности относительно корпуса судна.To protect the underwater part of the hulls of marine vessels from corrosion in domestic shipbuilding, automatic cathodic protection systems are widely used, in which, depending on changes in the operating conditions of the vessel (speed, salinity and temperature of sea water, the safety of the paint coating, etc.), automatic current control is performed for maintaining a given protective potential of the housing. For example, the Luga-1 automatic cathodic protection system is known (see the monthly scientific, technical and industrial journal Sudostroenie No. 3 for 1973, pp. 16-18, article with the same title, authors: Yu.Ya. Kuzmin, N.N. Bibikov, V.G. Zimin, L.V. Povorova). The Luga-1 system consists of power sources, anodes and reference electrodes - potential sensors. A PAK series semiconductor automatic converter consisting of a power transformer with a rectifier and a control unit is used as a power source. The reference electrodes serve as a potential sensor for automatically controlling the output current of the cathodic protection. Porous silver chloride electrodes are used as reference electrodes, which are connected to the input of the control unit and create a potential of positive polarity relative to the hull of the vessel.
Основной недостаток ПАК заключается в том, что пульсация выходного тока катодной защиты более 10%, что на несколько порядков превышает допустимую.The main drawback of PAKs is that the output current ripple of the cathodic protection is more than 10%, which is several orders of magnitude higher than the permissible value.
При повышенной пульсации корабль становится источником переменного электрического поля, которое нарушает скрытность корабля и влияет на нормальную работу смежных корабельных систем.With increased ripple, the ship becomes a source of an alternating electric field, which violates the stealth of the ship and affects the normal operation of adjacent ship systems.
Известна также система катодной защиты, использующая в качестве источника питания преобразователь типа ТПС 200-24, описанный в производственно-техническом сборнике «Технология судостроения» №3 за 1990 г. на стр. 67. Информацию об этом преобразователе можно получить также на сайте ОАО «Электровыпрямитель», г. Саранск. Коэффициент пульсации выходного тока ТПС 200-24 составляет 8%.A cathodic protection system is also known that uses a TPS 200-24 converter as a power source, described in the 1990 Shipbuilding Technology production and technical collection No. 3 on page 67. Information about this converter can also be obtained on the website of OAO Electric rectifier ”, Saransk. The ripple coefficient of the output current of TPS 200-24 is 8%.
Известны также системы катодной защиты, выпускаемые ОАО «РИМР», г. Санкт-Петербург и использующие преобразователи ТПЦЗ. Описанные выше системы катодной защиты принципиально не отличаются от системы «Луга-1» и используют тиристорные преобразователи. Лучший из них, принятый за ближайший аналог, на основе ТПЦЗ ОАО «РИМР» имеет коэффициент пульсации выходного тока 3%, в то время как для современных судов требуется не более 0,03%. Преобразователь содержит управляемый источник постоянного тока и блок управления. При этом отрицательный выход управляемого источника постоянного тока соединен с корпусом судна, положительный выход соединен с анодами, а вход подключен к выходу блока управления, вход которого имеет положительную полярность и соединен с хлорсеребряным электродом сравнения (датчиком потенциала), обуславливающим на входе потенциал положительной полярности.Also known are the cathodic protection systems manufactured by RIMR, St. Petersburg, and using TPTsZ converters. The cathodic protection systems described above do not fundamentally differ from the Luga-1 system and use thyristor converters. The best of them, taken as the closest analogue, on the basis of the TPSZ OJSC RIMR, has a ripple coefficient of the output current of 3%, while for modern vessels no more than 0.03% is required. The converter contains a controlled direct current source and a control unit. In this case, the negative output of the controlled DC source is connected to the hull of the vessel, the positive output is connected to the anodes, and the input is connected to the output of the control unit, the input of which has a positive polarity and is connected to a silver chloride comparison electrode (potential sensor), which determines the potential of positive polarity at the input.
Изобретение решает задачу повышения скрытности корабля за счет снижения уровня пульсаций выходного тока и одновременно уменьшает в разы габариты и вес аппаратуры.The invention solves the problem of increasing the stealth of the ship by reducing the level of ripple of the output current and at the same time reduces the dimensions and weight of the equipment at times.
Технический результат достигается тем, что регулируемый источник постоянного тока выполнен с использованием фазосдвигающего ШИМ-конвертора, который преобразует входной сигнал серию высокочастотных импульсов, модулированных по ширине. За счет обработки сигнала на высокой частоте резко снижаются габариты и вес трансформатора и выпрямителя, а условия фильтрации пульсаций улучшаются.The technical result is achieved by the fact that the adjustable DC source is made using a phase-shifting PWM converter, which converts the input signal to a series of high-frequency pulses, modulated in width. Due to the processing of the signal at a high frequency, the dimensions and weight of the transformer and rectifier are sharply reduced, and the ripple filtering conditions are improved.
Описание чертежейDescription of drawings
Фиг. 1 - структурная схема устройства для питания и автоматического регулирования выходного тока системы защиты от коррозии металлоконструкций.FIG. 1 is a structural diagram of a device for powering and automatically controlling the output current of a corrosion protection system of metal structures.
Фиг. 2 - принципиальная схема мостового коммутатора.FIG. 2 is a schematic diagram of a bridge switch.
Примечание. Далее в тексте ОУ - операционный усилитель.Note. Further in the text, the op-amp is an operational amplifier.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Предлагаемое на фиг. 1 устройство содержит источник эталонного напряжения 1, отрицательный выход которого соединен с корпусом корабля 2, электрод сравнения 3 и аноды 4, отличается тем, что источник эталонного напряжения соединен с одним входом дифференциального ОУ5, второй вход которого соединен с электродом сравнения 3, а выход соединен первым входом измерительного ОУ6, второй вход которого соединен с выходом опорного напряжения фазосдвигающего ШИМ-конвертора 7, выходы которого через последовательно включенный разделительный конденсатор 8 соединены с первичной обмоткой в.ч. трансформатора 9, вторичная обмотка которого через последовательно соединенные выпрямитель 10, фильтр 11 соединена положительным выводом с анодами, а отрицательным выводом с корпусом корабля.Proposed in FIG. 1, the device contains a
Работа устройстваDevice operation
Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.
Потенциал корпуса корабля 2 измеряется как напряжение между корпусом 2 и электродом сравнения 3. Для хлорсеребряного электрода, применяемого на российских судах, этот потенциал положителен, как показано на фиг. 1. Этот потенциал поступает на вход дифференциального ОУ5, где он сравнивается с напряжением эталонного источника 1, которое устанавливается несколько выше стационарного потенциала корпуса судна. Принцип действия катодной защиты основан на способности металла, погруженного в морскую воду, переходить в пассивное состояние при смещении его потенциала в отрицательную сторону от стационарного значения. Потенциал, при котором прекращается коррозия металла, называется защитным. Для стали, из которой изготовлен корпус судна, защитный потенциал равен 0,85±0,015 В относительно хлорсеребряного электрода. Таким образом, разность потенциалов электрода сравнения 3 и источника эталонного напряжения 1, которую вырабатывает дифференциальный усилитель 5, является сигналом управления для следящей системы, задача которой свести эту разность к нулю. Сигнал управления вместе с сигналом опорного напряжения ШИМ-конвертора 7 поступают на входы измерительного ОУ6. Выход ОУ6 является входом конвертора, который усиливает только положительные сигналы от опорного напряжения и ниже.The potential of the ship’s
Вариант исполнения управляемого мостового каскада фазосдвигающего ШИМ-конвертора представлен на фиг. 2.An embodiment of a controllable bridge stage of the phase shifting PWM converter is shown in FIG. 2.
Фазосдвигающий ШИМ-конвертор 7 представлен мостовой схемой из четырех мощных полевых транзисторов, затворы которых через драйверы соединены с выходами А, В, С, D фазосдвигающего резонансного контроллера, в качестве которого может быть использована микросхема 1308ЕУ2Т (импортный аналог UC3875 фирмы UNITRODE). В качестве драйвера могут быть использованы драйверы ДР280П-Б(1) (импортный аналог SKHI фирмы Semikron).The phase-shifting
На управляющий вход конвертора 7 поступает сигнал с ОУ6. Частота переключения задается контроллером. Оптимальная частота лежит в пределах 25-35 кГц. Фаза переключения транзисторов зависит от величины входного сигнала.The control input of the
Питание конвертора 7 осуществляется выпрямленным напряжением сети переменного тока. Выходное напряжение конвертора 7 поступает через разделительный конденсатор 8 на первичную обмотку в.ч. трансформатора 9.The power of the
Промодулированный ток с вторичной обмотки трансформатора 9 через выпрямитель 10 и фильтр 11 поступает на аноды 4 и является выходным током устройства.The modulated current from the secondary winding of the
В связи с тем, что фильтрация выходного тока осуществляется на высокой частоте, это позволяет уменьшить габариты фильтра и улучшить качество фильтрации, т.е. получить меньший коэффициент пульсации выходного тока.Due to the fact that the output current is filtered at a high frequency, this reduces the dimensions of the filter and improves the quality of filtration, i.e. get a lower ripple coefficient of the output current.
Источники информацииInformation sources
1. Справочник «Микросхемы для импульсных источников питания и их применение. М.: Издательский дом «Додека XXI», 2001 г., стр. 248.1. Reference “Microcircuits for switching power supplies and their application. M.: Dodeka XXI Publishing House, 2001, p. 248.
2. Патент на изобретение 2110616, МПК: C23F от 10.05.1998 г.2. Patent for invention 2110616, IPC: C23F dated 05/10/1998.
3. Сайт ОАО «РИМР» - http://www.rimr.ru/cat_sub-id1-14-id2-47.html.3. The site of OJSC RIMR is http://www.rimr.ru/cat_sub-id1-14-id2-47.html.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015143934A RU2618968C1 (en) | 2015-10-13 | 2015-10-13 | Device for power and automatic control of output current system of cathodic protection system from corrosion of metal constructions |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015143934A RU2618968C1 (en) | 2015-10-13 | 2015-10-13 | Device for power and automatic control of output current system of cathodic protection system from corrosion of metal constructions |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2618968C1 true RU2618968C1 (en) | 2017-05-11 |
Family
ID=58715660
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015143934A RU2618968C1 (en) | 2015-10-13 | 2015-10-13 | Device for power and automatic control of output current system of cathodic protection system from corrosion of metal constructions |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2618968C1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU201537U1 (en) * | 2020-05-26 | 2020-12-21 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение Завод "Волна" | MEANS FOR CATHODIC CORROSION PROTECTION OF METAL STRUCTURE IN WATER |
RU201536U1 (en) * | 2020-10-09 | 2020-12-21 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение Завод "Волна" | MEANS FOR CATHODIC CORROSION PROTECTION OF METAL STRUCTURE IN WATER |
RU2759821C1 (en) * | 2020-12-28 | 2021-11-18 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение Завод "Волна" (АО "НПО Завод "Волна") | Digital sensor of ship hull potential |
RU2764343C1 (en) * | 2020-11-24 | 2022-01-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр Инновационных Технологий-Э.С." | Apparatus for corrosion monitoring |
RU2768625C1 (en) * | 2021-08-30 | 2022-03-24 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение Завод "Волна" (АО "НПО Завод "Волна") | System of cathodic protection of ship hull against corrosion |
RU2802605C1 (en) * | 2023-04-14 | 2023-08-30 | Акционерное общество "Промышленное предприятие материально-технического снабжения "Пермснабсбыт" | System of electrochemical protection of the ship against corrosion |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2110617C1 (en) * | 1997-02-18 | 1998-05-10 | Вячеслав Георгиевич Зимин | Cathodic corrosion protection system for metal constructions |
RU2149220C1 (en) * | 1997-11-11 | 2000-05-20 | Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" | Device for supply and automatic control of output current of cathodic protection system of metalwork |
RU2215823C1 (en) * | 2002-05-13 | 2003-11-10 | Закрытое акционерное общество "СУЛАК" | System for cathode protection of metallic structures against corrosion |
EA007147B1 (en) * | 2002-10-17 | 2006-08-25 | Эпплайд Семикондактор Интернэшнл, Лтд. | Semiconductive corrosion and fouling control apparatus, system and method |
RU2289192C1 (en) * | 2005-05-12 | 2006-12-10 | Александр Петрович Молодцов | Power supply for electromagnetic compensators |
-
2015
- 2015-10-13 RU RU2015143934A patent/RU2618968C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2110617C1 (en) * | 1997-02-18 | 1998-05-10 | Вячеслав Георгиевич Зимин | Cathodic corrosion protection system for metal constructions |
RU2149220C1 (en) * | 1997-11-11 | 2000-05-20 | Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" | Device for supply and automatic control of output current of cathodic protection system of metalwork |
RU2215823C1 (en) * | 2002-05-13 | 2003-11-10 | Закрытое акционерное общество "СУЛАК" | System for cathode protection of metallic structures against corrosion |
EA007147B1 (en) * | 2002-10-17 | 2006-08-25 | Эпплайд Семикондактор Интернэшнл, Лтд. | Semiconductive corrosion and fouling control apparatus, system and method |
RU2289192C1 (en) * | 2005-05-12 | 2006-12-10 | Александр Петрович Молодцов | Power supply for electromagnetic compensators |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
RU 2110617 C1, 10.05 1998. * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU201537U1 (en) * | 2020-05-26 | 2020-12-21 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение Завод "Волна" | MEANS FOR CATHODIC CORROSION PROTECTION OF METAL STRUCTURE IN WATER |
RU201536U1 (en) * | 2020-10-09 | 2020-12-21 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение Завод "Волна" | MEANS FOR CATHODIC CORROSION PROTECTION OF METAL STRUCTURE IN WATER |
RU2764343C1 (en) * | 2020-11-24 | 2022-01-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр Инновационных Технологий-Э.С." | Apparatus for corrosion monitoring |
RU2759821C1 (en) * | 2020-12-28 | 2021-11-18 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение Завод "Волна" (АО "НПО Завод "Волна") | Digital sensor of ship hull potential |
RU2768625C1 (en) * | 2021-08-30 | 2022-03-24 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение Завод "Волна" (АО "НПО Завод "Волна") | System of cathodic protection of ship hull against corrosion |
RU2802605C1 (en) * | 2023-04-14 | 2023-08-30 | Акционерное общество "Промышленное предприятие материально-технического снабжения "Пермснабсбыт" | System of electrochemical protection of the ship against corrosion |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2618968C1 (en) | Device for power and automatic control of output current system of cathodic protection system from corrosion of metal constructions | |
RU2014121053A (en) | MULTI-LEVEL POWER TRANSFORM DEVICE WITH FIXED NEUTRAL POINT | |
RU2008100930A (en) | SHIP'S ELECTRIC POWER SYSTEM | |
RU2674166C1 (en) | Method of compensation of higher harmonics and improving the quality of consumed power energy | |
US20140210442A1 (en) | Switching regulator | |
RU201537U1 (en) | MEANS FOR CATHODIC CORROSION PROTECTION OF METAL STRUCTURE IN WATER | |
DE502006007342D1 (en) | METHOD FOR OPERATING AN INVERTER CIRCUIT AND DEVICE FOR CARRYING OUT SAID METHOD | |
KR20150018015A (en) | Power Supply Apparatus for Electrolysis Ballast Water Treatment System | |
JPH033664A (en) | Power converter controller | |
RU2289192C1 (en) | Power supply for electromagnetic compensators | |
RU201536U1 (en) | MEANS FOR CATHODIC CORROSION PROTECTION OF METAL STRUCTURE IN WATER | |
RU2623531C1 (en) | Device for plasma-electrolytic oxidation of metals and alloys | |
RU2477765C1 (en) | Group cathode protection station | |
RU2414740C1 (en) | Electric power supply of electromagnetic compensators | |
RU2149220C1 (en) | Device for supply and automatic control of output current of cathodic protection system of metalwork | |
JP2016167905A (en) | Power supply device | |
RU2110617C1 (en) | Cathodic corrosion protection system for metal constructions | |
RU176104U1 (en) | DC CONVERTER TO VARIABLE | |
MD3235F1 (en) | Electromagnetic water softening device | |
JPS6253179A (en) | Constant-voltage and constant-frequency power unit | |
RU99005U1 (en) | MODULAR INSTALLATION FOR CATHODE PROTECTION | |
RU148288U1 (en) | HIGH POWER HIGH POWER FREQUENCY CONVERTER WITH ACTIVE RECTIFIERS | |
KR102018897B1 (en) | Method of operating power supply and ballast water management system | |
CN203319747U (en) | Electrochemical industrial wastewater treatment equipment | |
SU1183944A2 (en) | Automatic steering device |