ПОДСИСТЕМЫ КОРРОЗИОННОГО МОНИТОРИНГА Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 62

К.О. Домашенко

ПОДСИСТЕМЫ КОРРОЗИОННОГО МОНИТОРИНГА

Комплексный мониторинг коррозионной ситуации с определением скорости коррозии трубопровода, основанный на зависимости сопротивления контрольной пластины измерительного зонда от ее толщины.

Ключевые слова: защита, зонды, трубопровод, коррозия.

Для того чтобы иметь возможность выставить оптимальный потенциал катодной защиты на участках трубопроводов, необходимо иметь точную информацию о характеристиках коррозионной ситуации на этих участках.

В последние годы, как в России, так и во всем мире проводились многочисленные исследования влияния увеличенною защитного потенциала от станций катодной защиты и влияния переменного тока на скорость коррозии подземных стальных трубопроводов. В результате этих исследований было выявлено, что коррозия может быть вызвана появлением очень высокого показателя рН при так называемой «перезащите», а также в сочетании с опасными колебаниями потенциала, вызванными наложением переменного тока.

Поскольку катодная защита увеличивает показатель рН в дефекте покрытия, очень важно установить оптимальный уровень защитного потенциала, так как превышение этого уровня приведет к увеличению риска коррозии.

Рис. 1. Название рисунка. Нужен рисунок в лучшем качестве!!!

На сегодняшний день для определения различных количественных значений параметров электрохимической защиты для оценки риска коррозии используются контрольные стальные пластины (вспомогательные электроды), которые позволяют получать значения защитного тока, суммарного и поляризационного потенциалов. Данные параметры определяются с контрольно-измерительных пунктов с помощью приборов сотрудниками эксплуатационных служб непосредственно на трассе. Для определения скорости коррозии применяются пластины-индикаторы, которые позволяют оценочно определить ее уровень по прошествии одного-двух лет.

Систем, позволяющих производить комплексный мониторинг коррозионной ситуации с определением скорости коррозии трубопровода в режиме реального времени с возможностью передачи данных на рабочее место оператора, до настоящего момента не существовало.

Первым решением такого класса является программно-аппаратный комплекс компании ЗАО «Трубопроводные системы и технологии» Г1КМ - ТСТ-КонтКорр - комплексная подсистема контроля коррозионной ситуации на подземных стальных трубопроводах.

© Домашенко К.О., 2016.

Подсистема ИКМ-ТСТ-КонтКорр предназначена для измерения скорости коррозии и одновременно всего спектра электрических параметров коррозионной среды, в которой находится данный участок трубопровода: переменные/постояиные напряжения и токи, потенциал без омического сопротивления, плотности переменных и постоянных токов, сопротивление растеканию переменного тока.

Программное обеспечение подсистемы выводит данные о скорости коррозии и электрические параметры в графическом виде на единой временной шкале, что позволяет определить причину возникновения коррозии и принять соответствующие меры по ее предотвращению.

Рис. 2. Название рисунка.

Измерения производятся посредством одного или двух измерительных зондов, находящихся в грунте в непосредственной близости от трубопровода. Зонды имеют стальную контрольную пластину площадью 1 см2, имитирующую дефект изоляционного покрытия трубопровода.

Принцип определения скорости коррозии основан на зависимости сопротивления контрольной пластины измерительного зонда от ее толщины.

Контрольная пластина одновременно служит вспомогательным электродом, относительно которого измеряются токи и рассчитываются потенциал без омического сопротивления, плотности токов, сопротивление растеканию.

Зонды могут иметь пластину толщиной 0,1 или 0,5 мм. Зонд с толщиной пластины 0,1 мм имеет в 5 раз большую чувствительность, но при этом в 5 раз меньший срок службы. Два зонда используются при необходимости измерений одновременно в двух разных точках.

Дополнительный измерительный модуль позволяет контролировать ток в трубопроводе (падение напряжения на токоизмерительных выводах).

Подсистема имеет в своем составе блок защиты измерительных входов от импульсных перегрузок по напряжению и току.

Рис. 3. Название рисунка

Питание подсистемы может осуществляться как от комплекта батарей (до 3 лет автономной работы), так и от внешнего источника постоянного или переменного напряжения. Контролируемые параметры: -скорость коррозии;

-поляризационный потенциал сооружения;

-разность потенциалов между сооружением и электродом сравнения с омической составляющей; -напряжение переменного тока между сооружением и электродом сравнения;

-постоянный и переменный ток между контрольной пластиной измерительного зонда и сооружением;

-плотность постоянного и переменного тока на контрольной пластине; -сопротивление растеканию переменного тока с контрольной пластины; -напряжение батареи питания; -вскрытие шкафа с оборудованием. Дополнительные параметры:

-постоянный ток в трубопроводе (падение напряжения на токоизмерительных выводах); -температура трубопровода.

Специализированное программное обеспечение позволяет проводить комплексный анализ и сопоставление данных скорости коррозии и параметров катодной защиты.

Подсистема может работать как в режиме накопления данных с ручным съемом (емкость энергонезависимой памяти - 80000 записей или 277 суток при измерениях каждые 5 минут), так и в режиме передачи данных по различным каналам проводной и беспроводной связи. Подсистема может иметь следующие каналы передачи данных: -спутниковый; -GSM/GPRS; -УКВ -радиоканал; -оптоволоконная линия; -проводной интерфейс RS-485;

-без канала передачи - ручной съем накопленных данных.

Рис. 4. Название рисунка

Кроме того. Подсистема коррозионного мониторинга ПКМ-ТСТ может быть установлена на любое оборудование, применяемое для электрохимической защиты стальных трубопроводов, такие как контрольно-измерительные пункты (КИПы), устройства защиты трубопроводов от воздействия переменного тока (УЗТ) и другие.

Подсистемы имеют модульную архитектуру, позволяющую изменять набор контролируемых параметров и создавать гибкие решения с учетом поставленных требований.

Подсистемы имеют в своем составе технические решения, обеспечивающие защиту измерительных входов от импульсных перегрузок по напряжению и току.

Журавлев Роман Григорьевич

Тепловой пункт. Независимое присоединение абонентов к тепловым сетям.

Аннотация - В предлагаемой статье рассмотрен вопрос наиболее эффективного и рационального подключения систем теплопотребления абонентов к системе централизованного теплоснабжения.

Ключевые слова - тепловой пункт, независимое присоединение, насос, теплообменник, регулирующая арматура, регулирование, датчик.

Тепловой пункт (ТП) - сооружение с комплектом оборудования, позволяющее изменить температурный и гидравлический режимы теплоносителя, обеспечить учет и регулирование расхода тепловой энергии и теплоносителя.

Независимое присоединение системы отопления применяют для создания местного теплогидрав-лического режима при Т11 < Т1. Гидравлическое разделение теплосети от системы отопления осуществляют поверхностным теплообменником. Принимают такое решение при превышении давления в теплосети над допустимым давлением для системы отопления, либо наоборот - когда статическое давление системы превышает допустимый предел для теплосети. Кроме того, в обосновании выбора независимого присоединения все чаще становятся эксплуатационные требования работоспособности современных систем отопления. Условия эксплуатации насосов, поквартирных расходомеров, автоматических регуляторов теплогидравлических параметров теплоносителя, терморегуляторов, штампованных стальных радиа-

торов и т.д. в большинстве своем требуют применения качественного теплоносителя. Например, без твердых примесей, без спуска воды из системы в теплый период года... Обеспечить такие условия возможно лишь при независимом подключении к теплосети. Преимуществом независимого подключения является также тот факт, что система отопления в значительно меньшей мере подвержена влиянию изменения гидравлического режима теплосети со временем и меньше сама влияет на теплосеть. Независимое подключение способствует уменьшению объема теплоносителя в теплосети, а значит снижению затрат на водоподготовку. Особо важным является уменьшение инерционности теплосети, что в итоге приводит к улучшению качества предоставляемой услуги по отоплению зданий за счет своевременного реагирования центрального качественного регулирования на изменение погодных условий. Поэтому независимое подключение является предпочтительным и перспективным техническим решением. Наибольшее распространение получили схемы независимого подключения с одним теплообменником (рис. 1а и 1б). Приемлемым вариантом является проектное решение с применением неразборного теплообменника. Считается, что вода в теплосети и системе отопления прошла специальную обработку от интенсивного образования накипи в теплообменнике. Лучший вариант с эксплуатационной точки зрения - применение разборного теплообменника. В обоих случаях следует предусматривать запорную арматуру для отключения теплообменников: шаровые краны, поворотные заслонки, задвижки. Однако следует иметь ввиду, что многие автоматические регуляторы выполнены многофункциональными и они могут иметь запорную функцию. В этом случае запорный клапан, например, на рис. 1, изображенный рядом с РТ, упрощает схему.

Рис. 5. Схемы независимого подключения потребителей тепла к системе централизованного теплоснабжения

Удобна при эксплуатации также запорно-регулирующая арматура со встроенными дренажными кранами. Взаимное расположение насоса и теплообменника не имеет особого значения. Современные насосы способны эффективно работать как на подающем, так и на обратном трубопроводе. Однако у каждого размещения есть незначительные преимущества, которыми, как правило, пренебрегают. Насос на обратном трубопроводе имеет несколько больший кавитационный запас и лучший теплоотвод от двигателя с мокрым ротором. В тоже время он перекачивает теплоноситель с большей плотностью, увеличивая потребляемую мощность на валу двигателя и, соответственно, энергопотребление по сравнению с насосом на подающем трубопроводе. Кроме схем с одним теплообменником для системы отопления, применяют схемы и с двумя теплообменниками. Два параллельно включенных теплообменника (рис. 1в) устанавливают на абонентских вводах зданий, не допускающих перерывов в подаче теплоты. Каждый теплообменник рассчитывают на 100 % теплопотерь здания. Два параллельно включенных теплообменника применяют также при независимом подключении системы отопления с пофасадным регулированием (на рис. 1г). Эта схема целесообразна для базовой, либо дежурной системы отопления без терморегуляторов на отопительных приборах. Например, для системы отопления общественного здания, совместно работающей на нагрев воздуха с системой кондиционирования. В этом случае тепловым комфортом управляют терморегуляторы на фанкойлах. При этом уменьшаются колебания давления теплоносителя в системе кондиционирования, и улучшаются ее регулировочные характеристики. Для пофа-садных схем с теплообменниками применяют также схемы с одним циркуляционным насосом на обе

фасадные ветви. Однако такое решение не обеспечивает в полной мере эффективного регулирования, т. к. при одном насосе смешиваются теплоносители из обратных трубопроводов разных фасадов, создавая потребность в корректировке параметров каждой фасадной ветви. Управление фасадными ветвями осуществляют электронным регулятором типа ЕСЬ по датчику температуры наружного воздуха. Корректируют работу системы по температурам внутреннего воздуха, отслеживаемым датчиками в характерных по преобладающему тепловому режиму помещениях с разных фасадов здания. Альтернативным вариантом является применение двух электронных регуляторов на каждую фасадную ветвь. В любом случае, теплообменники рассчитывают в соответствии с тепловой мощностью каждой фасадной ветви. Следует заметить, что в вертикальных и горизонтальных системах отопления с терморегуляторами на отопительных приборах и автоматическими регуляторами перепада давления на двухтрубных стояках (или приборных ветках), либо автоматическими регуляторами расхода на однотрубных стояках (или приборных ветках) пофасадное регулирование является нецелесообразным. С этой задачей более эффективно справляются указанные клапаны, устраняя перетоки теплоносителя не только между фасадными ветвями системы отопления, но и между стояками или приборными ветками фасадной ветви.

Таким образом, осуществить полную автоматизацию системы отопления можно только с циркуляционным насосом. Нерегулируемый и регулируемый гидроэлеватор не создает достаточного располагаемого давления ни для двухтрубной, ни для однотрубной системы отопления с терморегуляторами у отопительных приборов и автоматическими регуляторами гидравлических параметров на стояках либо приборных ветках. Регулирование пропусками теплоносителя соленоидными клапанами на абонентском вводе противоречит строительным нормам и неприемлемо для систем отопления многоэтажных зданий во всем температурном диапазоне отопительного периода. Независимое подключение системы отопления является идеальным решением для обеспечения ее автоматизации.

26

Рис. 6. Принципиальная схема теплового пункта с независимым подключением

Принципиальная схема теплового пункта показана на рис. 2.

1 - отключающая арматура; 2 - грязевик; 3 - фильтр; 4 - расходомер; 5 - тепловычислитель; 6 -датчик температуры теплоносителя; 7 - регулятор перепада давления; 8 - клапан регулятора теплового потока; 9 - электронный регулятор (ЕСЬ); датчик температуры 10, 12; 11 - датчик температуры наружного воздуха (ESMT). 13 - датчик температуры внутреннего воздуха (ESMA10); 14 - регулирующий вентиль системы отопления; 15 - предохранительный клапан; 16 - отключающая арматура системы отопления; 17 - спускные (дренажные) краны; 18 - перепускной клапан; 20 - насосная группа; 26 - подпиточ-ный насос; 27 - регулятор давления "после себя".

Библиографический список:

1.Федеральный закон Российской Федерации от 27 июля 2010 г. N 190-ФЗ «О теплоснабжении»;

2.Федеральный закон Российской Федерации от 23 ноября 2009 г. N 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности, и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации»;

Нормативно-технические документы:

3.РД 34.09.102 «Правила учета тепловой энергии и теплоносителя»;

4.СП 124.13330.2012 «Тепловые сети»;

5.СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов»;

6.СП 60.13330.2012 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха, тепловые сети».

ДОМАШЕНКО Константин Олегович - магистрант архитектурно-строительного факультета, Владимирский государственный университет им. Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, Россия.