RU2293139C1 - Underground structure cathode protection modular apparatus - Google Patents
Underground structure cathode protection modular apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2293139C1 RU2293139C1 RU2006101941/02A RU2006101941A RU2293139C1 RU 2293139 C1 RU2293139 C1 RU 2293139C1 RU 2006101941/02 A RU2006101941/02 A RU 2006101941/02A RU 2006101941 A RU2006101941 A RU 2006101941A RU 2293139 C1 RU2293139 C1 RU 2293139C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- outlet
- inlet
- input
- whose
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 33
- 238000004210 cathodic protection Methods 0.000 claims description 11
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 229910000896 Manganin Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229960000355 copper sulfate Drugs 0.000 description 1
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- IXQWNVPHFNLUGD-UHFFFAOYSA-N iron titanium Chemical compound [Ti].[Fe] IXQWNVPHFNLUGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оборудованию для электрохимической защиты подземных металлических сооружений от коррозии и может быть использовано для защиты протяженных трубопроводов различного назначения, металлических резервуаров, а также в качестве источника тока в различных областях техники.The invention relates to equipment for electrochemical protection of underground metal structures from corrosion and can be used to protect long pipelines for various purposes, metal tanks, and also as a current source in various fields of technology.
Известна установка катодной защиты, содержащая станцию катодной защиты, анодный выход которой соединен с анодным заземлением, катодный выход подключен к защищаемому сооружению, а управляющий вход станции соединен с выходом блока управления, входы которого соединены с выходами схемы регистрации поляризационного потенциала, включающей электрод сравнения, датчики тока и потенциала, задающий генератор и согласующий блок (А.с. СССР № 1429591, МКИ: C 23 F 13/02).A known installation of cathodic protection, containing a cathodic protection station, the anode output of which is connected to the anode ground, the cathode output is connected to the protected structure, and the control input of the station is connected to the output of the control unit, the inputs of which are connected to the outputs of the polarization potential registration circuit including the reference electrode, sensors current and potential, the master oscillator and the matching unit (AS USSR No. 1429591, MKI: C 23 F 13/02).
Однако данное устройство характеризуется низкой надежностью защиты сооружения, обусловленной тем, что при выходе из строя станции катодной защиты защита сооружения отсутствует в течение времени, необходимого для ремонта катодной установки. Организация структуры с параллельным подключением к основной катодной станции резервной катодной станции для повышения надежности требует применения дополнительных технических средств обладающих низкой надежностью (в первую очередь средств, коммутации сильноточных цепей).However, this device is characterized by low reliability of the protection of the structure, due to the fact that when the cathodic protection station fails, the protection of the structure is absent for the time required to repair the cathode installation. Organization of a structure with parallel connection of a backup cathode station to the main cathode station to increase reliability requires the use of additional technical equipment with low reliability (first of all, means for switching high-current circuits).
Кроме того, данное устройство характеризуется значительным энергопотреблением от сети катодной станцией. Особенно это проявляется в начальный период эксплуатации защищаемого сооружения, так как мощность станции выбирается заведомо избыточной, с расчетом на несколько лет вперед. При этом жесткая структура катодной станции не позволяет автоматически изменять ее номинальную мощность в зависимости от изменяющихся условий эксплуатации.In addition, this device is characterized by significant power consumption from the network by the cathode station. This is especially evident in the initial period of operation of the protected structure, since the power of the station is chosen deliberately excessive, with the expectation of several years in advance. In this case, the rigid structure of the cathode station does not automatically change its rated power depending on changing operating conditions.
Известна установка для катодной защиты многониточных подземных трубопроводов, содержащая два блока питания, основной и резервный, блок автоматического ввода резерва, два устройства для катодной защиты, основное и резервное, глубинное анодное заземление по числу трубопроводов, блок коммутации и измерения параметров защиты, датчики потенциала и электроды сравнения по числу трубопроводов (Заявка на изобретение РФ № 92120486/02, МПК: С 23 F 13/22). Однако недостатки, перечисленные выше, характерны и для данного технического решения. Кроме того, значительное энергопотребление от сети катодной станцией связано также и с наличием в составе установки резервной катодной станции такой же мощности, как и основной станции, а также блока автоматического ввода в работу резервной катодной станции, увеличивает значение мощности, потребляемой установкой от питающей сети.A known installation for the cathodic protection of multi-line underground pipelines, containing two power supplies, a main and a backup, an automatic reserve input unit, two cathodic protection devices, a main and a backup, deep anode grounding according to the number of pipelines, a switching unit and protection parameters measurement, potential sensors and reference electrodes by the number of pipelines (Application for invention of the Russian Federation No. 92120486/02, IPC: C 23 F 13/22). However, the disadvantages listed above are also characteristic of this technical solution. In addition, the significant energy consumption from the network by the cathode station is also associated with the presence of the same power as the main station as well as the unit for automatically putting the backup cathode station into operation, increases the value of the power consumed by the installation from the mains.
Известна установка катодной защиты, содержащая электрод сравнения и параллельно включенные станции катодной защиты, каждая из которых содержит несколько параллельных идентичных каналов. При этом каждый канал выполнен в виде последовательно соединенных блока сетевого выпрямителя, блока входного фильтра, блока высокочастотного преобразователя, силового трансформатора, выходного выпрямителя, выходного фильтра. Установка имеет общий для всех каналов блок управления, который связан своими входами с выходами измерительных силовых трансформаторов всех каналов, а выходы блока управления подключены к входам управления преобразователей всех каналов. Установка снабжена также средствами для обеспечения поперечных гальванических связей между выходами одноименных блоков, составляющих каждый канал (Заявка на изобретение РФ №94029660/02, МПК: C 23 F 13/02).A known installation of cathodic protection, containing a reference electrode and parallel connected cathodic protection station, each of which contains several parallel identical channels. Moreover, each channel is made in the form of series-connected network rectifier unit, input filter unit, high-frequency converter unit, power transformer, output rectifier, output filter. The installation has a control unit common to all channels, which is connected by its inputs to the outputs of the measuring power transformers of all channels, and the outputs of the control unit are connected to the control inputs of the converters of all channels. The installation is also equipped with means for ensuring transverse galvanic connections between the outputs of the same blocks that make up each channel (Application for invention of the Russian Federation No. 94029660/02, IPC: C 23 F 13/02).
Однако данная установка также характеризуется низкой надежностью защиты сооружения, при этом выход из строя общего для всех каналов блока управления, даже при исправном состоянии всех каналов, приводит к потере работоспособности всей станции. Кроме того, данная установка требует дорогостоящего технического обслуживания, которое обусловлено тем, что при параллельном соединении нескольких блоков, например блоков выпрямителей, накладываются очень жесткие ограничения на подбор параметров электронных компонентов, составляющих указанные блоки. В противном случае возникает перераспределение потенциалов и один из блоков, соединенных параллельно, оказывается более нагруженным и выходит из строя. Причем указанное перераспределение потенциалов может возникнуть не сразу, а в процессе эксплуатации, в результате изменения условий эксплуатации.However, this installation is also characterized by low reliability of protection of the structure, while the failure of the common control unit for all channels, even when the condition of all channels is in good condition, leads to loss of operability of the entire station. In addition, this installation requires expensive maintenance, which is due to the fact that with the parallel connection of several blocks, for example, rectifier blocks, very severe restrictions are imposed on the selection of parameters of the electronic components that make up these blocks. Otherwise, a redistribution of potentials occurs and one of the blocks connected in parallel turns out to be more loaded and fails. Moreover, the indicated redistribution of potentials may occur not immediately, but during operation, as a result of changes in operating conditions.
Кроме того, регулирование выходной мощности станции по сигналу, снимаемому с электрода сравнения, то есть регулирование по суммарному потенциалу, не может обеспечить надежную защиту сооружения при существенном изменении условий эксплуатации в связи с отсутствием датчика потенциала.In addition, the regulation of the output power of the station by the signal taken from the reference electrode, that is, regulation by the total potential, cannot provide reliable protection of the structure with a significant change in operating conditions due to the lack of a potential sensor.
Кроме того, данное устройство, как и предыдущие аналоги, характеризуется значительным потреблением электроэнергии, которое также связано и с наличием параллельных каналов, постоянно подключенных к сети, значительно увеличивает потребляемую от сети мощность.In addition, this device, like the previous analogues, is characterized by significant energy consumption, which is also associated with the presence of parallel channels that are constantly connected to the network, significantly increasing the power consumed from the network.
Наиболее близкой к заявляемому является установка для катодной защиты, содержащая модуль преобразования, анодное заземление, электрод сравнения, при этом модуль преобразования содержит источник питания, усилитель мощности, положительный выход которого соединен с анодным заземлителем, а к выводам питания подключены выходы источника питания, датчик тока, первый вывод которого подключен к отрицательному выходу усилителя мощности, а второй вывод соединен с защищаемым сооружением, блок управления, содержащий модулятор, выход которого подключен к входу усилителя мощности, первый источник опорного напряжении, первый блок сравнения, первый вход которого связан с выходом первого источника опорного напряжения (Заявка на изобретение РФ №95103331/02, МПК: C 23 F 13/04).Closest to the claimed one is a cathodic protection installation comprising a conversion module, anode grounding, a reference electrode, and the conversion module contains a power source, a power amplifier, the positive output of which is connected to the anode ground electrode, and the power source outputs, a current sensor are connected to the power leads the first output of which is connected to the negative output of the power amplifier, and the second output is connected to the protected structure, a control unit containing a modulator, the output of which is for prison to the input of the power amplifier, the first reference voltage source, a first comparison unit, the first input of which is connected with the output of the first reference voltage source (Application for RF invention №95103331 / 02, IPC: C 23 F 13/04).
Однако данному устройству присущи все перечисленные выше недостатки, а именно низкая надежность защиты сооружения и большое значение электроэнергии, потребляемой от сети установкой. Кроме того, выходная мощность установки ограничена жестко заданным значением, соответствующим ее номинальной выходной мощности. Это предохраняет установку от перегрузки, но после превышения мощности, необходимой для защиты сооружения, значения, соответствующего номинальной выходной мощности установки, защищаемое сооружение получает недостаточную защиту.However, this device has all the disadvantages listed above, namely, the low reliability of the protection of the structure and the great importance of the electricity consumed by the installation. In addition, the output power of the installation is limited by a hard-set value corresponding to its rated output power. This protects the installation from overload, but after exceeding the power necessary to protect the structure, the value corresponding to the rated output power of the installation, the protected structure receives insufficient protection.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении качества защиты сооружения от коррозии.The problem to which the invention is directed, is to improve the quality of protection of the structure from corrosion.
Технический результат, отвечающий сформулированной выше задаче, заключается в повышении надежности защиты сооружения и уменьшении электроэнергии, потребляемой от сети средствами защиты.The technical result that meets the task stated above is to increase the reliability of the protection of the structure and reduce the energy consumed from the network by means of protection.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в установку для катодной защиты, содержащую модуль преобразования, анодное заземление и электрод сравнения, при этом модуль преобразования содержит источник питания, усилитель мощности, положительный выход которого соединен с анодным заземлителем, а к выводам питания подключены выходы источника питания, датчик тока, первый вывод которого подключен к отрицательному выходу усилителя мощности, а второй вывод соединен с защищаемым сооружением, блок управления, содержащий модулятор, выход которого подключен к входу усилителя мощности, первый источник опорного напряжении, первый блок сравнения, первый вход которого связан с выходом первого источника опорного напряжения, согласно изобретению, введены датчик потенциала и, как минимум, второй модуль преобразования, идентичный первому и связанный с ним одноименными входами и выходами, при этом в блок управления каждого модуля преобразования дополнительно введены второй источник опорного напряжения, второй блок сравнения, первый вход которого соединен с выходом второго источника опорного напряжения, второй вход подключен к выходу датчика тока, третий вход связан с выходом первого блока сравнения, а выход подключен к входу модулятора, коммутатор и накопитель, первый вывод которого подключен к второму входу первого блока сравнения и к защищаемому сооружению, второй вывод связан с третьим входом первого блока сравнения и с выходом коммутатора, первый вход которого подключен к защищаемому сооружению, а второй вход подключен к датчику потенциала.The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in the installation for cathodic protection containing a conversion module, anode grounding and a reference electrode, the conversion module contains a power source, a power amplifier, the positive output of which is connected to the anode grounding, and connected to the power leads outputs of the power source, a current sensor, the first output of which is connected to the negative output of the power amplifier, and the second output is connected to the protected structure, the control unit containing a modulator, the output of which is connected to the input of the power amplifier, a first reference voltage source, a first comparison unit, the first input of which is connected to the output of the first reference voltage source, according to the invention, a potential sensor and at least a second conversion module identical to the first and associated inputs and outputs of the same name, while a second reference voltage source, a second comparison unit, the first input of which о is connected to the output of the second reference voltage source, the second input is connected to the output of the current sensor, the third input is connected to the output of the first comparison unit, and the output is connected to the modulator input, the switch and the drive, the first output of which is connected to the second input of the first comparison unit and to the protected to the building, the second output is connected to the third input of the first comparison unit and to the output of the switch, the first input of which is connected to the protected structure, and the second input is connected to the potential sensor.
При этом усилитель мощности выполнен по схеме двухтактного мостового преобразователя, а модулятор выполнен по схеме широтно-импульсного модулятора.In this case, the power amplifier is made according to the push-pull bridge converter, and the modulator is made according to the pulse-width modulator.
Влияние отличительных признаков на достижение технического результата выражается в следующем. Причинно-следственная связь между техническим результатом и дополнительно введенными вторым источником опорного напряжения, вторым блоком сравнения заключается в том, что их введение позволило наделить модуль преобразования свойствами источника тока. В результате этого повысилась надежность самого модуля преобразования, так как источник тока выдерживает короткое замыкание в цепи нагрузки без нарушения работоспособности.The influence of distinguishing features on the achievement of a technical result is expressed in the following. A causal relationship between the technical result and the second reference voltage source additionally introduced, the second comparison unit, is that their introduction allowed the conversion module to be endowed with the properties of the current source. As a result of this, the reliability of the conversion module itself has increased, since the current source can withstand a short circuit in the load circuit without impairing operability.
Кроме того, при возникновении обрыва в цепи электрода сравнения обеспечивается автоматический переход станции из режима поддержания потенциала в режим поддержания тока. Поскольку значение тока, которое поддерживается в данном случае, соответствует значению потенциала до возникновения обрыва, то сооружение остается под защитой. После ликвидации обрыва установка автоматически переходит в режим поддержания потенциала. Указанная возможность также повышает надежность защиты сооружения, так как сооружение остается под защитой даже при выходе из строя электрода сравнения.In addition, when a break occurs in the circuit of the reference electrode, the station automatically switches from the potential maintenance mode to the current maintenance mode. Since the current value that is maintained in this case corresponds to the potential value before a break occurs, the structure remains protected. After eliminating the cliff, the installation automatically switches to the potential maintenance mode. This feature also increases the reliability of the protection of the structure, since the structure remains protected even if the reference electrode fails.
Помимо этого появилась возможность параллельного подключения нескольких модулей преобразования. Это позволило организовать гибкую структуру катодной установки с возможностью автоматического изменения ее номинальной мощности в зависимости от изменения условий эксплуатации сооружения. В результате этого мощность, потребляемая от сети катодной установкой, всегда остается на минимальном уровне.In addition, it became possible to connect several conversion modules in parallel. This made it possible to organize a flexible structure of the cathode installation with the possibility of automatically changing its rated power depending on changes in the operating conditions of the structure. As a result of this, the power consumed by the cathode installation from the network always remains at the minimum level.
Например, в начальный период эксплуатации сооружения требуется незначительная мощность для его защиты, поэтому в рабочем состоянии будет находиться только один модуль преобразования. При увеличении мощности, требуемой для надежной защиты сооружения, в рабочее состояние автоматически вводится второй модуль преобразования. Организованная таким образом структура катодной станции, автоматически перестраиваемая адаптивно к изменяющейся потребности в подводимой к сооружению мощности, позволяет до минимума снизить значение избыточной электроэнергии, потребляемой установкой от сети. Кроме того, появилась возможность использовать часть модулей преобразования в качестве "горячего" резерва, что повысило надежность работы катодной установки.For example, in the initial period of operation of the structure, insignificant power is required to protect it, therefore, only one conversion module will be operational. With an increase in the power required for reliable protection of the structure, the second conversion module is automatically entered into the operational state. Organized in this way, the structure of the cathode station, automatically tuned adaptively to the changing need for power supplied to the structure, allows minimizing the value of excess electricity consumed by the installation from the network. In addition, it became possible to use part of the conversion modules as a "hot" reserve, which increased the reliability of the cathode installation.
Причинно-следственная связь между техническим результатом и дополнительно введенными в установку датчиком потенциала, а также введенными в блок управления накопителем и коммутатором заключается в том, что их введение позволило обеспечить режим поддержания на заданном уровне поляризационного потенциала. В отличие от поддержания суммарного потенциала, которое реализовано в прототипе, данный режим обеспечивает значительно более надежную и эффективную защиту сооружения.The causal relationship between the technical result and the potential sensor additionally introduced into the installation, as well as introduced into the drive control unit and the switch, is that their introduction made it possible to ensure the maintenance of the polarization potential at a given level. In contrast to maintaining the total potential, which is implemented in the prototype, this mode provides significantly more reliable and effective protection of the structure.
На чертеже приведена функциональная схема модульной установки.The drawing shows a functional diagram of a modular installation.
Модульная установка для катодной защиты содержит набор идентичных модулей преобразования 1, одноименные входы и выходы которых связаны между собой, анодное заземление 2, электрод сравнения 3, датчик потенциала 4. Модуль преобразования 1 содержит источник питания 5, усилитель мощности 6, положительный выход подключен к анодному заземлителю 2, а к выводам питания подключены выходы источника питания 5, датчик тока 7, первый вывод которого подключен к отрицательному выходу усилителя мощности 6, а второй вывод соединен с защищаемым сооружением. Блок управления 8 содержит модулятор 9, выход которого подключен к входу усилителя мощности 6, первый источник опорного напряжения 10, первый блок сравнения 11, первый вход которого связан с выходом первого источника опорного напряжения 10, второй источник опорного напряжения 12, второй блок сравнения 13, выход которого связан с входом модулятора 9, первый вход подключен к выходу второго источника опорного напряжения 12, второй вход подключен к выходу датчика тока 7, а третий вход соединен с выходом первого блока сравнения 11, накопитель 14, первый вывод которого связан с вторым входом первого блока сравнения 11 и с электродом сравнения 3, коммутатор 15, выход которого связан с третьим входом первого блока сравнения 11 и с вторым выводом накопителя 14, а первый и второй входы связаны соответственно с защищаемым сооружением и с датчиком потенциала 4.The modular installation for cathodic protection contains a set of identical conversion modules 1, the inputs and outputs of the same name, anode ground 2, a reference electrode 3, a potential sensor 4. The conversion module 1 contains a power source 5, a power amplifier 6, a positive output connected to the anode the ground electrode 2, and the outputs of the power supply 5, the current sensor 7, the first output of which is connected to the negative output of the power amplifier 6, and the second output connected to the protected structure are connected to the power terminals. The control unit 8 contains a modulator 9, the output of which is connected to the input of the power amplifier 6, the first reference voltage source 10, the first comparison unit 11, the first input of which is connected to the output of the first reference voltage source 10, the second reference voltage source 12, the second comparison unit 13, whose output is connected to the input of modulator 9, the first input is connected to the output of the second reference voltage source 12, the second input is connected to the output of the current sensor 7, and the third input is connected to the output of the first comparison unit 11, drive 14, the first the water of which is connected to the second input of the first comparison unit 11 and to the comparison electrode 3, a switch 15, the output of which is connected to the third input of the first comparison unit 11 and to the second output of the drive 14, and the first and second inputs are connected respectively to the protected structure and to the potential sensor four.
Один из возможных вариантов реализации приведенных на чертеже функциональных элементов состоит в следующем. Источник питания 5 выполнен в виде диодного моста типа КВРС-1006 и набора конденсаторов типа К50-35 220 мкФ×450 В. Усилитель мощности 6 выполнен по схеме мостового высокочастотного преобразователя напряжения. Ключевые элементы реализованы на полевых транзисторах типа IRF460. Силовой трансформатор выполнен на ферритовых кольцах М2000НМ1 К45×28×12. Высокочастотный выпрямитель построен на диодах типа BWV72. Сглаживающий фильтр выполнен на кольце К44×28×10,3 из материала МП140 и конденсаторе типа К50-35 100 мкФ×160 В. В качестве датчика тока 7 использован отрезок провода из манганина. Блок управления 8 реализован на следующих элементах. Модулятор 9 построен на специализированном контроллере для управления импульсными источниками питания типа К1156ЕУ2. Первый и второй источники опорного напряжения 10 и 12 построены на прецизионном стабилизаторе типа Д818 и переменном резисторе типа СП4-1. Первый и второй блоки сравнения 11 и 13 выполнены на операционных усилителях типа 140УД12. В качестве накопителя 14 применен термостабильный конденсатор типа К71-7. Коммутатор 15 выполнен на базе аналогового коммутатора К590КН2 и микропроцессора типа PIC 18F675. В качестве электрода сравнения 3 использован медносульфатный электрод типа ЭНЕС-1, укомплектованный датчиком потенциала. В качестве анодного заземлителя применен оксидный железо-титановый анодный заземлитель типа ОЖТЗ-1.One possible implementation of the functional elements shown in the drawing is as follows. The power source 5 is made in the form of a diode bridge of the type KVRS-1006 and a set of capacitors of the type K50-35 220 μF × 450 V. The power amplifier 6 is made according to the scheme of a bridge high-frequency voltage converter. Key elements are implemented on field effect transistors type IRF460. The power transformer is made on ferrite rings M2000NM1 K45 × 28 × 12. The high-frequency rectifier is built on diodes of the type BWV72. The smoothing filter is made on a ring K44 × 28 × 10.3 of material MP140 and a capacitor of type K50-35 100 μF × 160 V. As a current sensor 7, a piece of wire made of manganin is used. The control unit 8 is implemented on the following elements. Modulator 9 is built on a specialized controller for controlling switching power supplies of the K1156EU2 type. The first and second sources of reference voltage 10 and 12 are built on a precision stabilizer type D818 and a variable resistor type SP4-1. The first and second blocks of comparison 11 and 13 are made on operational amplifiers of the type 140UD12. As the drive 14 applied thermostable capacitor type K71-7. The switch 15 is based on the analog switch K590KN2 and a microprocessor type PIC 18F675. As a reference electrode 3, a copper-sulfate electrode of the ENES-1 type, equipped with a potential sensor, was used. As the anode ground electrode, an oxide iron-titanium anode ground electrode of the OZhTZ-1 type is used.
Описание работы модульной установки.Description of the modular installation.
Перед вводом в эксплуатацию модульной установки необходимо присвоить входящим в нее модулям порядковые номера и выполнить следующие действия.Before commissioning a modular installation, it is necessary to assign serial numbers to its modules and perform the following steps.
1. Настроить первый модуль.1. Configure the first module.
1.1. Установить органы управления источников опорного напряжения 10 и 12 в положение, соответствующее минимальному уровню задаваемого значения.1.1. Set the controls of the voltage reference sources 10 and 12 to the position corresponding to the minimum level of the set value.
1.2. Включить питание.1.2. Turn on the power.
1.3. Установить орган управления источника опорного напряжения 12 в положение, соответствующее максимальному уровню задаваемого значения.1.3. Set the control element of the reference voltage source 12 to the position corresponding to the maximum level of the set value.
1.4. Установить орган управления источника опорного напряжения 10 в положение, соответствующее потенциалу, достаточному для надежной защиты сооружения.1.4. Set the control element of the reference voltage source 10 to a position corresponding to a potential sufficient for reliable protection of the structure.
1.5. Записать показания индикатора выходного тока, соответствующего установленному значению потенциала.1.5. Record the readings of the output current indicator corresponding to the set potential value.
1.6. Установить орган управления источника опорного напряжения 12 в положение, соответствующее минимальному уровню задаваемого значения.1.6. Set the control element of the reference voltage source 12 to the position corresponding to the minimum level of the set value.
1.7. Отключить провод, соединяющий первый модуль с электродом сравнения. При этом установка переходит в режим поддержания выходного тока.1.7. Disconnect the wire connecting the first module to the reference electrode. In this case, the installation goes into the mode of maintaining the output current.
1.8. Установить орган управления источника опорного напряжения 12 в положение, при котором выходной ток на 20% превышает значение, необходимое для защиты сооружения и измеренное в п.1.5.1.8. Set the control element of the reference voltage source 12 to a position at which the output current is 20% higher than the value necessary to protect the structure and measured in paragraph 1.5.
1.9. Восстановить связь между модулем и электродом сравнения.1.9. Restore communication between the module and the reference electrode.
В результате данной настройки орган управления источника опорного напряжения 10 установлен в положение, соответствующее потенциалу, достаточному для надежной защиты сооружения, а орган управления источника опорного напряжения 12 установлен в положение, соответствующее току, превышающему на 20% значение, необходимое для надежной защиты сооружения.As a result of this setting, the control element of the reference voltage source 10 is set to a position corresponding to a potential sufficient for reliable protection of the structure, and the control element of the reference voltage source 12 is set to a position corresponding to a current exceeding by 20% the value required for reliable protection of the structure.
2. Настроить остальные модули2. Configure other modules
Выполнить п.п.1.1-1.9. Отличие настройки заключается в том, что значение уровня потенциала (п.1.4) каждого последующего модуля выбирается ниже, чем для предыдущего модуля на величину, полученную в результате деления допустимого отклонения фактического значения потенциала от заданного значения на число N-1, где N - число модулей, входящих в установку.Perform items 1.1-1.9. The difference between the settings is that the value of the potential level (Section 1.4) of each subsequent module is selected lower than for the previous module by the value obtained by dividing the permissible deviation of the actual value of the potential from the given value by the number N-1, where N is the number modules included in the installation.
Например, службой электрохимзащиты (ЭХЗ) установлено, что для данного сооружения необходимо поддерживать потенциал, равный минус 1.2 В, а допустимое отклонение не должно превышать значение 0.1 В. При этом, число модулей равно 5. Исходя из этого уровень уставки первого модуля выбирают равным минус 1.21 В. Уровень уставки второго модуля - 1.205 В. Уровень уставки третьего модуля - 1.2 В. Уровень уставки четвертого модуля - 1.15 В. Уровень уставки пятого модуля - 1.1 В.For example, the electrochemical protection service (ECP) found that for this building it is necessary to maintain a potential of minus 1.2 V, and the permissible deviation should not exceed 0.1 V. Moreover, the number of modules is 5. Based on this, the setting level of the first module is chosen to be minus 1.21 V. The setting level of the second module is 1.205 V. The setting level of the third module is 1.2 V. The setting level of the fourth module is 1.15 V. The setting level of the fifth module is 1.1 V.
Работа установки происходит следующим образом.The installation is as follows.
После включения питания число участвующих в работе модулей устанавливается автоматически. Например, в начальный период эксплуатации мощность, достаточная для эффективной защиты сооружения, не превышает номинальную мощность одного модуля. В этом случае фактическое значение потенциала, считываемое с датчика потенциала 4, может превысить значение уставки первого модуля. Это приводит к уменьшению мощности первого модуля. После этого фактическое значение потенциала начинает уменьшаться и в определенный момент становится меньше значения уставки первого модуля. Мощность первого модуля вновь увеличивается. Фактическое значение потенциала поддерживается на уровне, заданном в первом модуле. При этом все остальные модули выключены, так как фактическое значение потенциала превышает значение уставки любого из этих модулей. Если в процессе эксплуатации сооружения мощность, требуемая для защиты сооружения, увеличилась до значения, превышающего мощность одного модуля, то фактическое значение потенциала не сможет превысить значение уставки первого модуля, который остается постоянно включенным. Поддержание потенциала в данном случае будет обеспечено на уровне уставки второго модуля. Если же по какой-либо причине мощность, требуемая для защиты сооружения, уменьшится, то вновь будет работать только один первый модуль. Аналогичным образом осуществляется подключение/отключение остальных модулей в зависимости от изменения условий эксплуатации. Таким образом, мощность, потребляемая от сети всей установкой, поддерживается на минимальном уровне. В случае отказа одного из модулей происходит автоматическое перераспределение требуемой для защиты сооружения мощности между работоспособными модулями, чем обеспечивается высокая надежность работы установки.After power-up, the number of modules involved in the operation is set automatically. For example, in the initial period of operation, the capacity sufficient to effectively protect the structure does not exceed the rated power of one module. In this case, the actual potential value read from the potential sensor 4 may exceed the setting value of the first module. This leads to a decrease in power of the first module. After that, the actual value of the potential begins to decrease and at a certain moment it becomes less than the setpoint value of the first module. The power of the first module increases again. The actual potential value is maintained at the level specified in the first module. In this case, all other modules are turned off, since the actual value of the potential exceeds the setting value of any of these modules. If during the operation of the structure the power required to protect the structure has increased to a value exceeding the power of one module, then the actual value of the potential will not be able to exceed the setting value of the first module, which remains constantly on. In this case, the maintenance of potential will be ensured at the setpoint level of the second module. If for some reason the power required to protect the structure decreases, then only one first module will work again. Similarly, the connection / disconnection of the remaining modules is carried out depending on changes in operating conditions. Thus, the power consumed from the network by the entire installation is kept to a minimum. In the event of a failure of one of the modules, automatic redistribution of the power required to protect the structure between operable modules occurs, which ensures high reliability of the installation.
При возникновении обрыва в цепи электрода сравнения 3 или датчика потенциала 4 установка автоматически переходит в режим поддержания тока и сооружение остается под защитой даже во время аварийной ситуации.If a break occurs in the circuit of the reference electrode 3 or potential sensor 4, the unit automatically switches to the current maintenance mode and the structure remains protected even during an emergency.
Принцип работы модуля преобразования заключается в следующем.The principle of operation of the conversion module is as follows.
Постоянное напряжение, формируемое на выводах источника питания 5, преобразуется в высокочастотный периодический импульсный сигнал. Амплитуда данного сигнала равна максимальному значению, необходимому для защиты сооружения, а коэффициент заполнения является функцией сигнала, получаемого в результате сравнения фактического значения поддерживаемого параметра (тока или потенциала) с значением, достаточным для эффективной защиты сооружения. Указанный импульсный сигнал преобразуется с помощью фильтра в постоянное напряжение, уровень которого пропорционален коэффициенту заполнения импульсного сигнала. В результате этого постоянное напряжение на входе усилителя мощности 6 преобразуется в регулируемое постоянное напряжение на его выходе.The constant voltage generated at the terminals of the power supply 5 is converted into a high-frequency periodic pulse signal. The amplitude of this signal is equal to the maximum value necessary to protect the structure, and the duty cycle is a function of the signal obtained by comparing the actual value of the supported parameter (current or potential) with a value sufficient to effectively protect the structure. The specified pulse signal is converted using a filter into a constant voltage, the level of which is proportional to the duty cycle of the pulse signal. As a result of this, the constant voltage at the input of the power amplifier 6 is converted into an adjustable constant voltage at its output.
Усилитель мощности 6 выполнен по мостовой схеме, в диагональ которой включена первичная обмотка высокочастотного силового трансформатора. Вторичная обмотка данного трансформатора подключена к упомянутому выше сглаживающему фильтру. Импульсы управления ключами усилителя мощности 6 формируются модулятором 9. На вход модулятора 9 поступает сигнал с выхода второго блока сравнения 13. Данный блок сравнивает сигнал, поступающий с выхода датчика тока 7, сигнал, поступающий с выхода первого блока сравнения 11, сигнал, поступающий с выхода второго источника опорного напряжения 12. При этом сигнал, поступающий с выхода второго источника опорного напряжения 12, является приорететным.The power amplifier 6 is made according to a bridge circuit, the diagonal of which includes the primary winding of a high-frequency power transformer. The secondary winding of this transformer is connected to the smoothing filter mentioned above. The control pulses of the keys of the power amplifier 6 are generated by the modulator 9. The signal from the output of the second comparison unit 13 is received at the input of the modulator 9. This unit compares the signal from the output of the current sensor 7, the signal from the output of the first comparison unit 11, the signal from the output the second reference voltage source 12. In this case, the signal from the output of the second reference voltage source 12 is priority.
Это позволяет обеспечить защиту сооружения при обрыве в цепи электрода сравнения 3 или в цепи датчика потенциала 4, когда сигнал с выхода первого блока сравнения 11 отсутствует. Первый блок сравнения 11 сравнивает сигнал, формируемый на датчике потенциала 4 относительно электрода сравнения 3, с выходным сигналом первого источника опорного напряжения 10. Для формирования поляризационного потенциала используется накопитель 14 и коммутатор 15. Внутренний генератор импульсов коммутатора 15 обеспечивает периодическое подключение датчика потенциала 4 к защищаемому сооружению и перенос накопленного на нем потенциала на накопитель 14.This allows you to protect the structure when a break in the circuit of the reference electrode 3 or in the circuit of the potential sensor 4, when the signal from the output of the first block of comparison 11 is missing. The first comparison unit 11 compares the signal generated at the potential sensor 4 with respect to the comparison electrode 3 with the output signal of the first reference voltage source 10. A drive 14 and switch 15 are used to form the polarization potential. The internal pulse generator of switch 15 provides periodic connection of the potential sensor 4 to the protected the construction and transfer of the potential accumulated on it to the drive 14.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006101941/02A RU2293139C1 (en) | 2006-01-25 | 2006-01-25 | Underground structure cathode protection modular apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006101941/02A RU2293139C1 (en) | 2006-01-25 | 2006-01-25 | Underground structure cathode protection modular apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2293139C1 true RU2293139C1 (en) | 2007-02-10 |
Family
ID=37862575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006101941/02A RU2293139C1 (en) | 2006-01-25 | 2006-01-25 | Underground structure cathode protection modular apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2293139C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2436870C1 (en) * | 2010-07-05 | 2011-12-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Центр Инновационных Технологий - Эс" | Modular plant for cathode protection of long metal structures |
| RU2477765C1 (en) * | 2011-08-17 | 2013-03-20 | Закрытое Акционерное Общество "Промышленное Предприятие Материально-Технического Снабжения "Пермснабсбыт" | Group cathode protection station |
| RU171189U1 (en) * | 2016-07-14 | 2017-05-23 | Анатолий Александрович Анашкин | Modular installation for cathodic protection |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1213562A (en) * | 1982-12-23 | 1986-11-04 | Richard E. Staerzl | Cathodic protection controller |
| SU1210487A1 (en) * | 1984-06-26 | 1994-01-15 | Научно-Исследовательский Институт По Передаче Электроэнергии Постоянным Током Высокого Напряжения | Automatic installation for cathode protection |
| RU2063479C1 (en) * | 1995-03-10 | 1996-07-10 | Геннадий Алексеевич Соловьев | Aggregate of cathodic protection |
| RU2223346C1 (en) * | 2002-08-15 | 2004-02-10 | Петухов Виктор Сергеевич | Device for corrosion protection by pulse current |
-
2006
- 2006-01-25 RU RU2006101941/02A patent/RU2293139C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1213562A (en) * | 1982-12-23 | 1986-11-04 | Richard E. Staerzl | Cathodic protection controller |
| SU1210487A1 (en) * | 1984-06-26 | 1994-01-15 | Научно-Исследовательский Институт По Передаче Электроэнергии Постоянным Током Высокого Напряжения | Automatic installation for cathode protection |
| RU2063479C1 (en) * | 1995-03-10 | 1996-07-10 | Геннадий Алексеевич Соловьев | Aggregate of cathodic protection |
| RU2223346C1 (en) * | 2002-08-15 | 2004-02-10 | Петухов Виктор Сергеевич | Device for corrosion protection by pulse current |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2436870C1 (en) * | 2010-07-05 | 2011-12-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Центр Инновационных Технологий - Эс" | Modular plant for cathode protection of long metal structures |
| RU2477765C1 (en) * | 2011-08-17 | 2013-03-20 | Закрытое Акционерное Общество "Промышленное Предприятие Материально-Технического Снабжения "Пермснабсбыт" | Group cathode protection station |
| RU171189U1 (en) * | 2016-07-14 | 2017-05-23 | Анатолий Александрович Анашкин | Modular installation for cathodic protection |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3259152B1 (en) | Electric vehicle power distribution system | |
| US9762133B2 (en) | AC-DC converter with output power suppression | |
| US9019728B2 (en) | Power converter output voltage clamp and supply terminal | |
| US7362599B2 (en) | Switching power supply with capacitor input for a wide range of AC input voltages | |
| JP5645565B2 (en) | Power converter and solar power generation system | |
| RU2293139C1 (en) | Underground structure cathode protection modular apparatus | |
| US20050249985A1 (en) | Hybrid power source | |
| US20140217832A1 (en) | Disconnect switches in dc power systems | |
| GB2455568A (en) | Protection system for a resonant converter with synchronous rectification | |
| EP2804303B1 (en) | Switching power supply circuit | |
| WO2018070037A1 (en) | Power conversion system, power supply system, and power conversion apparatus | |
| US12113362B2 (en) | Fault-responsive power system and method using active line current balancing | |
| US9960636B2 (en) | Power supply system and direct-current converter thereof | |
| US11817767B2 (en) | Control power for submodules of a MMC converter | |
| US11539223B2 (en) | Charging/discharging apparatus | |
| US10742136B2 (en) | DC offset compensation in modular multilevel converter | |
| RU2340999C1 (en) | Dc voltage source (versions) | |
| KR20200086849A (en) | Controller ic, battery controller circuit comprising the controller ic, and battery pack comprising the battery controller circuit | |
| RU2680245C1 (en) | Spacecraft power supply system | |
| KR20110106741A (en) | Charge / discharge system of secondary battery | |
| RU193830U1 (en) | Power supply of measuring and recording equipment from a high voltage network | |
| RU2089668C1 (en) | Cathodic protection plant | |
| RU2490691C1 (en) | Transformless stabilising alternating-current converter | |
| SU1596423A1 (en) | Arrangement for failure-free power supply | |
| JP2025050523A (en) | Electric power conversion device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20130625 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140126 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20151120 |