Автоматизированная система коррозионного мониторинга

Коррозия (позднелат. corrosio — разъедание, от лат. corrodo — грызу) — разрушение металлов вследствие химического или электрохимического взаимодействия с коррозионной средой. Коррозию классифицируют ио нескольким признакам:

• — геометрическому характеру коррозионных разрушений, например, сплошная, подповерхностная, межкристаллическая, избирательная и т. д.;
• — характеру взаимодействия металла со средой — химическая, протекающая в средах, не проводящих электрический ток (газы, нефть и т. д.) и электрохимическая, т. е. в водных растворах электролитов;
• — типу коррозионной среды, например, атмосферная, газовая;
• — характеру дополнительных воздействий, которым подвергается металл одновременно с действием коррозионной среды, например, коррозия под напряжением, коррозия при трении, контактная коррозия и т. д.

Автоматизированная система коррозионного мониторинга создана в рамках построения систем для контроля опасных производственных объектов, она служит для контроля и регулирования скорости протекания коррозионных процессов и оптимизации подачи химических реагентов, применяемых при защите оборудования от внутренней коррозии.

Функциональная схема комплексного коррозионного мониторинга на нефтяных месторождениях и нефтеперерабатывающих предприятиях показана на рис. 15.16.

Назначение системы коррозионного мониторинга:

• — оптимизация подачи химических реагентов при защите оборудования от внутренней коррозии;
• — своевременная реакция на изменение коррозионной активности;
• — накопление данных для последующего анализа и долговременного прогнозирования коррозионного износа оборудования;

Рис. 15.16. Функциональная схема коррозионного мониторинга: а — на нефтяных месторождениях;

• 6- на предприятиях нефтепереработки
• — автоматизация защиты оборудования от внутренней коррозии и снижение роли человеческого фактора в оценке результатов коррозионного мониторинга.

Автоматизированная система коррозионного мониторинга функционально состоит из трёх основных частей: измерительной, вычислительной и исполнительной.

Измерительная часть, как правило, включает в себя датчики коррозии, датчики контроля pH, купоны (образцы-свидетели), расходомеры и ИП.

Вычислительная часть реализуется в центральной вычислительной станции.

Исполнительная часть состоит из автоматических регуляторов дозировочных насосов, насосов и форсунок для подачи реагентов.

Структурная схема коррозионного мониторинга зависит от индивидуальных особенностей объекта и стоящих задач, как правило, в неё входят:

— датчики коррозии — ПИП, предназначенные для измерения скорости коррозии методом электрического сопротивления (рис. 15.17) или линейной поляризации (рис. 15.18);

Рис. 15.17. Датчик скорости измерения коррозии.

Рис. 15.18. Монтаж датчика pH (а) и вторичного прибора (б).

• — ИП, подключаемые к датчикам коррозии. Они служат для измерения показаний датчика коррозии и их дальнейшей передачи по стандартным интерфейсам в аналоговом или цифровом виде;
• — комплексы измерения pH — устройства, предназначенные для контроля технологического процесса, измерения и управления исполнительным оборудованием;
• — pH датчики, измеряющие уровень pH в водной фазе, в том числе и в технологических растворах с агрессивными свойствами;
• — автоматические регуляторы дозировочного насоса (рис. 15.19). Это электронный блок управления дозировочным насосом, позволяющий регулировать подачу химических реагентов антикоррозионной защиты;
• — дозировочные насосы — электрические насосы, обеспечивающие подачу химических реагентов антикоррозионной защиты.

Система коррозионного мониторинга позволяет:

• — прогнозировать текущее коррозионное состояние объекта контроля;
• — измерять скорость коррозии и отображать полученные результаты в режиме реального времени:
• — получать данные о неравномерной коррозии;
• — определять параметры протекающих коррозионных процессов и их статистические оценки;
• — управлять режимами работы автоматических регуляторов дозировочных насосов и уровнем дозирования химических реагентов;
• — осуществлять интеграцию с существующей на предприятии компьютерной сетью и диспетчерскими пунктами для повышения оперативности реакции в чрезвычайных ситуациях.

Рис. 15.19. Автоматический регулятор дозировочного насоса

Система комплексного диагностического и коррозионного мониторинга реализована как распределённая система сбора и обработки диагностических данных и состоит из центральной вычислительной станции, коммутационных шкафов гальванической развязки и подачи питания, модулей управления, измерения и коммутации, концентраторов и набора цифровых многофункциональных измерительных модулей во взрывозащищённом исполнении.

Центральная вычислительная станция (рис. 15.20) обеспечивает накопление и полный анализ всех полученных данных, их отображение, принятие решения и формирование управляющих команд для многофункциональных измерительных модулей и исполнительного оборудования.

Рис. 15.20. Центральная вычислительная станция.

Коммутационный шкаф — устройство, предназначенное для питания и гальванической развязки концентраторов и измерительных линий. Он осуществляет гальваническую развязку между напряжением переменного тока 220 В 50 Гц и напряжением постоянного тока 48 В, а также оптронную гальваническую развязку в каналах передачи данных.

Модуль управления, измерения и коммутации (рис. 15.21) предназначен для измерения поступающих с датчиков аналоговых сигналов, формирования аналоговых сигналов управления для исполнительных устройств и переключения (коммутации) измерительных и исполнительных цепей. Конструктивно модуль представляет собой держатель с установленной несущей (материнской) платой, в слоты которой устанавливают платы нескольких каналов:

• — измерительный канал токовой петли для регистрации медленно меняющихся параметров от первичных или вторичных ИП, оснащенных токовым выходом 4−20 мА;
• — управляющий канал токовой петли для управления различными устройствами, оснащёнными токовым входом управления 4−20 мА;
• — коммутационный канал, обеспечивающий переключение внешних цепей с помощью реле по заданному алгоритму.

Рис. 15.21. Модуль управления, измерения и коммутации

Измерительная линия (линия каскадирования) (рис. 15.22) — канал управления, синхронизации, передачи данных и подачи питания, обеспечивающий подключение многофункциональных измерительных модулей к концентратору.

Рис. 15.22. Измерительная линия (линия каскадирования).

Концентратор — взрывозащищённое коммуникационное устройство, обеспечивающее поддержку нескольких измерительных линий для подключения многофункциональных измерительных модулей и оснащённое скоростным цифровым коммуникационным каналом (Ethernet) для связи с центральной вычислительной станцией.

Многофункциональный измерительный модуль (рис. 15.23).

— устройство, обеспечивающее гальваническую развязку измерительных каналов, приём аналоговых сигналов с диагностических и параметрических датчиков, преобразование их в цифровую форму и последующую обработку.

Каждый модуль может содержать комбинацию до трёх любых блоков измерения или формирования сигналов управления для исполнительного оборудования:

• — канал для регистрации акустических волн. Этот канал содержит аналоговые и цифровые частотные фильтры, усилитель, АЦП, цифровой компаратор амплитуды, вычислительные устройства для расчёта характеристик акустических сигналов;
• — измерительный канал токовой петли для регистрации медленно меняющихся параметров от первичных или вторичных преобразователей, оснащённых токовым выходом 4−20 мА;
• — управляющий канал токовой петли для управления различными устройствами, оснащёнными токовым входом управления 4−20 мА;
• — канал мостового измерителя для измерения отклонения сопротивления в плечах резистивного мостового датчика от установленного первоначально значения.

Рис. 15.23. Многофункциональный измерительный модуль

Система коррозионного мониторинга отличается простотой обслуживания, высокой надёжностью и длительным сроком службы.