Малопотужне автономне джерело постійного струму

Реферат: Малопотужне автономне джерело постійного струму містить пристрій з акумуляторною батареєю, блоком підзарядки з застосуванням мідно-сульфатного електрода порівняння. Додатково введено автономне джерело постійного струму, яке містить блок виміру постійного струму в колі «протектор магнієвий - металевий автоматизований пункт виміру», його вхід з'єднаний з магнієвим протектором, а вихід з'єднаний з входом блока підзарядки, який розташований всередині пункту вимірювання і має вбудовану малогабаритну акумуляторну батарею з блоком підзарядки від схеми множення і акумулювання малих величин напруги і струму, які виконують у вигляді уніфікованих блоків. UA 75224 U (12) UA 75224 U UA 75224 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до газової промисловості і може бути застосована під час вирішення задач з ефективного захисту підземних комунікацій газотранспортної системи від корозії у часі, зокрема, за рахунок вирішення питання довготривалого автономного енергопостачання малопотужних пристроїв електрохімзахисту у місцях з відсутнім зовнішнім енергопостачанням. Корисна модель може знайти широке впровадження в інших галузях промисловості як автономний пристрій енергопостачання малопотужних споживачів або як пристрій підзарядки вбудованих акумуляторів живлення обладнання з напругою до 3 В. Корозія підземних газопроводів приносить значний збиток як безпосередньо газотранспортній системі (ГТС), так і народному господарству у цілому. У результаті руйнуючої дії процесів корозії безповоротно руйнується не тільки значна кількість дефіцитних кольорових і чорних металів, але й порушується нормальний режим роботи газопроводів. Важлива роль у вирішенні цієї задачі лежить у площині забезпечення пристроїв автоматизації пунктів виміру захисного потенціалу (АПВ) у системі електрохімзахисту (ЕХЗ) довготривалим джерелом струму у місцях з відсутнім зовнішнім енергопостачанням. Вирішення цієї проблеми дозволяє скоротити час на проведення ремонтних робіт і відновлення необхідних захисних режимів на газопроводах, отримання поточних захисних режимів газопроводів у реальному часі, регулювання параметрів роботи установок катодного захисту (УКЗ) та при необхідності своєчасного відновлення їх працездатності. Ефективність захисту від корозії залежить від відповідності необхідних і фактичних значень захисного потенціалу на газопроводах та режимів роботи установок катодного захисту, які обумовлюються: - точністю результатів поточних вимірювань на автоматизованих пунктах виміру (АПВ) відносно заданих режимів роботи УКЗ; - відсутністю непередбачених відмов роботи засобів ЕХЗ, що дестабілізують параметри режиму захисту газопроводів; - забезпеченістю надійним енергопостачанням пристроїв виміру потенціалу на АПВ; - своєчасним втручанням служби протикорозійного захисту в режими роботи засобів ЕХЗ. Відомими пристроями автономного енергопостачання є різні види промислових акумуляторів, які потребують певного контролю за їх станом, а також потребують наявності у них блоків підзарядки з наявністю зовнішнього електропостачання. Відоме обладнання не дозволяє протягом тривалого часу забезпечувати необхідним споживчим струмом малопотужні АПВ без зовнішнього електропостачання і, як наслідок, не дає можливості оперативно реагувати на зміни захисних режимів газопроводів або параметри роботи установки катодного захисту, оцінювати їх працездатність. Це значно позначається на корозійному стані газопроводів в часі, а також потребує додаткових працевтрат на їх обслуговування. Відомі реєстратор захисного потенціалу газопроводу (АРЗП) (див. патент України № 62720 F17D 5/00 від 12.09.11 р.) та пристрій для безперервного контролю протикорозійного захисту магістрального трубопроводу (див. патент України № 83617, МПК G23F 13/00, F17D 5/00), які мають додаткові джерела електропостачання, але при пікових навантаженнях або низькому рівні захисного потенціалу вони не забезпечують надійне енергопостачання приладів. В основу корисної моделі поставлена задача підвищити надійність енергопостачання АПВ шляхом введення додаткового автономного малопотужного джерела постійного струму (МАДПС), яке дозволить забезпечити енергопостачання АПВ протягом достатньо тривалого строку експлуатації без додаткового його обслуговування при пікових навантаженнях або низькому рівні захисного потенціалу на газопроводах. Ця задача вирішується тим, що у систему енергоживлення реєстратора захисного потенціалу газопроводу (АРЗП), який є основним пристроєм АПВ, що містить уніфікований блок передавання даних за допомогою GSM-модему з зовнішньою антеною, яка розташовується всередині пункту вимірювання, інтерфейс зв'язку типу RS232/485 або USB для обміну інформацією з локальним персональним комп'ютером, вбудовану малогабаритну акумуляторну батарею з блоком підзарядки від схеми множення і акумулювання малих величин напруги і струму, від різниці потенціалів між трубопроводом і мідно-сульфатним електродом порівняння (МСЕП), мідно-сульфатний електрод порівняння довготривалої дії, запам'ятовуючий та вимірювальний пристрої, виконані у вигляді програмного контролера, модуль пам'яті, з'єднаний з програмованим контролером, інтерфейси локального передавання інформації з'єднані з панеллю виміру на пункті вимірювання, додатково введені автономне джерело постійного струму (МАДПС), виконане з гальванічного елемента - протектор магнієвий (ПМ), блок виміру 1 UA 75224 U 5 мінімально-максимального струму у колі підзарядки ПМ, який з'єднано з блоком підзарядки АРЗП АПВ. Як гальванічний елемент пропонується використання промислових магнієвих протекторів типу ПМ, які розрізняються лише ваговими показниками, що у подальшому визначають бажані строки автономної експлуатації. Розрахункові строки використання МАДПС на базі протекторів типу ПМ - не менш 5 років. Робота малопотужного автономного джерела струму АПВ пояснюється кресленням. На кресленні показана структурна схема пункту автоматизованого виміру з реєстратором захисного потенціалу (АРЗП) з додатковим джерелом постійного струму. 10 На кресленні зазначено: ПК At БЗ БВ БП АБ МСЕП БВС ПМ 15 20 25 30 35 панель клемна; блок передавання вимірів; блок запам'ятовуючий; блок вимірювання, блок підзарядки; акумуляторна батарея; мідно-сульфатний електрод довготривалої дії; блок виміру значення постійного струму в колі ПМ; протектор магнієвий. Конструктивно МАДПС мають такі габаритні розміри, що дозволяють розміщувати їх поряд з відомими АПВ, що вставлені вздовж траси газопроводу, без їх демонтажу, але не ближче 3 метрів від трубопроводу. Процес організації додаткового енергопостачання АПВ виглядає наступним чином: поряд з металевим АПВ стаціонарно в ґрунті розміщують ПМ, який з'єднують з входом блока виміру значення постійного струму (БВС) в колі "ПМ - металевий АПВ" або "ПМ - допоміжний металевий електрод" МАДПС. При необхідності підзарядки акумулятора АПВ блок виміру БВ дає команду блоку підзарядки АРЗП почати процес його заряду з застосуванням МАДПС. Контактний кабель з трубопроводу з'єднують також з другим входом вимірювального блока АРЗП, а також виводять на контрольну точку панелі вимірювання ПВ. Виміряне значення з блока вимірювання передається в запам'ятовуючий пристрой АРЗП, де зберігається протягом 45 діб. В основу процесу утворення струму в колі "ПМ - металевий АПВ" застосовані компенсаційні струми, які утворюються за рахунок активнішого електрохімічного розчинення протектора ПМ порівняно зі швидкістю розчинення металу, до якого він під'єднаний. Основні технічні дані: - тип протектора - ПМ5у; - маса протектора - 5 кг; - розміри: довжина - 580 мм, умовний діаметр - 165 мм; - природний потенціал - 1,6 В (відносно МСЕП); - теоретична струмовіддача - 2330 А рік/кг. В результаті прийнятого технічного рішення АПВ забезпечується енергопостачанням на достатньо тривалий строк експлуатації без додаткового його обслуговування при пікових навантаженнях або низькому рівні захисного потенціалу на газопроводах, не потребує ніяких додаткових джерел зовнішнього живлення і є виключно автономним, таким, що не потребує подальшого частішого експлуатаційного обслуговування засобу живлення АПВ. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 Малопотужне автономне джерело постійного струму, що містить пристрій з акумуляторною батареєю, блоком підзарядки з застосуванням мідно-сульфатного електрода порівняння, яке відрізняється тим, що в нього додатково введено автономне джерело постійного струму, яке містить блок виміру постійного струму в колі "протектор магнієвий - металевий автоматизований пункт виміру", причому його вхід з'єднаний з магнієвим протектором, а вихід з'єднаний з входом блока підзарядки, який розташований всередині пункту вимірювання і має вбудовану малогабаритну акумуляторну батарею з блоком підзарядки від схеми множення і акумулювання малих величин напруги і струму, при цьому їх виконують у вигляді уніфікованих блоків для забезпечення енергопостачання автоматизованого пункту виміру на достатньо тривалий строк2 UA 75224 U експлуатації без додаткового його обслуговування при пікових навантаженнях або низькому рівні захисного потенціалу на газопроводах або інших об'єктах з малопотужним енергоспоживанням за відсутності зовнішнього енергопостачання. Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3