Заглублённые магистральные трубопроводы защищены от коррозии катодной защитой (КЗ) наложенным током, и современные стандарты всё чаще ожидают, что эта защита контролируется дистанционно. Блок дистанционного мониторинга (RMU) измеряет переменное и постоянное напряжение и ток выпрямителя, потенциал «труба–земля», шунты и токи перемычек, синхронизирует глобальные кампании по отключению КЗ через GPS и передаёт данные по сотовой сети или спутнику с объектов, часто не имеющих сетевого электроснабжения. Питание такого прибора от небольшой солнечной панели и перезаряжаемого буфера — где герметичный никель-металлгидрид имеет конкретные преимущества — и есть тема настоящей статьи.
ISO 15589-1:2015 регламентирует катодную защиту заглублённой трубопроводной стали на суше и в действующей редакции признаёт дистанционный мониторинг как опцию для отслеживания параметров КЗ; EN 12954 устанавливает общие принципы КЗ, EN 13509 — методы измерений и критерии, а NACE SP0169 (сегодня часть семейства стандартов AMPP) — контроль внешней коррозии. Вместе они определяют, что блок RMU должен измерять — выход выпрямителя, потенциал «труба–земля» относительно электрода сравнения, ток через шунты и перемычки — и как эти показания интерпретируются.
Коммерческие блоки RMU, такие как MOBILTEX RMU1 и спутниковые устройства в стиле Bullhorn, рассчитаны на многолетний срок службы батареи (типичный интервал замены около пяти лет для несолярного блока), тогда как гнёзда продуктов на солнечной энергии поддерживают непрерывный мониторинг, сочетая панель с перезаряжаемым буфером. Прибор удалён, подвержен непогоде и его крайне сложно обслужить на месте, что делает надёжность электропитания вопросом противо-коррозионной безопасности, а не просто удобством.
Первая анимированная иллюстрация отображает ток блока RMU в течение суток. С периодичностью от пятнадцати минут до часа он просыпается и запитывает несколько аналоговых каналов — потенциал электрода сравнения, постоянные напряжение и ток, иногда переменные помехи — измерение длится секунды при токах в миллиамперы. Для кампаний синхронного отключения он получает координаты GPS (событие длительностью в секунды с относительно высоким током, которое каждый блок RMU на трубопроводе выполняет в один и тот же момент), управляет реле отключения и фиксирует потенциал instant-off. Затем он передаёт данные по сотовой сети или, на удалённой полосе отвода, по спутнику — высокоточный всплеск, особенно для спутника, который может потреблять импульс амперного уровня во время передачи.
Солнечная установка заряжает буфер в светлое время суток, а несолярный блок полностью зависит от первичной батареи, рассчитанной на годы. В обоих случаях мгновенные пики — GPS, реле, усилитель мощности спутникового передатчика (PA) — намного выше долгосрочного среднего и задают требование к импульсу.
Вторая иллюстрация показывает автономность в зависимости от размера буфера для сотовых и спутниковых отчётов: поскольку каждый спутниковый сеанс затратен по энергии, первичная батарея без солнца вынуждена редко выходить на связь, тогда как солнечная панель с достаточным перезаряжаемым буфером поддерживает частые синхронные кампании и многоканальную запись с запасом на несколько дней на пасмурную зимнюю погоду. Буфер должен принимать нерегулярный заряд, удерживать запас в облачные дни и по требованию выдавать спутниковый импульс амперного уровня.
Герметичный NiMH хорошо подходит: он заряжается от случая к случаю от небольшой панели, выдаёт большой импульсный ток с пологой низкоомной площадки, ежедневно циклируется годами в течение всего срока службы прибора, надёжно разряжается на морозе северной полосы отвода трубопровода и использует водную химию, которая безопасна в герметичном, подверженном непогоде корпусе, без бремени терморегулирования.
Детальные кампании КЗ по методам близких интервалов и instant-off требуют, чтобы каждый выпрямитель и каждый блок RMU вдоль трубопровода прервали ток КЗ в точно тот же синхронизированный по GPS момент, дабы потенциал «труба–земля» instant-off можно было измерить без омического падения IR. Это означает, что каждый блок RMU должен проснуться, получить координаты GPS, быть готовым в синхронизированную секунду, управлять своим реле и измерять — одновременно, независимо от того, когда он последний раз видел солнце. Поэтому буфер обязан гарантировать импульс GPS плюс реле плюс измерение на рассвете после нескольких облачных дней и на морозе.
Это требование импульсной мощности поверх требования к запасу энергии, и оно наказывает любую химию, проседающую под нагрузкой: неудачная фиксация GPS или проседающее реле в синхронизированный момент создают разрыв в противо-коррозионной кампании, который может быть обнаружен только при следующем выезде на объект.
Выбор радиоканала меняет схему питания. Сотовые модули подключаются на секунды при токах в несколько сотен миллиампер и эффективны при наличии покрытия; спутниковые терминалы (для линий через пустыню, тундру или лес без сотового покрытия) передают более короткие, но гораздо более высокоточные всплески и нуждаются в чистом, жёстком питании, чтобы завершить сеанс. Низкое внутреннее сопротивление NiMH особенно ценно в спутниковом случае, где высокоомная первичная ячейка может не завершить передачу при низкой температуре.
Где есть сетевое питание на насосной станции или выпрямительном посту, пакет NiMH действует как готовый к буферному заряду DC-UPS, который переживает пропадание сети и поддерживает запись и аварийную сигнализацию RMU; автономно он служит описанным выше солнечным буфером.
Проектное задание фиксирует число аналоговых каналов и время возбуждения, интервал измерений, требуется ли синхронное по GPS отключение и как часто, профиль сотового или спутникового радиоканала и пиковый ток, мощность солнечной панели и требуемые дни автономности, а также температурный диапазон объекта. Статья B превращает это в энергетический бюджет и расчёт буфера; статья C сопоставляет конструкцию со стандартами КЗ, экологией и доказательствами на уровне ячеек.
Weijiang Power производит герметичные никель-металлгидридные ячейки и совместимые с солнцем буферные пакеты для блоков дистанционного мониторинга катодной защиты и телеметрии трубопроводов. Пришлите нам число аналоговых каналов, профиль сотового или спутникового радиоканала, требование к синхронизации GPS, размер солнечной панели и температурный диапазон удалённого объекта, и наши инженеры спроектируют сварной, широкотемпературный NiMH-буфер с управлением зарядом и защитой. Форматы смотрите на странице продуктов.
