Устройство телемеханики дренажной защиты с питанием от токов наведения

Авторы патента:

Полезная модель относится к системам автоматизации технологических процессов трубопроводного транспорта нефти газа и может быть использована в составе как действующих, так и вновь создаваемых автоматизированных систем диспетчерского контроля электрохимзащиты. Целью полезной модели является обеспечение регулярной передачи данных за счет долговременного накопления энергии токов наведения без нарушения изоляции трубопровода. Устройство содержит: устройство управления на основе микроконтроллера с низким током потребления, преобразователь токов наведения, зарядное устройство, накопитель энергии, включающий конденсаторы большой емкости (ионисторы), аккумуляторную батарею или их комбинацию, вторичный источник питания и модем беспроводной связи. Преобразователь соединен своими входами с рельсом железной дороги и с дополнительным заземленным электродом. Емкость накопителя энергии рассчитывается исходя из долговременного баланса энергии в соответствии с заданным временным регламентом.

Известно устройство телемеханики контрольных пунктов (КП) катодной защиты и КП линейной телемеханики в составе автоматизированной системы диспетчерского контроля и управления на основе информационно-измерительной системы «Магистраль-2», состоящей из радиомодема, системы управления и блока бесперебойного питания (см. В.Калабухов, С.Степанов. Обеспечение функций сбора информации и телеуправления на объектах магистральных газопроводов. СТА 2-2001, с 34-43). Питание устройства осуществляется от подводимой сети переменного тока ~220 В [1], что требует значительных затрат по строительству ЛЭП, понижающего трансформатора и их обслуживанию.

Известно также устройство защиты подземных трубопроводов, в котором питание измерительного прибора осуществляется от блуждающих токов (патент РФ 2287832, опубл. 20.11.2006). Однако, ресурс источника питания не обеспечивает передачи данных по радиоканалу.

Аналогом предлагаемой полезной модели может служить «Устройство телемеханики дренажной защиты» (свидетельство на полезную модель РФ 41876 опубл. 10.11.2004). Устройство содержит микроконтроллер, радиомодем и преобразователь блуждающих токов с накопителем энергии. Преобразователь формирует напряжение для питания микроконтроллера и радиомодема из напряжения, наводимого между источником блуждающих токов (рельс железной дороги) и защищаемым трубопроводом в момент прохождения электропоезда.

Целью предлагаемой полезной модели является обеспечение регулярной передачи данных за счет долговременного накопления энергии токов наведения без нарушения изоляции трубопровода.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь блуждающих токов формирует напряжение питания из напряжения, наводимого между рельсом железной дороги (ЖД) и дополнительным заземленным электродом, в качестве которого используют корпус дренажной установки, при этом емкость накопителя энергии преобразователя, включающего конденсаторы большой емкости (ионисторы), аккумуляторную батарею или их комбинацию, выбрана в соответствии с долговременным балансом энергии электропитания устройства.

На фиг.1 схематично изображено предлагаемое устройство. В состав устройства, устанавливаемого в боксе КП дренажной защиты, входят: устройство управления на основе микроконтроллера с низким током потребления (Устройство управления), преобразователь токов наведения (Преобразователь), зарядное устройство, накопитель энергии (НЭ), вторичный источник питания (ВИП) и модем беспроводной связи (Модем). Преобразователь соединен своими входами с рельсом железной дороги и с дополнительным заземленным электродом. Емкость накопителя энергии рассчитывается исходя из долговременного баланса энергии в соответствии с заданным временным регламентом. В качестве накопителя энергии могут быть использованы конденсаторы большой емкости (ионисторы), аккумуляторная батарея или их комбинация.

Устройство работает следующим образом. При прохождении электропоезда в прилегающих к ЖД грунтах наводятся блуждающие токи, так как часть тока стекает с рельсов на землю через сопротивление утечки. Мониторинг напряжений, наводимых между рельсом ЖД и заземленным боксом КП, устанавливаемым, как правило, на расстоянии 15-20 м, был проведен на участке газопровода «Парабель-Кузбасс», прилегающем к Транссибирской ЖД. Установлено, что наводимые напряжения могут достигать 200 В и более. Баланс наводимой энергии и энергии потребления устройства телемеханики показал, что устройство, при достаточной емкости накопителя энергии, может функционировать в автоматическом режиме в течение нескольких лет при соответствующем техническом обслуживании. Использование дополнительного заземленного электрода исключает необходимость подключения преобразователя к трубопроводу, которое связано с нарушением требований ГОСТ Р 51164-98. Согласно указанному ГОСТу сопротивление приборов, подключаемых к трубопроводу, должно быть не менее 10 МОм (п.6.4.2.), а сопротивление изоляции самого трубопровода должно быть не менее 50 Ком (Таблица 3 п.8).

Устройство управления, входящее в состав установки дренажной защиты, осуществляет контроль состояния накопителя энергии, обрабатывает информацию с дренажной установки и передает ее с помощью модема на диспетчерский пункт.

Предлагаемое устройство было опробовано на магистральном газопроводе «Парабель-Кузбасс» на КП дренажной защиты в районе Транссибирской ЖД и подтвердило свою работоспособность. На устройство телемеханики дренажной защиты с питанием от токов наведения разработана рабочая и эксплуатационная документация, а также подготовлено его производство.

Конструкторской документации присвоена литера «О». На устройство выдан сертификат соответствия РОСС RU.AИ42.H03318.

Устройство телемеханики дренажной защиты с питанием от токов наведения, содержащее устройство управления, преобразователь токов наведения, зарядное устройство, накопитель энергии, вторичный источник питания и модем беспроводной связи, отличающееся тем, что преобразователь соединен своими входами с рельсом железной дороги и с дополнительным заземленным электродом, при этом емкость накопителя энергии, включающего конденсаторы большой емкости (ионисторы), аккумуляторную батарею или их комбинацию, выбрана в соответствии с долговременным балансом энергии.