Адаптивная активная катодная защита - RU2550467C2

Чертежи

Описание

Область техники

Изобретение относится к области катодной защиты устройств в контакте с электропроводной жидкостью.

Предшествующий уровень техники

Известно, что для устройств в контакте с электропроводной жидкостью, например водой, обеспечивается фиксированный уровень катодной защиты. В большинстве случаев такая катодная защита обеспечивается ценой ухудшения анодов.

Сущность изобретения

Изобретателями было найдено, что для систем, используемых в электропроводной жидкости, где электрический ток уровня разводки протекает в воду, это может привести к повышенной коррозии или к ломкости материалов ввиду такого изменяющегося уровня тока, протекающего в проводящую жидкость. Кроме того, было найдено, что повышенную коррозию, а также повышение ломкости материалов можно предотвратить или по меньшей мере уменьшить с помощью устройств согласно независимому пункту формулы изобретения. Предпочтительные варианты раскрытой здесь сущности изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения. В соответствии с одним аспектом раскрытой здесь сущности изобретения обеспечено устройство, причем устройство содержит: электропроводную часть поверхности, предусмотренную для погружения в электропроводную жидкость; нагрузочный электрод для подачи электрического нагрузочного тока в электропроводную жидкость; электрод, действующий как защитный электрод; источник защитного тока, электрически связанный с проводящей частью поверхности и защитным электродом, для обеспечения защитного тока, протекающего между проводящей частью поверхности и защитным электродом; причем источник защитного тока адаптирован для изменения защитного тока в ответ на изменение в нагрузочном токе.

Этот аспект раскрытой здесь сущности изобретения основан на идее, что адаптивная активная катодная защита, где уровень катодной защиты изменяется с изменением нагрузочного тока, протекающего в электропроводную жидкость, позволяет избежать повышенной коррозии, а также повышенной ломкости. В частности, было обнаружено, что обеспечение защитного тока, который повышается при повышении нагрузочного тока и снижается при снижении нагрузочного тока, улучшает коррозионное поведение электропроводной части поверхности, которая находится в контакте с электропроводной жидкостью, в которую вводится электрический нагрузочный ток с помощью нагрузочного электрода.

В соответствии с вариантом осуществления, нагрузочный электрод является электрически связанным с источником защитного тока, при этом нагрузочный электрод действует как защитный электрод. Такой вариант осуществления обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что не требуется дополнительного электрода для обеспечения улучшенной катодной защиты в соответствии с вариантами осуществления раскрытой здесь сущности изобретения. Однако, в соответствии с другими вариантами осуществления, может быть обеспечен отдельный защитный электрод, который отличается от нагрузочного электрода.

В соответствии с другим вариантом осуществления, источник защитного тока содержит резистор, электрически подсоединенный между нагрузочным электродом и электропроводной частью поверхности. Например, в другом варианте осуществления, источник защитного тока состоит из резистора, электрически подсоединенного между нагрузочным электродом и электропроводной частью поверхности.

Таким образом, нагрузочный ток естественным образом пропорционален току, протекающему через нагрузочный электрод.

В соответствии с другим вариантом осуществления, источник защитного тока является управляемым источником тока. Например, в соответствии с вариантом осуществления, источник защитного тока содержит преобразователь, получающий электрическую мощность от нагрузочного электрода и обеспечивающий в ответ на это преобразованную мощность, генерирующую защитный ток. Например, в другом варианте осуществления, где ток электрической нагрузки является переменным током, преобразователь может содержать трансформатор для трансформирования части мощности, обеспеченной источником электрической нагрузки, в трансформированную мощность переменного тока (АС), и выпрямитель для выпрямления трансформированной мощности, чтобы тем самым обеспечить мощность постоянного тока (DC), которая в основном пропорциональна электрическому нагрузочному току и которая вводится в электропроводную часть поверхности, чтобы тем самым улучшить устойчивость к коррозии электропроводной части поверхности.

В соответствии с вариантами осуществления раскрытой здесь сущности изобретения, между нагрузочным электродом и источником защитного тока электрически подсоединен диод. Если нагрузочный ток является АС током, диод обеспечивает то, что только ток, протекающий в корректном направлении, выдается в электропроводную часть поверхности.

Согласно другому варианту осуществления, устройство дополнительно содержит источник нагрузочного тока, связанный с нагрузочным электродом, и дополнительный нагрузочный электрод, связанный с источником нагрузочного тока. Например, в таком варианте осуществления, имеющем два нагрузочных электрода, связанных с источником нагрузочного тока, в соответствии с вариантами осуществления раскрытой здесь сущности изобретения, может быть обеспечено устройство для передачи сигналов в проводящую жидкость.

При этом, в общем, электропроводная жидкость может быть водой, например морской водой или пресной водой.

В соответствии с другими вариантами осуществления, вместо электрического связывания источника защитного тока с нагрузочным электродом, источник защитного тока может быть также электрически связан с источником нагрузочного тока. В соответствии с другими вариантами осуществления, источник защитного тока может быть независимым источником тока, уровень тока которого, однако, связан так, чтобы изменяться в соответствии с изменениями в нагрузочном токе. Например, в таких вариантах осуществления датчик нагрузочного тока может быть обеспечен для восприятия уровня нагрузочного тока, который затем может использоваться в качестве ввода для контроллера для управления источником защитного тока.

Электропроводная часть поверхности устройства, как описано здесь со ссылкой на варианты осуществления раскрытой здесь сущности изобретения, может быть частью поверхности корпуса устройства. Согласно другому варианту осуществления, проводящая часть поверхности является всей поверхностью корпуса устройства. Согласно еще одному варианту осуществления, устройство является подводным устройством, которое предназначено для работы ниже уровня моря.

Согласно второму аспекту раскрытой здесь сущности изобретения, предложен способ работы устройства, имеющего электропроводную часть поверхности, предусмотренную для погружения в электропроводную жидкость, при этом способ содержит подачу электрического нагрузочного тока в электропроводную жидкость; и изменение защитного тока в ответ на изменение в нагрузочном токе, причем защитный ток протекает между электропроводной частью поверхности и электродом, действующим как защитный электрод.

В соответствии с вариантом осуществления второго аспекта, способ содержит признаки или обеспечивает функции, как это соответственно описано для первого аспекта.

Согласно третьему аспекту раскрытой здесь сущности изобретения, предложена компьютерная программа для управления физическим объектом, а именно защитным током, причем компьютерная программа адаптирована для того, чтобы при исполнении процессором данных управлять способом, как описано во втором аспекте или его варианте осуществления.

Как используется здесь, ссылка на компьютерную программу подразумевается эквивалентной ссылке на программный элемент и/или считываемый компьютером носитель, содержащий инструкции для управления компьютерной системой, чтобы координировать рабочие характеристики вышеописанного способа.

Компьютерная программа может быть реализована как считываемый компьютером код инструкций посредством использования любого подходящего языка программирования, такого как, например, JAVA, C++, и может быть сохранена на считываемом компьютером носителе (съемном диске, энергозависимой или энергонезависимой памяти, встроенной памяти/процессоре и т.д.). Код инструкций действует, чтобы программировать компьютер или любое другое программируемое устройство, чтобы выполнять предназначенные функции. Компьютерная программа может быть доступна из сети, такой как всемирная паутина (World Wide Web), откуда она может быть загружена.

Изобретение может быть реализовано посредством компьютерной программы или программного обеспечения. Однако изобретение также может быть реализовано посредством одной или более специализированных электронных схем или аппаратных средств. Кроме того, изобретение также может быть реализовано в гибридной форме, то есть в комбинации модулей программного обеспечения и модулей аппаратных средств.

Выше было описано, и ниже будут описаны примерные варианты осуществления сущности изобретения, раскрытой здесь, со ссылками на устройство и способ функционирования устройства. Следует отметить, что также возможна, разумеется, любая комбинация признаков, относящихся к различным аспектам раскрытой здесь сущности изобретения. В частности, некоторые варианты осуществления описаны со ссылками на варианты осуществления типа устройства, в то время как другие варианты осуществления описаны со ссылкой на варианты осуществления типа способа. Однако специалист в данной области техники, на основе изложенного выше и представленного ниже описания, поймет, что, если не указано иное, в дополнение к любой комбинации признаков, принадлежащей одному аспекту, также любая комбинация между признаками, относящимися к различным аспектам или вариантам осуществления, например, даже между признаками вариантов осуществления типа устройства и признаками вариантов осуществления типа способа, рассматривается как раскрытая в настоящей заявке.

Аспекты и варианты осуществления, определенные выше, и другие аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения очевидны из примеров, которые будут описаны далее и пояснены со ссылками на чертежи, но которыми изобретение не ограничивается.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - источник сигнала в соответствии с вариантами осуществления раскрытой здесь сущности изобретения,

Фиг. 2 - другой источник сигнала в соответствии с вариантами осуществления раскрытой здесь сущности изобретения.

Описание предпочтительных вариантов

Иллюстрация на чертежах является схематичной. Следует отметить, что на различных чертежах сходные или идентичные элементы снабжены одинаковыми ссылочными позициями или ссылочными позициями, которые отличаются от соответствующих ссылочных позиций только первой цифрой.

Фиг. 1 показывает источник 100 сигнала, имеющий электропроводную часть 102 поверхности. Электропроводная часть 102 поверхности является поверхностью корпуса 104 источника 100 сигнала. Корпус 104 герметично окружает другие компоненты источника 100 сигналов и тем самым обеспечивает возможность функционирования источника 100 сигнала ниже уровня жидкости (например, ниже уровня моря), который обозначен как 106 на фиг. 1. Поэтому поверхность 102 корпуса 104 сконфигурирована и предназначена для погружения в электропроводную жидкость 107, такую как вода, например в морскую воду.

В соответствии с вариантом осуществления, источник 100 сигналов содержит первый нагрузочный электрод 108 и второй нагрузочный электрод 110. Нагрузочные электроды 108, 110 расположены на некотором расстоянии относительно друг друга, в зависимости от применения.

В соответствии с вариантом осуществления, где источник 100 сигналов сконфигурирован для подачи сигналов в воду 107, нагрузочные электроды 108, 110 могут также упоминаться как антенные электроды.

В соответствии с вариантом осуществления раскрытой здесь сущности изобретения, два нагрузочных электрода 108, 110 также служат в качестве защитных электродов, электрически связанных с источником 112 защитного тока. Источник 112 защитного тока электрически связан с электропроводной частью 102 поверхности, например, посредством электрической линии 114. В соответствии с другими вариантами осуществления, предусмотрены один или более отдельных защитных электродов, электрически связанных с источником 112 защитного тока.

Источник 100 сигналов дополнительно содержит источник 116 нагрузочного тока, который в одном варианте осуществления является источником АС тока. Источник 116 нагрузочного тока имеет два выходных вывода 118, 120, из которых первый выходной терминал 118 связан с первым нагрузочным электродом 108, а второй выходной терминал 120 связан со вторым нагрузочным электродом 110. Электрическая связь между выходными выводами 118, 120 источника 116 нагрузочного тока и нагрузочными электродами 108, 110 может быть выполнена посредством любых подходящих средств, например, посредством электрических линий 122, 124. В соответствии с другим вариантом осуществления, источник 112 защитного тока электрически подсоединен между каждым из нагрузочных электродов 108, 110 и электропроводной частью 102 поверхности, как показано на фиг. 1.

В соответствии с вариантом осуществления, путь 126 тока между первым нагрузочным электродом 108 и источником 112 защитного тока содержит первый диод 128. Аналогичным образом, путь 130 тока между вторым нагрузочным электродом 110 и источником 112 защитного тока содержит второй диод 132. Диоды 128, 132 обеспечивают то, что только защитный ток с корректной полярностью подается в электропроводную часть 102 поверхности. В соответствии с вариантом осуществления, полярность диодов 128, 132 по отношению к протеканию тока такова, что реализуется катодная защита электропроводной части 102 поверхности.

В соответствии с другим вариантом осуществления, источник 100 сигналов содержит контроллер 134 для управления источником 116 нагрузочного тока посредством управляющих сигналов 136. В соответствии с другим вариантом осуществления, контроллер 134 сконфигурирован для подачи управляющих сигналов 138 на источник 112 защитного тока, чтобы тем самым управлять источником 112 защитного тока, в соответствии с источником 116 нагрузочного тока. Посредством управляющих сигналов 138 контроллер 134 может конфигурироваться для активного управления защитным током, предоставляемым источником 112 защитного тока в электропроводную часть 102 поверхности. В качестве ввода питания источник 112 защитного тока может быть электрически связан с выходными терминалами генератора 116 нагрузочного тока. Согласно другим вариантам осуществления, отдельный контроллер (не показан на фиг. 1) предусмотрен для управления источником 112 защитного тока. Отдельный контроллер может быть обеспечен, подобно контроллеру 134, и может быть сконфигурирован для обеспечения функциональности, как описано в вариантах осуществления относительно источника защитного тока.

Согласно варианту осуществления, контроллер 134 сконфигурирован для изменения защитного тока так, чтобы монотонно увеличивать защитный ток при увеличении нагрузочного тока. Другими словами, в таком варианте осуществления защитный ток тем выше, чем выше нагрузочный ток. Согласно другому варианту осуществления, контроллер 134 сконфигурирован для изменения защитного тока так, чтобы монотонно увеличивать среднее значение защитного тока при увеличении нагрузочного тока. Согласно варианту осуществления, среднее значение защитного тока вычисляется путем усреднения защитного тока за предварительно определенный временной интервал. Например, в варианте осуществления временной интервал равен или больше, чем периодичность АС нагрузочного тока.

В соответствии с вариантом осуществления, контроллер 134 содержит процессорное устройство 139, имеющее по меньшей мере один процессор, для выполнения компьютерной программы, реализующей одну или более функций устройства 100, как описано здесь.

Согласно варианту осуществления, предусмотрен суммирующий узел 140, причем каждый нагрузочный электрод 108, 110 электрически связан с суммирующим узлом через диод, например, соответствующий диод 128, 132, чтобы выдавать DC ток (или соответствующее DC напряжение) в суммирующий узел 140, если ток, протекающий между нагрузочными электродами 108, 110, имеет корректную полярность. В варианте осуществления источник 112 защитного тока электрически подсоединен между суммирующим узлом 140 и электропроводной частью 102 поверхности.

В соответствии с вариантом осуществления, контроллер 134 содержит процессорное устройство, имеющее по меньшей мере один процессор для выполнения компьютерной программы, имеющей реализованные в ней модули программного обеспечения, реализующие аспекты и варианты осуществления раскрытой здесь сущности изобретения.

Фиг. 2 показывает источник 200 сигнала в соответствии с вариантами осуществления раскрытой здесь сущности изобретения.

Элементы источника 200 сигнала, которые подобны или идентичны элементам источника 100 сигнала, описанного со ссылкой на фиг. 1, снабжены теми же ссылочными позициями, и их описание здесь не повторяется. Вместо этого, ниже описываются различия между источником 100 сигнала по фиг. 1 и источником 200 сигнала по фиг. 2.

Контроллер 234 источника 200 сигнала предусмотрен только для управления источником 116 нагрузочного тока. В соответствии с вариантом осуществления, показанным на фиг. 2, источник 212 защитного тока источника 200 сигнала не требует активного управления, а вместо того является автономно управляемым, то есть управляется самостоятельно в зависимости от уровня нагрузочного тока, обеспечиваемого для нагрузочных электродов 108, 110. Например, в соответствии с вариантом осуществления, источник 212 защитного тока может содержать резистор или может состоять из резистора, как показано на фиг. 2. Например, резистор 212 может быть электрически подсоединен между нагрузочными электродами 108, 110 и электропроводной частью 102 поверхности. В частности, в соответствии с вариантом осуществления, показанным на фиг. 2, резистор 212 подсоединен в путь тока, продолжающийся между первым нагрузочным электродом 108 и электропроводной частью 102 поверхности и содержащий компоненты 126, 114 пути тока. В соответствии с другим вариантом осуществления, показанным на фиг. 2, резистор 212 подсоединен в путь тока, продолжающийся между вторым нагрузочным электродом 110 и электропроводной частью 102 поверхности и содержащий компоненты 130, 114 пути тока.

Подобно конфигурации по фиг. 1, предусмотрены диоды 128, 132, причем диоды подсоединены в компонент 126, 130 пути тока, продолжающийся между соответствующим электродом 108, 112 и резистором 212. Диоды 128, 132 обеспечивают то, что только ток корректного направления, т.е. ток, который служит для катодной защиты электропроводной части 102 поверхности, подается в электропроводную часть 102 поверхности.

Согласно варианту осуществления, предусмотрен суммирующий узел 140, причем каждый нагрузочный электрод электрически связан с суммирующим узлом через диод, например, соответствующий диод 128, 132, чтобы возбуждать ток через суммирующий узел, если ток, текущий между нагрузочными электродами 108, 110, имеет корректную полярность. В варианте осуществления резистор 212 электрически подсоединен между суммирующим узлом 140 и электропроводной частью 102 поверхности.

В соответствии с другим вариантом осуществления, вместо резистора может быть предусмотрен трансформатор. Посредством трансформатора уровень напряжения, а также уровень тока защитного тока, подаваемого в электропроводную часть поверхности, может регулироваться по отношению к уровню тока для нагрузочного тока, подаваемого в нагрузочные электроды 108, 110.

Источник сигнала, как показано на фиг. 2 и в конкретных вариантах осуществления раскрытой здесь сущности изобретения, которые не содержат активно управляемого источника защитного тока, такого как резистор 212 или трансформатор, имеют преимущество, состоящее в очень простой схеме устройства, снижают затраты и одновременно обеспечивают хорошую защиту от коррозии электропроводной части 102 поверхности, то есть поверхности корпуса 104.

В отношении сущности изобретения, описанной здесь, следует упомянуть, что, в принципе, варианты осуществления, ссылающиеся на источник сигнала, рассматриваются, как неявно раскрывающие устройство в целом, причем такое устройство содержит признаки, в соответствии с вариантами осуществления, описанными здесь в отношении источника сигнала.

Кроме того, следует отметить, что любой объект, раскрытый здесь, например, блок управления, не ограничен специальными компонентами, как раскрыто в некоторых вариантах осуществления. Напротив, раскрытая здесь сущность изобретения может быть реализована различными путями, имея признаки и компоненты в различных местоположениях в устройстве, при этом продолжая обеспечивать желательную функциональность.

В соответствии с вариантами осуществления изобретения, любой подходящий объект (например, компоненты, блоки и устройства), раскрытый здесь, например контроллер 134, по меньшей мере частично предоставлен в форме соответствующих компьютерных программ, которые позволяют процессорному устройству обеспечивать функциональность соответствующих объектов, как раскрыто здесь. Согласно варианту осуществления, контроллер 34 содержит процессорное устройство 139. Согласно другому варианту осуществления, контроллер 134 состоит из процессорного устройства, сконфигурированного с возможностью исполнения на нем компьютерной программы, причем компьютерная программа обеспечивает соответствующую функциональность контроллера 134, как описано здесь. Согласно другим вариантам осуществления, любой подходящий объект, раскрытый здесь, может быть предоставлен в аппаратных средствах. Согласно другим - гибридным - вариантам осуществления, некоторые объекты могут быть предоставлены в программном обеспечении, в то время как другие объекты предоставляются в аппаратных средствах.

Следует отметить, что любой объект, раскрытый здесь (например, компоненты, блоки и устройства), не ограничен специализированным объектом, как описано в некоторых вариантах осуществления. Напротив, раскрытая здесь сущность изобретения может быть реализована различными путями и с различной степенью детализации на уровне устройства, по-прежнему обеспечивая желательную функциональность. Далее, следует отметить, что в соответствии с вариантами осуществления, отдельный объект (например, модуль программного обеспечения, модуль аппаратных средств или гибридный модуль) может быть предоставлен для каждой из функций, описанных здесь. Согласно другим вариантам осуществления, объект (например, модуль программного обеспечения, модуль аппаратных средств или гибридный модуль (комбинированный программно/аппаратный модуль)) конфигурируется для обеспечения двух или более функций, как раскрыто здесь.

Следует отметить, что термин «содержащий» не исключает других элементов или этапов, и что указание единственного числа не исключает множественного числа. Также элементы, описанные в ассоциации с различными вариантами осуществления, могут быть скомбинированы. Следует также отметить, что ссылочные позиции в пунктах формулы изобретения не должны трактоваться как ограничивающие объем пунктов формулы изобретения.

Резюмируя приведенное выше описание вариантов осуществления настоящего изобретения, может быть установлено следующее.

Предложено устройство, содержащее электропроводную часть поверхности, предусмотренную для погружения в электропроводную жидкость. Предусмотрен по меньшей мере один нагрузочный электрод для подачи электрического нагрузочного тока в электропроводную жидкость. Кроме того, электрод, например, один или более из по меньшей мере одного нагрузочного электрода действует как защитный электрод. Источник защитного тока, например резистор, электрически связан с проводящей частью поверхности и с защитным электродом для обеспечения защитного тока, протекающего между проводящей частью поверхности и защитным электродом. Кроме того, источник защитного тока адаптирован для изменения защитного тока в ответ на изменение в нагрузочном токе.

Реферат

Изобретение относится к области катодной защиты металлических объектов от коррозии и может быть использовано для объектов, находящихся в контакте с электропроводной жидкостью. Устройство содержит антенный электрод для подачи электрического нагрузочного тока в электропроводную жидкость, защитный электрод, источник защитного тока, электрически связанный с проводящей частью поверхности и защитным электродом, при этом источник защитного тока выполнен с возможностью изменения защитного тока в ответ на изменение в нагрузочном токе. Способ включает подачу нагрузочного тока в электропроводную жидкость, изменение защитного тока в ответ на изменение в нагрузочном токе, причем защитный ток протекает между электропроводной частью поверхности и защитным электродом. Процессорное устройство содержит компьютерную программу для осуществления управления катодной защитой объекта указанным способом. Изобретение позволяет повысить эффективность коррозионной защиты. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула