Joomla gallery by joomlashine.com

Элмет

Доклад на заседании Харьковского регионального координационного совета по вопросам газообеспечения и реконструкции инженерных сетей

Загрузить доклад

ЗАКОН ВРЕМЕНИ: «Дело в том, что, начиная с первой трети двадцатого века, знания стали обновляться чаще, чем сменялись человеческие поколения. И, соответственно, стало невозможно всю жизнь жить знаниями, однажды освоенными в детстве и юности. И таким образом преимущество в знании перестало быть понятием статическим и превратилось в понятие динамическое. Сейчас первенство определяется не обладанием каким-то объёмом знаний (хотя и это важно), а умением учиться, готовностью учиться постоянно, на протяжении всей жизни» таким образом, начиная с первой трети двадцатого века, технологии стали обновляться чаще, чем сменялись человеческие поколения и кто этого не понимает остается не удел.
В конце 2010 года компания Элмет от, тогда еще ОАО, «ГОРГАЗ», получила заявку на изготовление инверторной катодной станции согласно госстандартов Украины (ДСТУ 4219-2003, ДСТУ Б В.2.5-29:2006), с возможностью телемеханики и низким потреблением электроэнергии.

Телемеханика — это: 1. наука об управлении и контроле на расстоянии с передачей (по каналу связи) кодированных электрических или радиосигналов, несущих управляющую информацию или данные о состоянии контролируемого объекта. Объектами телемеханического управления и контроля могут служить технологические процессы, машины, устройства, биологические системы и др. 2. Отрасль техники, разрабатывающая, создающая и использующая средства кодирования, передачи и приема информации по каналам проводной и радиосвязи. В системах телемеханики информация обычно передается в кодированном виде по одному каналу связи. Средства телемеханики используются для телеизмерений и телеуправления объектами энергосистем, газо- и нефтепроводов, атомных электростанций, некоторых химических предприятий, автоматических метеостанций и др.
Производимые ранее станции катодной защиты (далее СКЗ) УПТЕ-М, не удовлетворяли новым требованиям руководящих документов. И наша компания, выпустила в 2011 году, новую станцию катодной защиты ИПАУ (Импульсный преобразователь автоматического управления).

В этом же году было разработано и зарегистрировано в Госстандартметрологии Техническое условие на изготовление Импульсного преобразователя автоматического управления (ИПАУ).
ТУ У 31.1 – 37575699 – 001: 2011

Таким образом мотивацией для создания ИПАУ является объективные причины:
1.     Автоматизация системы учета, контроля и управления ЭХЗ, а в будущем и ГРП (ГРПШ).
2.    Сокращение расхода электроэнергии.
3.    Уменьшение человекоресурсов.

Отсюда вытекают цели:
1.    Надежно защитить подземные коммуникации от электрохимической коррозии.
2.    Минимизировать  воздействие человека на систему. 
3.    Объединить систему управления, учета и контроля в единую систему.
Т.е. комплексное решение вопросов ЭХЗ.

По оценкам экспертов количество уничтоженного коррозией металла за год сопоставимо с четвертью годового объема производства во всем мире. В масштабах Украины это может означать, что такие гиганты, как "АЗОВСТАЛЬ" и завод им. Ильича,  металлургические комбинаты, работают только на компенсацию потерь от коррозии. Статистика показывает, что причиной каждой третьей аварии на подземных сооружениях нефтегазовой отрасли является электрохимическая коррозия, борьба с которой является главной целью нашей компании.
Помимо очевидных убытков от коррозии, в число которых входят экономические убытки связанные с прямой потерей металла, заменой и простоем оборудования, существует и опасность загрязнения окружающей среды. Этим вопросам последнее время уделяется все больше внимания.

Для защиты подземных трубопроводов от коррозии по трассе их залегания сооружаются станции катодной защиты (СКЗ). В комплект СКЗ входят источник постоянного тока (защитная установка), анодное заземление, контрольно-измерительные пункты, соединительные провода и кабели. В зависимости от условий защитные установки могут питаться от сети переменного тока 0,4; 6 или 10кВ или от автономных источников.

Как видно на рисунке схемы соединений, выпрямленный ток от "+" источника 1 поступает на анодный заземлитель 2, затем по земле натекает на трубопровод 3, выполняя тем самым свои защитные функции, после чего возвращается на «-» источника. Контактное устройство 4 с разъемными соединениями предназначены для подключения кабельной линии 5.
Контрольно-измерительный пункт 6 предназначен для измерения электрического потенциала на трубопроводе. Электрод сравнения предназначен для определения напряжения на трубопроводе.

Итак внешний вид ИПАУ

1.    Металлический ящик (степень защиты IP34)
2.    Модуль управления
3.    Счетчик СО-ЭА05М1
4.    Силовой модуль.
5.    Модем
6.    Клемники
7.    Грозозащита класс «D» по выходу.
8.    Высокоточный болтовой клемник.
9.    Грозозащита класс «В» по входу
10.    Розетка
11.    Автомат выключения.
12.    Блок питания AD-55A (12В)
13.    Аккумуляторная батарея.

Назначение:
Преобразователь предназначен для защиты от коррозии подземных сооружений различного назначения, одиночных и многониточных газонефтепроводов, насосных и компрессорных станций, электростанций и подстанций, маслонаполнительных кабелей 110-220 кВ, силовых кабелей 6-35 кВ, теплосетей, сосредоточенных систем на промышленных объектах.
Преобразователь может быть использован для поддержания заранее заданного защитного тока на подземном сооружении.
Преобразователь изготавливается в  климатическом исполнении У категории 1 по ГОСТ 15150-69 для эксплуатации на открытом воздухе. Рабочая температура воздуха при эксплуатации от  – 50 ?С  до  + 50 ?С. Также монтаж преобразователя может осуществляться в закрытых помещениях.

Техническая характеристика

Наименование параметров    Значение параметров
ИПАУ-1,0    ИПАУ-1,5    ИПАУ-3,0
Номинальное напряжение однофазной питающей сети частотой 50 Гц, В    220 ± 20%
Номинальная выходная мощность, кВт    1,0    1,5    3,0
Номинальное выпрямленное напряжение, В    48
Номинальный выпрямленный ток, А    21    31,25    62,5
Диапазон регулируемого выхода тока и напряжения, % от ном.    От 5 до 100
Коэффициент полезного действия, % не менее    87
Коэффициент пульсации, % не более    0,3
Габаритные размеры, мм    540 Х 370 Х 330
Масса, не более кг    30

Функциональная схема

1.    Металлический ящик (степень защиты IP34)
Предназначен для защиты внутренних блоков от воздействия от малоразмерных инородных тел Ш > 2,5 mm. Держать инструмент и кабель подальше. Защита от большого количества водяных брызг со всех сторон. 
2.    Модуль управления
Модуль управления (далее прибор) предназначен для работы в составе станций катодной защиты в качестве измерителя параметров электрохимической защиты и формирователя сигналов управления силовыми
Модулями (до 5 шт). А также имеет функции телемеханики.
3.    Счетчик СО-ЭА05М1 – выполняет функции учета электроэнергии.
4.    Силовой модуль предназначен для подачи на защищаемый объект необходимой величины тока (напряжения).
5.    Телемеханика, осуществляется посредством модема, по протоколу ModBus  RTU. 
6.    Клемники служат для подключения внешних датчиков и терфейса RS-485.
7.    Грозозащита класс «D» по выходу. Защищает выход ИПАУ от воздействия мощных электрических разрядов.
8.    Высокоточный болтовой клемник, предназначен для подключения кабеля от анодных заземлителей это + и от защищаемого объекта это - .
9.    Грозозащита класс «В» по входу предназначена от воздействия разряда молнии в ЛЭП.
10.    Розетка предназначена для подключения внешних потребителей электроэнергии.
11.    Автомат выключения- для включения и защиты от перенапряжения по питающей сети.
12.    Блок питания AD-55A (12В) предназначен для питания МУ и модема. Подзарядка аккумуляторной батареи   осуществляется автоматически.
13.    Аккумуляторная батарея предназначена для питания модема и МУ при отсутствии питающей сети.

Функциональные возможности

1.    Работа в режиме автоматической стабилизации выходного тока.
2.    Работа  в  режиме  автоматической  стабилизации  суммарного  или  поляризационного потенциала защищаемого сооружения.
3.    Автоматический  переход  в  режим  стабилизации  выходного  тока  при  обрыве  в  цепи электрода сравнения.
4.    Работа  в  режиме  стабилизации  выходного  напряжения (при  проведении  интенсивных измерений).
5.    Измерение, отображение на встроенном индикаторе модуля управления (МУ) и передача по 2-х проводному интерфейсу RS-485 следующих параметров:
5.1 Выходной ток преобразователя;
5.2 Выходное напряжение преобразователя;
5.3 Режим работы (стабилизация тока, стабилизация потенциала);
5.4 Время защиты сооружения;
5.5 Текущие дата и время;
5.6  Наличие питающей сети ~230 В;
5.7  Сигнализация безопасности.

Телеуправление

1. Телемеханика осуществляется через интерфейс RS-485, по протоколу ModBus  RTU
2. Максимальное количество приборов в сети 250
3. Через интерфейс осуществляется полное управление преобразователем:
3.1. Чтение текущих значений напряжения, тока, потенциала;
3.2. Управление режимами стабилизации напряжения, тока, потенциала;
3.3. Запись осциллограмм напряжения, тока, потенциала;
3.4. Контроль потребляемой мощности;
3.5. Контроль потреблённой электроэнергии;
3.6  Контроль состояния основного и резервного защитных автоматов;
3.7. Контроль состояния датчиков коррозии;
3.8. Контроль несанкционированного доступа;
3.9. Контроль состояния силовых модулей;
3.10. Контроль наличия отключений питания.

Принцип работы ИПАУ

Управление преобразователем осуществляется:
•    Ручное управление. С помощью потенциометра и кнопки управления выставляются значение параметра необходимые для работы ИПАУ.
•    Посредством ПК.  Подключив к клемнику  «RS-485» шнур и установив предварительно программное обеспечение на ПК "Terminal2H400.exe" под ОС Windows, протокол ModBus RTU.
•    Дистанционно. Посредством GSM модема. Дистанционное управление прибором происходит по протоколу ModBus RTU. Либо проводной линии сухая пара.

РУЧНОЕ УПРАВЛЕНИЕ

Оператор имеет возможность задать режим работы прибора и установить требуемые значения параметров. Для перевода прибора в режим стабилизации какого-либо параметра необходимо во время его индикации на табло нажать кнопку "Ручное управление". Дождаться появления точки после буквы параметра (в левом разряде) примерно через полторы секунды, это означает что текущее значение параметра принято за требуемое. Для изменения требуемого значения необходимо продолжать удерживать кнопку ещё полторы секунды до начала опроса потенциометра и ручкой потенциометра выставить требуемое значение.

Для отключения режима стабилизации нажать кнопку "Ручное управление" во время индикации значения уставки (У), дождаться появления точки после буквы параметра (в левом разряде) примерно через полторы секунды и отпустить кнопку не дожидаясь опроса потенциометра.

Управление посредством ПК

Управление посредством ПК осуществляется при помощи программы  "Terminal2H400.exe" под ОС Windows. Внешний вид программы изображён на рисунке.
Дистанционное управление.

Дистанционное управление преобразователем осуществляется с пульта оператора по протоколу ModBus RTU, используя модем GSM и программу "Terminal2H400.exe" под ОС Windows.
Возможен вариант управления посредством проводной линии сухая пара.

ЭХЗ

По механизму протекания коррозинонных процессов различают два основных типа коррозии: химическую и электрохимическую.
Химкоррозия является результатом непосредственной реакции металлов с неэлектролитами, при которой металл окисляется одновременно с восстановлением окисленной компоненты коррозионной среды.

Электрохимическая коррозия – это разрушение металла в результате электрохимического взаимодействия с электролитами, при котором ионизация металла и восстановление окисленной компоненты коррозионной среды протекает раздельно. Этот процесс сопровождается протеканием электрического тока.

Коррозионная активность грунтов по отношению к стали (ГОСТ 9.015-74)
Удельное электрическое сопротивление грунта, Ом-м    Потеря массы образца, г    Средняя плотность поляризующего тока, мА/см2    Коррозионная активность
Свыше 100    До 1     До 0,05    низкая
От 20 до 100    От 1 до 2    От 0,05 до 0,2    средняя
До 20    Свыше 2     Свыше 0,2     высокая

Среднее значение удельного сопротивления, Ом-м, некоторых грунтов

1.    Глина - 5….20
2.    Чернозем – 10….50
3.    Суглинок – 40….150
4.    Лесс – 30…100
5.    Песок – 40….1000
6.    Супесь – 150…400
7.    Торф – 80….120
8.    Известняк – 1000….2000
9.    гравий, щебень – 400….7000

Сухие и маловлажные грунты обладают большим удельным сопротивлением. Влажные грунты, содержащие растворы солей, обладают малым удельным сопротивлением. Удельное электрическое сопротивление грунта значительно уменьшается по мере увеличения влажности до 30 – 40%, при дальнейшем увлажнении снижение сопротивления резко замедляется.
Сопротивление грунта при замерзании почвы резко возрастает.
Коррозия блуждающими токами.

Этот вид коррозии связан с работой  электрических устройств постоянного тока, использующих в качестве одного проводника землю или имеющих утечку токов в грунт. Эти токи получили название блуждающих.
Токи, стекая в землю, встречают на своем пути подземные металлические сооружения. Если продольная проводимость этих сооружений меньше, чем проводимость земли, блуждающие токи натекают на них. В местах натекания токов на подземные сооружения образуются катодные зоны в основном с глубоким отрицательным потенциалом по отношению к земле. В местах стекания блуждающих токов в землю образуются анодные зоны (сооружения имеют положительный потенциал по отношению к земле) – происходит вынос металла, сооружение разрушается.

Пример: Блуждающий ток силой в 1 А выносит с подземного металлического сооружения: железа – 9,1 кг, свинца – 33,9 кг, алюминия – 3 кг в год.
В катодных зонах, образованных блуждающими токами, где абсолютная величина среднего потенциала не менее минус 0,87 В по медносульфатному электроду сравнения, почвенная коррозия практически прекращается.
Минимальные поляризационные (защитные) потенциалы, В: Стальное сооружение – медносульфатный ЭС – 0,85 Среда любая
Максимальные поляризационные (защитные) потенциалы, В: Стальное сооружение с защитным покрытием медносульфатный ЭС – 1,1 Среда любая.
Минимальный защитный потенциал для тепловых сетей  - 0,85 В по медносульфатному электроду