RU2694854C1 - Device for control of protective potential of underground metal structure - Google Patents
Device for control of protective potential of underground metal structure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2694854C1 RU2694854C1 RU2018134200A RU2018134200A RU2694854C1 RU 2694854 C1 RU2694854 C1 RU 2694854C1 RU 2018134200 A RU2018134200 A RU 2018134200A RU 2018134200 A RU2018134200 A RU 2018134200A RU 2694854 C1 RU2694854 C1 RU 2694854C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fiber
- potential
- optic
- underground
- metal structure
- Prior art date
Links
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 title claims abstract description 25
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 12
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 5
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004210 cathodic protection Methods 0.000 description 2
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных металлических сооружений от коррозии и может быть использовано для постоянного наблюдения за изменением защитного потенциала на протяженных подземных металлических объектах.The invention relates to the field of electrochemical protection of underground metal structures from corrosion and can be used to continuously monitor changes in the protective potential at extended underground metal objects.
Известна система мониторинга технического состояния трубопровода (Патент на изобретение РФ №2563419, F17D 5/00, 2015), содержащая систему сбора и обработки измеренных параметров текущего состояния трубопровода, блоки хранения данных и анализа отклонения текущих параметров состояния трубопровода, блок адаптации модели состояния трубопровода к текущему состоянию, блок формирования данных об отклонении текущего состояния трубопровода от модели состояния трубопровода, устройство отображения информации, распределенные и квазираспределенные волоконно-оптические датчики, в частности для измерения электрического поля, выполненные в виде секций и расположенные непрерывно по всей длине трубопровода.A known system for monitoring the technical condition of the pipeline (Patent for the Russian Federation No. 2563419, F17D 5/00, 2015) contains a system for collecting and processing measured parameters of the current state of the pipeline, blocks for storing data and analyzing the deviations of the current parameters of the state of the pipeline, block adapting the model of the state of the pipeline to the current state, the data generation unit about the deviation of the current state of the pipeline from the pipeline state model, the information display device, distributed and quasi-distributed waves window-optical sensors, in particular for measuring the electric field, made in the form of sections and arranged continuously along the entire length of the pipeline.
Недостатком известной системы является ее сложность, высокая стоимость. The disadvantage of the known system is its complexity, high cost.
Известна система мониторинга параметров катодной защиты нефтяного трубопровода (Международная заявка WO2017120174, C23F13/04, 2017), принятая в качестве ближайшего аналога. Система включает волоконно-оптический кабель, подключенный к металлическому сооружению, светогенератор и поляриметр, процессор, связанный со светогенератором и поляриметром. Система измеряет и регулирует ток, протекающий через трубопровод.A known system for monitoring the parameters of the cathodic protection of the oil pipeline (International application WO2017120174, C23F13 / 04, 2017), adopted as the closest analogue. The system includes a fiber optic cable connected to a metal structure, a light generator and a polarimeter, a processor connected to a light generator and a polarimeter. The system measures and regulates the current flowing through the pipeline.
Недостатком системы является невозможность контроля малых изменений потенциала защищаемого объекта, которые могут происходить в пределах погрешности поляриметра, однако оказывают влияние на коррозионные процессы в подземном сооружении. The disadvantage of the system is the inability to control small changes in the potential of the protected object, which can occur within the limits of the polarimeter error, but have an impact on the corrosion processes in the underground structure.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении эффективности контроля защитного потенциала подземного сооружения.The technical result of the claimed invention is to increase the effectiveness of monitoring the protective potential of the underground structure.
Технический результат достигается тем, что устройство для контроля защитного потенциала подземного металлического сооружения, содержащее блок контроля, источник светового излучения, подключенные к волоконно-оптическому кабелю, согласно изобретению, содержит хотя бы один волоконно-оптический датчик потенциала в виде оптического волокна, содержащего чувствительную к электрическому полю среду, связанный с неполяризующимся электродом сравнения.The technical result is achieved in that the device for monitoring the protective potential of an underground metal structure containing a control unit, a source of light radiation connected to a fiber optic cable, according to the invention, contains at least one optical fiber potential sensor in the form of an optical fiber containing electric field environment associated with non-polarizable reference electrode.
Кроме того, в устройстве волоконно-оптический датчик потенциала в качестве чувствительной среды может содержать ниобат лития.In addition, in a device, a fiber optic potential sensor may contain lithium niobate as a sensitive medium.
Кроме того, в устройстве волоконно-оптический датчик потенциала в качестве чувствительной среды может содержать жидкие кристаллы.In addition, in a device, a fiber-optic potential sensor may contain liquid crystals as a sensitive medium.
Кроме того, в устройстве волоконно-оптический датчик потенциала в качестве чувствительной среды может содержать электролит.In addition, in a device, a fiber optic potential sensor may contain electrolyte as a sensitive medium.
Технический результат обеспечивается тем, что устройство контроля защитного потенциала подземного сооружения включает волоконно-оптический датчик потенциала, содержащий чувствительную среду, реагирующую на изменение электрического потенциала на поверхности защищаемого металлического сооружения, соединенный с электродом сравнения. При изменении электрического потенциала чувствительная среда изменяет свои светопропускные свойства. Отраженный сигнал через волоконно-оптический кабель мгновенно передается на блок контроля, благодаря чему повышается эффективность контроля над защитным потенциалом протяженного подземного сооружения. Волоконно-оптические датчики со встроенной чувствительной к электрическому полю средой в виде ниобата лития, жидких кристаллов или электролита способны реагировать на малые изменения защитного потенциала. Кроме того, контроль защитного потенциала с помощью заявляемого устройства может осуществляться дистанционно на удаленных или протяженных объектах, так как волоконно-оптические датчики потенциала, передающие сигналы по волоконно-оптической линии связи (ВОЛС), имеют устойчивый сигнал и не требуют наличия источника энергии в месте измерения защитного потенциала.The technical result is ensured by the fact that the device for monitoring the protective potential of an underground structure includes a fiber-optic potential sensor containing a sensitive medium that responds to changes in electrical potential on the surface of the protected metal structure connected to a reference electrode. When the electric potential changes, the sensitive environment changes its light transmission properties. The reflected signal through the fiber-optic cable is instantly transmitted to the control unit, thereby increasing the efficiency of control over the protective potential of an extended underground structure. Fiber-optic sensors with built-in sensitive to an electric field environment in the form of lithium niobate, liquid crystals or electrolyte are able to respond to small changes in the protective potential. In addition, the control of the protective potential using the claimed device can be carried out remotely at remote or extended objects, since fiber-optic potential sensors transmitting signals via a fiber-optic communication line (FOCL) have a stable signal and do not require an energy source in place protective potential measurements.
На фиг.1 представлена общая схема устройства для контроля защитного потенциала подземного металлического сооружения.Figure 1 presents the General scheme of the device for monitoring the protective potential of the underground metal structures.
На фиг.2 показан волоконно-оптический датчик потенциала со встроенной чувствительной к электрическому полю средой.Figure 2 shows a fiber-optic potential sensor with built-in sensitive to the electric field environment.
Устройство для контроля защитного потенциала подземного металлического сооружения содержит блок контроля 1 с источником излучения 2, подключенный к волоконно-оптическому кабелю 3, волоконно-оптические датчики потенциала 4, соединенные с волоконно-оптическим кабелем 3 через оптические разъемы 5. При этом каждый волоконно-оптический датчик потенциала 4 связан с неполяризующимся электродом сравнения 6 и защищаемым объектом 7 отводами 8 и 9 соответственно. Волоконно-оптический датчик 4 содержит среду 10, встроенную в волоконно-оптическое волокно 11.A device for monitoring the protective potential of an underground metal structure contains a
Волоконно-оптический датчик потенциала 4 представляет собой оптическое волокно с встроенной чувствительной к изменениям электрического поля средой 10. В качестве чувствительной среды 10 предпочтительно использование ниобата лития, который обладает линейным электрооптическим эффектом, т.е. изменяет свои оптические свойства, например фазовый сдвиг, пропорционально величине защитного потенциала на защищаемом объекте 7. Кристалл ниобата лития может быть встроен в волокно, как это показано на фиг.2 или закреплен на торцевой части волокна. Также в качестве чувствительной среды 10 могут быть использованы жидкие кристаллы или электролит, которые также изменяют свои оптические характеристики под воздействием электрического поля, например, изменяют коэффициент затухания, прозрачность или цвет. В качестве электролита может быть использован твердый электролит, например, смесь порошка медного купороса, этиленгликоля и гипса. При этом жидкие кристаллы или электролит могут быть заключены в микроемкости, или закреплены между металлическими пластинками, а оптическое волокно датчика помещено в эту среду.The fiber-optic
В качестве неполяризующегося электрода сравнения 6 используют преимущественно медно-сульфатный электрод сравнения, в связи с тем, что его собственный потенциал не меняется от вида грунта, в котором находится защищаемое металлическое сооружение 7. Электрод сравнения 6 необходим для начала точки отсчета при измерении потенциала вблизи защищаемого сооружения 7, например, металлической трубы.As a non-polarizable reference electrode 6, mainly copper-sulphate reference electrode is used, due to the fact that its own potential does not vary with the type of soil in which the metal structure to be protected 7. The reference electrode 6 is needed to start the reference point when measuring the potential near the
В качестве блока контроля 1 используют компьютер, оснащенный программным обеспечением для распознавания, обработки и анализа сигналов, поступающих от волоконно-оптических датчиков потенциала 4, установленных с определенной периодичностью на протяжении всего защищаемого подземного сооружения 7. Блок контроля 1 связан со станцией катодной защиты (СКЗ) (на фиг.1 не показана).As a
В качестве источника светового излучения 2 используют лазерный источник излучения малой мощности.As the source of
Устройство для контроля защитного потенциала работает следующим образом.Device for monitoring protective potential works as follows.
Для контроля за защитным потенциалом вдоль защищаемого металлического подземного сооружения 7, например, металлического трубопровода, через определенные промежутки размещают волоконно-оптические датчики потенциала 4. Каждый из датчиков 4 отводами 9 и 8, соответственно, соединяют с защищаемым сооружением 7 и неполяризующимся электродом сравнения 6, расположенным под землей вблизи защищаемого объекта 7. Волоконно-оптические датчики потенциала 4 соединяют через оптические разъемы 5 с волоконно-оптическим кабелем 3, который проложен вдоль всего защищаемого сооружения 7 и соединен с блоком контроля 1 и источником светового излучения 2. Волоконно-оптические датчики потенциала 4 располагают преимущественно на поверхности земли, например, в корпусах контрольно-измерительных пунктов (на фиг.1 не показаны).To monitor the protective potential along the protected metal
После установки каждый волоконно-оптический датчик потенциала 4 испытывают, т.е. определяют зависимость величины его отраженного оптического сигнала, например фазового сдвига, от изменения величины защитного потенциала подземного сооружения 7 и длины прохождения светового луча. Для этого на чувствительную среду 10 волоконно-оптического датчика потенциала 4 подают световой луч, и с определенной дискретностью изменяют величину защитного потенциала, получают ответный измененный оптический сигнал, соответствующий установленной величине защитного потенциала. Изменение защитного потенциала осуществляют через минимальные промежутки, например, через 0,1 В. Вводят полученные данные в блок контроля 1. After installation, each fiber optic
Для контроля защитного потенциала посредством источника светового излучения 1 по волоконно-оптическому кабелю 3 подают световой сигнал, который проходит через установленные волоконно-оптические датчики потенциала 4. Блок контроля 1 получает отраженные сигналы с каждого волоконно-оптического датчика потенциала 4, анализирует полученную информацию. При получении сигнала от одного или нескольких датчиков 4 об изменении защитного потенциала выше или ниже оптимальной величины, блок контроля 1 определяет местоположение этих датчиков 4. После этого блок контроля подает сигнал на СКЗ для корректировки величины защитного потенциала до оптимальной величины 0,1-3,0 В.To control the protective potential by means of the source of
При этом волоконно-оптические датчики потенциала 4 не требуют электропитания и могут быть применены в местах, где невозможно использование дополнительных источников электропитания.At the same time, fiber-optic sensors of potential 4 do not require power supply and can be used in places where it is impossible to use additional power sources.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить эффективность контроля защитного потенциала подземного металлического сооружения.Thus, the present invention allows to increase the effectiveness of monitoring the protective potential of an underground metal structure.
Claims (4)
1. Устройство для контроля защитного потенциала подземного металлического сооружения, содержащее блок контроля и источник светового излучения, соединенные с волоконно-оптическим кабелем, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере один волоконно-оптический датчик потенциала, соединенный с волоконно-оптическим кабелем, включающий оптическое волокно и чувствительную к электрическому полю среду, снабженный отводами для соединения с неполяризующимся электродом сравнения и подземным металлическим сооружением.
1. A device for monitoring the protective potential of an underground metal structure, containing a control unit and a source of light radiation, connected to a fiber optic cable, characterized in that it contains at least one fiber-optic potential sensor connected to a fiber-optic cable, comprising optical fiber and medium sensitive to electric field, equipped with taps for connection with non-polarizable reference electrode and underground metallic structure.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018134200A RU2694854C1 (en) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | Device for control of protective potential of underground metal structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018134200A RU2694854C1 (en) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | Device for control of protective potential of underground metal structure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2694854C1 true RU2694854C1 (en) | 2019-07-17 |
Family
ID=67309444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018134200A RU2694854C1 (en) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | Device for control of protective potential of underground metal structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2694854C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2063479C1 (en) * | 1995-03-10 | 1996-07-10 | Геннадий Алексеевич Соловьев | Aggregate of cathodic protection |
| US20090250213A1 (en) * | 2004-12-13 | 2009-10-08 | Schlumberger Technology Corporation | Magneto-Optical Sensor |
| WO2017120174A1 (en) * | 2016-01-06 | 2017-07-13 | Saudi Arabian Oil Company | Fiber optics to monitor pipeline cathodic protection systems |
-
2018
- 2018-09-28 RU RU2018134200A patent/RU2694854C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2063479C1 (en) * | 1995-03-10 | 1996-07-10 | Геннадий Алексеевич Соловьев | Aggregate of cathodic protection |
| US20090250213A1 (en) * | 2004-12-13 | 2009-10-08 | Schlumberger Technology Corporation | Magneto-Optical Sensor |
| WO2017120174A1 (en) * | 2016-01-06 | 2017-07-13 | Saudi Arabian Oil Company | Fiber optics to monitor pipeline cathodic protection systems |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sarkar et al. | Condition monitoring of high voltage transformers using Fiber Bragg Grating Sensor | |
| JP5060310B2 (en) | Apparatus and method using counterpropagating signals for determining the position of an event | |
| CN108507697B (en) | A kind of sea water temperature depth profile sampling towed system based on Fibre Optical Sensor | |
| US20180356340A1 (en) | Method and device for on-line detection of salinity of seater | |
| CN202139617U (en) | System for monitoring power transmission line pole tower foundation settlement based on single-point displacement | |
| Ji et al. | Microwave-photonic sensor for remote water-level monitoring based on chaotic laser | |
| CN102759371A (en) | COTDR (coherent detection based optical time-domain reflectometry) fused long-distance coherent detection brilouin optical time-domain analyzer | |
| CN101825499A (en) | Seawater temperature profile measuring method based on optical fiber Brillouin scattering principle | |
| US10634704B2 (en) | Optical pockels voltage sensor assembly device and methods of use thereof | |
| CN103438982B (en) | Shake monitoring system based on Brillouin distributed optical fiber sensing | |
| CN108225387B (en) | Full-distributed optical fiber monitoring system and method for linear engineering safety monitoring | |
| CN203811669U (en) | Fiber voltage measurement testing apparatus based on primary electrooptic effect | |
| CN103528749A (en) | On-line coal mine back water pressure monitoring system and method based on optical fiber grating | |
| CN104121945A (en) | Distributed sag online monitoring system and method for optical fiber composite overhead ground wire | |
| Lu et al. | Maintenance of the OPGW using a distributed optical fiber sensor | |
| WO2016085509A1 (en) | Offshore electromagnetic reservoir monitoring | |
| RU2694854C1 (en) | Device for control of protective potential of underground metal structure | |
| CN105157872A (en) | Cable temperature monitoring method and device | |
| CN101793659A (en) | Distributed optical fiber equal salt deposit density sensor and sensing method thereof | |
| Kong et al. | Double Mach–Zehnder acoustic emission interferometer for detection of damage in structures | |
| US10302796B2 (en) | Onshore electromagnetic reservoir monitoring | |
| Lalam et al. | Robotic fiber optic internal deployment tool for pipeline integrity monitoring | |
| CN201963358U (en) | Intrinsically safe distributed allfiber underground monitoring instrument | |
| Jie et al. | A new packaged FBG sensor for underground cable temperature monitoring | |
| CN102562158A (en) | Intrinsically-safe distributed all-fiber downhole monitoring system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20201006 Effective date: 20201006 |