RU2783437C1 - Система аварийного управления станцией катодной защиты - Google Patents
Система аварийного управления станцией катодной защиты Download PDFInfo
- Publication number
- RU2783437C1 RU2783437C1 RU2022107353A RU2022107353A RU2783437C1 RU 2783437 C1 RU2783437 C1 RU 2783437C1 RU 2022107353 A RU2022107353 A RU 2022107353A RU 2022107353 A RU2022107353 A RU 2022107353A RU 2783437 C1 RU2783437 C1 RU 2783437C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- control unit
- module
- unit
- battery
- voltage
- Prior art date
Links
- 238000004210 cathodic protection Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000001681 protective Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 230000003334 potential Effects 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 231100000078 corrosive Toxicity 0.000 description 1
- 231100001010 corrosive Toxicity 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к оборудованию электрохимической защиты для управления аварийным режимом работы станции катодной защиты (СКЗ) и может быть использовано в системах катодной защиты подземных металлических сооружений от коррозии, в том числе трубопроводов. Система содержит основной блок управления, связанный с блоком защиты от перенапряжения и короткого замыкания, выполненным с защитным TVS-диодом и перегорающим предохранителем и входящим в состав узла аварийного управления (УАУ), содержащего также блок питания, блок управления, модуль автоматического включения блока управления, реле времени, аккумулятор, зарядное устройство и источник напряжения. Она дополнительно содержит тиристорный модуль, связанный с блоком управления. При этом блок управления выполнен в виде генератора импульсов с усилителем тока и импульсным трансформатором, а выход генератора импульсов блока управления соединен с тиристорным модулем. Причем модуль автоматического включения блока управления выполнен с возможностью обнаружения отсутствия напряжения на основном блоке и содержит детектор наличия сетевого напряжения с оптронной развязкой и логический элемент триггера. Первый вход модуля автоматического включения связан с основным блоком управления, второй вход - с аккумулятором, а выход - с реле времени, которое выполнено с возможностью задержки сигнала на включение блока управления, а аккумулятор связан с зарядным устройством, которое питается от источника напряжения. Технический результат - получение высоких защитных свойств системы управления СКЗ за счет возможности узла аварийного управления регулировать напряжение и ток, необходимые для защиты магистрального трубопровода от коррозии. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к оборудованию электрохимической защиты для управления аварийным режимом работы станции катодной защиты (СКЗ) и может быть использовано в системах катодной защиты подземных металлических сооружений от коррозии, в том числе трубопроводов, а также от повышенного растворения анодных заземлений.
Во время аварийного режима, вызванного перенапряжением (короткое замыкание, гроза), СКЗ начинает работать на полную мощность, что приводит к завышению по модулю защитных потенциалов относительно нормируемых значений, перерасходу электроэнергии и в целом значительно удорожает эксплуатацию СКЗ и оказывает отрицательное влияние на состояние изоляционного покрытия трубопровода, а также ведет повышенному растворению анодных заземлений.
Известна ветроэлектростанция катодной защиты трубопроводов (RU 2117184, опубл.10.08.1998), принцип работы которой заключается в формировании на трубопроводе относительно анодных заземлителей импульсного напряжения с релейным регулированием защитного потенциала, текущее значение которого контролируется электродом сравнения. При наличии выходного тока станции, протекающего в цепи «трубопровод-грунт-анодные заземлители», текущее значение потенциала «труба-грунт» сравнивают с пороговым значением, соответствующим максимальному критическому значению потенциала, при превышении которого выходной ток станции отключают, а при отсутствии выходного тока станции значение потенциала «труба-грунт» сравнивают с пороговым значением, соответствующим минимальному критическому значению потенциала, при снижении ниже которого выходной ток станции включают. Таким образом, временные параметры выходного импульсного сигнала станции задаются характером и скоростью изменения защитного потенциала.
Для станции характерны большие пульсации потенциала в процессе их стабилизации (от -0.85 В до -1.5 В). Кроме этого, длительность импульса выходного тока станции и время его паузы могут существенно меняться в процессе работы.
Известно также устройство защиты от коррозии импульсным током (RU 2223346, опубл.10.02.2004), содержащее электронный блок с источником постоянного тока, импульсным усилителем и схемой формирования импульсов, установленные в токопроводящей среде на заданном расстоянии от защищаемого сооружения заземляющее устройство, измерительные электроды потенциала защищаемого сооружения и потенциала поляризации. Источник постоянного тока подсоединен через импульсный усилитель к защищаемому сооружению и к заземляющему устройству. Измерительные электроды соединены со схемой формирования импульсов электронного блока. Выход последнего подсоединен к управляющему входу импульсного усилителя. Между источником постоянного тока и импульсным усилителем установлены последовательно зарядное устройство и накопитель электроэнергии.
Недостатками известного устройства являются низкая точность поддержания потенциала и неравномерность поддержания потенциала на протяжении защищаемого участка трубопровода.
Известно также устройство для поддержание защитных потенциалов на подземных сооружениях при исчезновении электропитания (220 В) на станции катодной защиты (RU 102008, опубл.10.02.2011), которое обеспечивает непрерывную защищенность подземных сооружений во времени при аварийном исчезновении электропитания на станции катодной защиты. Однако, во время перенапряжения возможен выход из строя самой станции катодной защиты, так и устройства поддержания защитного потенциала. Вследствие чего станция остается без электрохимической защиты.
Известно устройство автоматического ввода резерва для устройства катодной защиты магистральных трубопроводов от коррозии (RU 136436, опубл. 10.01.2014). Данное устройство может использоваться только там, где есть резервная линия. В случае выхода из строя данного устройства станция остается без электрохимической защиты.
Известно устройство для катодной защиты с автономным питанием (RU 2713898, опубл. 10.02.2020), предназначенное для электрохимической защиты металлических сооружений от коррозии и может быть использовано в коррозионно-активных электролитических средах, в частности в морской среде. Однако при неисправности солнечной батареи, а также в темное время суток, устройство не работает.
В аналогах представлены импульсные СКЗ, блоки переключения с основного питания на резервное и альтернативные источники питания – аккумуляторы и солнечные батареи, необходимые для повышения надежности СКЗ.
Анализ аналогов показал отсутствие известности систем управления СКЗ с аварийными резервными узлами управления, которые бы включись автоматически при выходе из строя основного блока управления при перенапряжении.
Техническая задача – создание универсальной системы управления СКЗ магистрального трубопровода, которая в случае перенапряжения автоматически запускает узел аварийного управления до приезда обслуживающего персонала и может быть использована на всех типах трансформаторных СКЗ с тиристорным управлением.
Технический результат – получение высоких защитных свойств системы управления СКЗ за счет возможности узла аварийного управления регулировать напряжение и ток, необходимые для защиты магистрального трубопровода от коррозии.
Технический результат достигается за счет того, что система аварийного управления станцией катодной защиты содержит основной блок управления, связанный с блоком защиты от перенапряжения и короткого замыкания, выполненным с защитным TVS-диодом и перегорающим предохранителем и входящим в состав узла аварийного управления (УАУ), содержащего также блок питания, блок управления, модуль автоматического включения блока управления, реле времени, аккумулятор, зарядное устройство и источник напряжения. Она дополнительно содержит тиристорный модуль, связанный с блоком управления. При этом блок управления выполнен в виде генератора импульсов с усилителем тока и импульсным трансформатором, а выход генератора импульсов блока управления соединен с тиристорным модулем. Причем модуль автоматического включения блока управления выполнен с возможностью обнаружения отсутствия напряжения на основном блоке и содержит детектор наличия сетевого напряжения с оптронной развязкой и логический элемент триггера. Первый вход модуля автоматического включения связан с основным блоком управления, второй вход – с аккумулятором, а выход - с реле времени, которое выполнено с возможностью задержки сигнала на включение блока управления, а аккумулятор связан с зарядным устройством, которое питается от источника напряжения.
Система дополнительно содержит счетчик наработки времени станции катодной защиты.
Во время аварийного режима, вызванного перенапряжением СКЗ (короткое замыкание, гроза и т.п.) узел аварийного управления (УАУ) заявляемой системы включается автоматически, регулирует и поддерживает напряжение и ток, необходимые для защиты магистрального трубопровода от коррозии.
Указанный узел может быть использован на всех типах трансформаторных СКЗ, где есть тиристорное управление, с небольшой доработкой под каждую станцию.
Счетчик наработки времени необходимо устанавливать в случае необходимости контроля время работы СКЗ.
На чертеже представлена схема системы аварийного управления станцией катодной защиты, где:
1 - блок питания;
2 - блок защиты от перенапряжения и короткого замыкания, включающий TVS-диод (не показан), который в случае аварии за короткое время уменьшает свое сопротивление, при этом ток в цепи резко возрастает и происходит перегорание предохранителя (не показан);
3 - блок управления, содержит усилитель тока и генератор импульсов (не показаны), который подает управляющие сигналы на тиристорный модуль;
4 - модуль автоматического включения УАУ (или детектор напряжения), запитывается от независимого источника питания – аккумулятора. При отсутствии питания основного блока модуль осуществляет включение УАУ;
5 - реле времени, состоит из микросхемы таймера, с которого подается сигнал на включение модуля управления с задержкой по времени (например, 10 секунд). Задержка необходима для того, чтобы напряжение пришло в норму после перенапряжения;
6 – тиристорный модуль, предназначенный для выпрямления и регулирования переменного тока;
7 - аккумулятор, который является независимым источником питания, заряжается от зарядного устройства и питается от источника напряжения 220 В;
8 - зарядное устройство;
9 - источник напряжения 220 В;
10 - основной блок управления;
11 - счетчик наработки времени, который включается при подаче питания с блока питания;
12 - узел аварийного управления (УАУ).
Заявляемая система работает следующим образом.
В случае аварии (например, грозы) блок 2 защиты от перенапряжения и короткого замыкания включает TVS-диод (не показан), который за короткое время уменьшает свое сопротивление, при этом ток в цепи резко возрастает и происходит перегорание предохранителя (не показан), а основной блок управления 10 выходит из строя.
В случае выхода из строя основного блока управления 10 модуль 4 автоматического включения УАУ 12, который содержит детектор наличия сетевого напряжения с оптронной развязкой и логический элемент триггера (не показаны) «видит» пропажу сети 220 вольт на основном блоке управления 10 и подает сигнал на реле времени 5 с микросхемой таймера, с которого поступает сигнал на включение блока управления 3 с задержкой 10 секунд. За это время напряжение приходит в норму. Блок управления 3 содержит генератор импульсов и усилитель тока, с которых подаются управляющие сигналы на тиристорный модуль 6.Счетчик наработки времени 11 включается при подаче питания с блока питания 1.
Опытный образец системы прошел успешные испытания на УКЗ № 11 Нижняя Тура-Пермь, 3119 км., Горнозаводское ЛПУМГ.
Claims (2)
1. Система аварийного управления станцией катодной защиты, содержащая основной блок управления, связанный с блоком защиты от перенапряжения и короткого замыкания, выполненным с защитным TVS-диодом и перегорающим предохранителем и входящим в состав узла аварийного управления, содержащего также блок питания, блок управления, модуль автоматического включения блока управления, реле времени, аккумулятор, зарядное устройство и источник напряжения, дополнительно содержит тиристорный модуль, связанный с блоком управления, при этом блок управления выполнен в виде генератора импульсов с усилителем тока и импульсным трансформатором, а выход генератора импульсов блока управления соединен с тиристорным модулем, причем модуль автоматического включения блока управления выполнен с возможностью обнаружения отсутствия напряжения на основном блоке и содержит детектор наличия сетевого напряжения с оптронной развязкой и логический элемент триггера, при этом первый вход модуля автоматического включения связан с основным блоком управления, второй вход - с аккумулятором, а выход - с реле времени, которое выполнено с возможностью задержки сигнала на включение блока управления, а аккумулятор связан с зарядным устройством, которое питается от источника напряжения.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит счетчик наработки времени станции катодной защиты.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2783437C1 true RU2783437C1 (ru) | 2022-11-14 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100380113B1 (ko) * | 2000-05-20 | 2003-04-16 | 아키정보기술(주) | 지하금속매설물의 부식수명예측시스템 및 부식수명예측방법 |
| RU52000U1 (ru) * | 2005-09-30 | 2006-03-10 | Сергей Варфоломеевич Тарасов | Станция катодной защиты-скз "тверца" |
| RU70517U1 (ru) * | 2007-10-03 | 2008-01-27 | Закрытое Акционерное Общество "Корпоративный институт электротехнического приборостроения "Энергомера" | Устройство автоматического включения резервного устройства катодной защиты |
| RU2713898C1 (ru) * | 2019-05-27 | 2020-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского" | Устройство для катодной защиты с автономным питанием |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100380113B1 (ko) * | 2000-05-20 | 2003-04-16 | 아키정보기술(주) | 지하금속매설물의 부식수명예측시스템 및 부식수명예측방법 |
| RU52000U1 (ru) * | 2005-09-30 | 2006-03-10 | Сергей Варфоломеевич Тарасов | Станция катодной защиты-скз "тверца" |
| RU70517U1 (ru) * | 2007-10-03 | 2008-01-27 | Закрытое Акционерное Общество "Корпоративный институт электротехнического приборостроения "Энергомера" | Устройство автоматического включения резервного устройства катодной защиты |
| RU2713898C1 (ru) * | 2019-05-27 | 2020-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского" | Устройство для катодной защиты с автономным питанием |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0679898B1 (en) | Insulation state measurement method and apparatus for decentralized power generating system | |
| US5436786A (en) | Isolator surge protector for DC isolation and AC grounding of cathodically protected systems | |
| CN102419400B (zh) | 三相输入设备输入缺相检测方法 | |
| US10615587B2 (en) | Bipolar DC power transmission scheme | |
| EP3074780B1 (en) | Electrical supply system | |
| CN110098648B (zh) | 用于海洋观探测浮标的能源管理系统 | |
| Khaimar et al. | Study of various types of faults in HVDC transmission system | |
| RU2783437C1 (ru) | Система аварийного управления станцией катодной защиты | |
| US5646462A (en) | DC voltage bypass power system architecture | |
| CN103928942A (zh) | 一种光储联合分布式发电离网系统黑启动方法 | |
| CN104037752A (zh) | 船用传感器供电装置 | |
| CN108693429B (zh) | 一种放电晶闸管的故障检测方法、装置及控制装置 | |
| CN213693453U (zh) | 一种功率开关故障自检电路、变频器及空调设备 | |
| CN208501107U (zh) | 一种地下金属极化电位智能控制仪器 | |
| US9653947B2 (en) | Electric power converter having the function of switching power supply systems in the event of power failure | |
| RU2086703C1 (ru) | Устройство катодной защиты многониточных магистральных подземных трубопроводов | |
| RU2752495C1 (ru) | Устройство комбинированной катодной защиты с автономным питанием от возобновляемых источников энергии | |
| KR101864068B1 (ko) | 지연 회로를 이용한 무전원 변류기 2차 단자 보호 장치 | |
| US4052659A (en) | Overload protection system for power inverter | |
| RU79565U1 (ru) | Выпрямительное устройство установки катодной защиты | |
| CN218666297U (zh) | 一种多主一备自动切换恒电位仪 | |
| CN203895981U (zh) | 船用传感器供电装置 | |
| JP2654797B2 (ja) | 商用電力系統に接続される局部発電システムの運転制御方式 | |
| JP7439705B2 (ja) | 非常用照明装置 | |
| CN109082670B (zh) | 一种地下金属极化电位智能控制仪器 |