Банк Рефератов - Датчики скорости коррозии как элементы АСУ общей системы мониторинга

Главная: Рефераты

Рефераты. Датчики скорости коррозии как элементы АСУ общей системы мониторинга

Рис. 4

1 - Объект

2 - Коррозионная среда

3 - Диэлектрическое покрытие

4 - Формирователь (датчик)

5 - Металлическая поверхность контролируемого объекта

6 - Преобразователь

Рис. 5

Рис.6

2,3 - Импедансные проводники арифметически связанных спиралей.

Рис.7 Контроль развития трещины

1- Контролируемый объект (труба)

3 - Изоляционное покрытие

5 - Металлическая поверхность объекта

Замедление поверхностной электромагнитной волны, возбуждаемой в формирователе электромагнитного поля, выражено в соответствии с условием:

где: n - замедление поверхностной волны

e0 - диэлектрическая проницаемость вакуума

щ - угловая частота

s - удельная проводимость изолирующего покрытия

e - относительное значение диэлектрической проницаемости изолирующего покрытия

j0 - мнимая единица

При расположении формирователя над зоной дефекта уменьшается ток на поверхности контролируемого объекта за счет увеличения пути возбуждаемого тока (рис.7) и при наличии дефектов глубиной, сравнимых с размерами сосредоточения поля поверхностной волны приводит к значительному увеличению фазовой постоянной то есть к увеличению замедления n.

Так как замедление n по определению равно отношению b/k, но для b видно, что при выполнении условия параметры e коррозионной среды недостаточны, чтобы повлиять на величину фазовой постоянной b, т.е. повлиять на замедление n поверхностной электромагнитной волны.

Датчики на основе измерения поляризационного сопротивления

К таким датчикам относится известный отечественный датчик - Моникор-1 - является первым прибором, давшим название серии приборов и оборудования. С помощью индикатора скорости коррозии Моникор-1 можно узнать в течение 1 минуты скорость коррозии в водной среде в момент измерения. Работа прибора основана на измерении поляризационного сопротивления (LPR - в зарубежной терминологии) при наложении на электроды датчика минимальной поляризации (до 10 мв) вблизи стационарного потенциала коррозии. Теоретически обосновано (Штерном и Гири), что при этом ток коррозии обратно пропорционален поляризационному сопротивлению. И согласно уравнению Тафеля

где б - коэффициент переноса, показывающий, какую часть от разности энергии иона в кристаллической решетке металла и электролита раствора составляет энергия активации его электрохимической реакции. - перенапряжение. Имеем зависимость основного параметра скорости коррозии - поляризационного тока от поляризационного сопротивления.

Диапазон измерений прибора: от 0,001 до 30,0 мм/год. Выбор поддиапазонов измерения и настройка происходят в автоматическом режиме. C октября 2003 года они стали оснащаться компенсатором омического сопротивления раствора.

Прибор подключается к промысловому датчику и производит измерения в автономном режиме, что позволяет выявлять отклонения в коррозионной агрессивности среды и защитной способности ингибиторов коррозии в течение всего периода автономной работы (более 1000 замеров при использовании батарейного питания). Изменения скорости коррозии во времени отображаются в табличном и графическом виде на компьютере.

Для прибора разработана программа приема данных, позволяющая импортировать данные, проводить их учет и анализ и может быть дополнена новыми возможностями. Программа позволяет экспортировать полученные данные в MS Excel и в текстовый файл формата csv. Экспортированные файлы с результатами измерений позволяют загружать полученные данные в программу "Экстра".

Наличие организованного таким образом постоянного контроля позволяет выявлять факторы, влияющие на коррозионный процесс, а также оптимально подбирать защитные дозировки ингибитора, следствием чего является сокращение производственных затрат на защиту коррозии. Опыт работы показывает, что сведения, получаемые при постоянном контроле гораздо достовернее информации о скорости коррозии при разовых замерах.

В 2003 году, на базе коррозиметров Моникор-2 планируется закончить работы по разработке системы автоматического управления производительностью дозировочных насосов по радиоканалу, основанных на обработке показаний отдаленных датчиков скорости коррозии. Методика проведения испытаний с помощью коррозиметров изложена в ГОСТ 9.514-99.

Датчики перколяционного типа

Эти датчики предназначены для контроля коррозии поверхности объекта под теплоизоляцией, железных арматур в монолитных блоках и т. п.

Датчик может производить как периодический или непрерывный контроль величины коррозии (утонения стенки за счет коррозии контролируемой поверхности) поверхности, на которую он установлен, в мм. Диапазон температур использования датчика лежит в пределах от минус 50 до 150 оС. Влажность и кислотность окружающей датчик среды не ограничивают его применение. Датчик состоит из текстолитовой пластины, на которую намотан провод из материала аналогичного материалу исследуемой поверхности.

Рис 8. Принципиальная схема перколяционных датчиков.

1. - Провод

2. - Балластное сопротивление

3. - Авометр

4. - Источник переменного тока

Диаметр и длина провода выбираются в зависимости от скорости коррозии и прибора, с помощью которого производятся измерения параметров датчика. По результатам измерения параметров датчика определяется величина коррозии, которая произошла на поверхности исследуемого объекта с момента установки датчика. Используя ток высокой частоты, в этом методе позволяет устранить составляющую (сопротивления) коррозионной среды. Методика обработки результатов измерения индивидуальна и зависит от материала исследуемого объекта, окружающей среды, температуры стенки объекта и окружающей среды. В некоторых случаях потребуются дополнительные исследования. Для внедрения описанной методики контроля требуются определенные затраты.

Датчики основанные на принципе измерения убыли (возрастания) массы образца - гравиметрический метод и электрического сопротивления

Эти датчики являются самыми простыми в исполнении и использовании, принципиальная схема этих датчиков изображена на рис. 7

Рис. 9 Принцип работы датчиков.

Принцип действия таких датчиков, основан на убыли (возрастания) массы образца или падения сопротивления. Достоинство этих датчиков - простота и дешевизна, но с другой стороны такие датчики менее точные, требует аппаратуры способной измерять малейшие изменения параметров. Используя эти датчики можно определить только среднюю скорость коррозии, что является крайне скудной информацией в общей системе мониторинга.

Ультразвуковые датчики

При неразрушающем контроле в нефттехимической отрасли промышленности часто требуется выявление и картографирование коррозионных поражений. И здесь хорошо зарекомендовали себя ультразвуковые системы коррозионного мониторинга. Они используется в системе диагностического контроля для обслуживания локальных участков конструкции характеризующихся интенсивным износом и высокой вероятностью появления усталостных трещин.

Рис 10. Схема ультразвуковой установки.

Принцип этих датчиков основан на отражении ультразвуковых волн от исследуемой поверхности, изменении их амплитуды и сдвига фаз исходящей и отраженной волн в зависимости от толщины образца сдвиг фаз разный, этот способ позволяет зафиксировать даже незначительное изменение толщины, локализованные очаги питтинговой коррозии и участки межкристаллической коррозии.

Дефектоскоп MS 5800 может быть использован с различными датчиками и сканерами для картографирования коррозии.

Несколько ручных датчиков скрепленных вместе представляют собой простое и эффективное решение для контроля днищ резервуаров, сосудов давления, труб и т.п.

Автоматические сканеры такие как ROVER и TRAKER, с ультразвуковым дефектоскопом µTomoscan могут использоваться для автоматического контроля стенок резервуаров и других аналогичных объектов для получения точных данных о механических свойствах объектов.

Картографирование коррозии труб с помощью ультразвуковых фазированных решеток.

Картографирование коррозии труб обычно производится вращающимися ультразвуковыми датчиками. Для обнаружения питтинговой коррозии датчики должны перемещеться довольно медленно обычно 25 или 50 мм в секунду. R/D Tech разработала систему с фазированными решетками, которая позволяет увеличить скорость контроля до 300 мм в секунду, т.е. десятикратное увеличение скорости. Эта система построена на основе датчика с фазированной решеткой, который использует зеркало для отражения луча, так чтобы питтинговая коррозия в стенке трубы попадала под правильным углом.

В настоящее время автоматический ультрозвуковой контроль все больше заменяет ручное обследование. Автоматический контроль существенно более надежен и позволяет повторно воспроизводить результаты контроля, а так же позволяет записывать полученные данные для последующего анализа.

Гарантируются 100% покрытие поверхности контроля; повторяемость, снижение субъективности результатов контроля

Точность оценки дефектов

Многоканальное обследование

Получение видов с верху и с боку; наложение изображений

Вывод отчетов, архивирование информации и анализ результатов

Возможность наблюдения роста дефектов от одного обследования до другого

Интерпретация данных с помощью компьютера

Таблицы дефектов и отчеты

Рис. 11 Автоматическая система ультразвукового мониторинга.

ОБОСНОВАННОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ АСУ КОНТРОЛЯ КОРРОЗИИ

В связи с большими сроками эксплуатации конструкций и возрастающей с каждым годом интенсивностью отказов, связанных с образованием в металле эксплуатационных дефектов в виде коррозионного и эрозионного износа стенок, несплошностей, расслоений и трещин, использование традиционных дискретных методов обследования становится неэффективным из-за большой трудоемкости, несвоевременности и локальности данных способов обследования.

Радикальным способом обеспечения необходимого уровня эксплуатационной надежности конструкций является применение системы непрерывного слежения (мониторинга) за техническим состоянием в процессе эксплуатации на основе акустико-эмиссионного метода, различных методов неразрушающего контроля и методов экспериментальной оценки напряженно-деформированного состояния.

Основные причины организации систем диагностического мониторинга на объектах:

отсутствие доступа и затрудненный доступ к объекту;

высокие скорости роста эксплуатационных дефектов в конструкции;

катастрофические последствия от разрушения объекта.

Основные цели организации систем диагностического мониторинга на объектах:

своевременное обнаружение дефектов;

сбор, хранение и анализ данных технического диагностирования и прогнозирование изменения технического состояния объектов во времени;

автоматизация технического диагностирования и устранение человеческого фактора в оценке результатов диагностирования.

Основные этапы организации систем диагностического мониторинга на объектах:

определение нагрузок, действующих на объект и оценка типов эксплуатационных дефектов;

оценка доступа в процессе эксплуатации и выбор используемых методов неразрушающего контроля (НК);

разработка структурной схемы аппаратуры диагностического мониторинга;

разработка способов обеспечения эксплуатационной надежности диагностического комплекса в течение заданного интервала времени;

разработка критериев повреждаемости объекта и мероприятий по принятию решений о его дальнейшей эксплуатации.

Предпочтительными для диагностического мониторинга являются объекты, которые обладают следующими эксплуатационными параметрами:

1. Высокие скорости роста эксплуатационных дефектов и как следствие малая долговечность конструкции до ее полного разрушения

2. Последствия от разрушения конструкции, приводят к большим материальным потерям и значительному риску для обслуживающего персонала.

3. Отсутствует или затруднен доступ к объекту в процессе эксплуатации.

4. Значительный объем дискретного контроля, сопровождающийся значительными простоями и снижением достоверности контроля.

Сказанное выше полностью включается в рамки химической и нефтехимической промышленности, поэтому использования датчиков коррозионного мониторинга в настоящий момент является неотъемлемой частью, любой автоматической системы управления химического предприятия.

ЛИТЕРАТУРА

1. В.В.Ремизов, А.Д.Седых, Э.Л.Вольский, Б.Б.Куликов, П.М.Ломако. Основные направления научно-технической политики РАО «Газпром» М. Газовая промышленность, №5, 1998г.

2. Ю.Н.Пчельников. Исследование замедляющих систем в устройствах народного хозяйствах. М. Электронная техника, СВЧ техника, №6, 1992г.

3. Патент № 2120121. Способ обнаружения и контроля развития дефектов на металлических поверхностях объектов.

4. Ю.Н.Пчельников, А.И.Гриценко, Р.М.Дымшиц, Г.М.Федичкин, А.Д.Сулимин, З.Т.Галиуллин, С.В.Карпов, В.Д.Сулимин.

Страницы: 1, 2