Контрольно-измерительный пункт (КИП) — это стойка с клеммной панелью над подземным трубопроводом. Через неё измеряют потенциалы и токи системы электрохимической защиты и коммутируют её цепи, не раскапывая трубу. Коррозионный мониторинг — те же измерения, но постоянные: их делает автоматика в самом пункте и передаёт в станцию катодной защиты или в систему телемеханики. В статье разбираем, где ставят КИП, что в нём измеряют и когда ручных обходов уже недостаточно.
Что такое КИП и для чего он нужен
Станция катодной защиты знает о трубе только то, что ей сообщают. Сама она видит свой выходной ток и напряжение, а защищённость трубопровода в километре от неё для станции неизвестна. Эту информацию дают контрольно-измерительные пункты. Без них защиту нельзя ни настроить, ни понять, что она перестала работать.
У пункта несколько задач. Он обозначает трассу: стойку с цветным колпаком и километровым знаком видно с дороги, а при земляных работах это первое предупреждение, что внизу труба. Он даёт точку для измерений: к клеммам выведены провода от трубы, от электрода сравнения, от соседних сооружений. И он служит узлом коммутации: в нём ставят перемычки между сооружениями, шунты для измерения тока, подключают датчики и блоки.
Где устанавливают КИП на трубопроводе
Места установки определяет проект по ГОСТ 9.602 и отраслевым нормам. Обычно пункты ставят в точках дренажа станций катодной защиты, на пересечениях с другими трубопроводами, кабелями и железными дорогами, у переходов через водные преграды и автодороги, на границах участков с разными условиями прокладки и через заданные интервалы вдоль трассы. На объектах с блуждающими токами пунктов больше: там нужно видеть, где ток входит в трубу и где выходит.
Что измеряют в контрольно-измерительном пункте
Основной параметр — потенциал трубы относительно электрода сравнения, чаще всего медно-сульфатного. По нему судят, защищён ли участок. Кроме потенциала в КИП измеряют:
- ток в трубопроводе, по падению напряжения на шунте или на участке трубы;
- ток анодного заземления, если пункт стоит у станции;
- токи в перемычках между сооружениями на узлах совместной защиты;
- скорость и глубину коррозии по датчикам, заложенным рядом с трубой;
- сопротивление цепи «труба — электрод», по которому видно состояние покрытия и контакта.
Суммарный и поляризационный потенциал: зачем нужен вспомогательный электрод
Прибор между трубой и электродом сравнения на поверхности показывает суммарный потенциал. В нём есть омическая составляющая, падение напряжения в грунте от тока защиты. Истинное состояние металла отражает поляризационный потенциал, без этой составляющей. Подробнее об этом мы писали в статье о катодной защите трубопроводов.
Чтобы измерить поляризационный потенциал, в КИП заводят вспомогательный электрод: пластину из той же стали, что и труба, закопанную рядом с ней. В рабочем состоянии электрод соединён с трубой и поляризуется вместе с ней. В момент измерения его отключают, омическая составляющая исчезает, и прибор показывает потенциал металла. Если в проекте нет вспомогательных электродов, поляризационный потенциал на трассе измерить не получится, и защиту придётся настраивать по суммарному.
Конструкция КИП: стойка, панель, колпак
Типовой пункт — это стойка высотой 2,4–3,0 м, заглублённая в грунт не менее чем на 0,7 или 1,2 м, с клеммной панелью в верхней части и сигнальным колпаком. Стойки бывают треугольного сечения (Т1) и квадратного (Т2), у стойки Т2В квадратное сечение и колпак системы «винчестер». Ширина грани 180 или 200 мм, масса не более 20 кг, так что стойку ставят вручную.
Панель комплектуют сигнальными и силовыми клеммами, обычно от 0 до 24 каждых, газоразрядниками для защиты от перенапряжений, шунтами 75 мВ разного номинала. Колпак делают жёлтым, красным, синим или зелёным, чтобы по цвету различать сооружения. Для болот и слабых грунтов предусматривают устройство крепления, иначе стойку со временем поведёт.
Исполнения КИП-ВЕКТРУМ®: КП, БКМ, БСЗ, УКТ
Одна и та же стойка несёт разное оборудование в зависимости от точки трассы. У КИП-ВЕКТРУМ® четыре исполнения.
- КИП-ВЕКТРУМ.КП — с клеммной панелью. Для ручных измерений и коммутации.
- КИП-ВЕКТРУМ.БКМ — с блоком коррозионного мониторинга. Измеряет параметры сам и передаёт их в станцию.
- КИП-ВЕКТРУМ.БСЗ — с блоком совместной защиты. Для узлов, где несколько сооружений защищают от одной станции с раздельной регулировкой тока по каналам.
- КИП-ВЕКТРУМ.УКТ — с устройством контроля тока анодных заземлителей. Шунты по числу заземлителей и ток на каждом.
В обозначении по карте заказа указывают тип встраиваемого устройства с его параметрами, сечение стойки, цвет колпака, число сигнальных и силовых клемм, километровый знак и устройство крепления с диаметром трубы и высотой стойки. Например, у БКМ уточняют тип датчика скорости коррозии, у БСЗ число каналов и ток каждого.
Коррозионный мониторинг: чем он лучше обходов
Классическая схема контроля — обход трассы с прибором и переносным электродом. Она работает, но даёт одну точку раз в несколько месяцев. За это время многое меняется. Зимой грунт промерзает, и его сопротивление растёт. Рядом пускают новую железнодорожную линию, и появляются блуждающие токи. Стареет покрытие, и трубе нужно больше тока. Если потенциал вышел из защитной зоны через неделю после обхода, узнают об этом на следующем.
Коррозионный мониторинг заменяет редкие замеры постоянными. Блок в контрольно-измерительном пункте измеряет потенциалы и ток поляризации по расписанию, хранит результаты и передаёт их дальше. Отклонение видно в тот же день, а история измерений показывает, как ведёт себя участок по сезонам.
Блок коррозионного мониторинга БКМ: что он измеряет
Блок БКМ ставится в КИП-ВЕКТРУМ.БКМ и работает от постоянного напряжения 9,5–14 В. Он измеряет:
- поляризационный и суммарный потенциал в диапазоне от минус 4 до плюс 4 В с разрешением 1 мВ;
- ток поляризации вспомогательного электрода от минус 10 до плюс 10 мА;
- активное сопротивление до 15 Ом;
- скорость и глубину коррозии по датчикам БПИ-2, ИКП или ССК.
Данные уходят по интерфейсу RS-485 в станцию катодной защиты или в систему телемеханики. Блок контролирует и состояние контактного датчика, а по светодиодам на корпусе видно, идёт ли измерение и есть ли питание.
Как данные попадают в станцию и телемеханику
КИП с блоком мониторинга связан со станцией катодной защиты по проводной линии RS-485 или по радиоканалу УКВ с топологией MESH. Радиоканал удобен на протяжённых трассах: пункты передают данные друг через друга, и кабель тянуть не нужно. Станция СКЗ-ВЕКТРУМ® опрашивает до 100 пунктов, десять лучей по десять КИП, и передаёт их данные в систему телемеханики вместе со своими.
У такой связки есть важное следствие. Станция получает поляризационный потенциал прямо с трубы и может стабилизировать именно его, подстраивая ток автоматически. Защита держится на заданном уровне при сезонных изменениях грунта без ручной перенастройки, а диспетчер видит на одном экране и станцию, и трассу.
Что учесть при проектировании КИП
Первый вопрос — в каких точках хватит ручного контроля, а где нужен постоянный мониторинг. Обычно блоки мониторинга ставят в точках дренажа, на пересечениях и в зонах блуждающих токов, а на ровных участках обходятся клеммной панелью. Второй вопрос — канал связи: кабель RS-485 там, где он уже проложен, радиоканал там, где прокладка дорога. Третий — сколько пунктов будет у одной станции и как разбить их на лучи. И заранее нужно заложить электроды сравнения и вспомогательные электроды: без них поляризационный потенциал измерить нечем.
Всё это записывается в карту заказа: тип встраиваемого блока, стойка, клеммы, датчики, устройство крепления. Карты заказа КИП-ВЕКТРУМ® лежат в разделе «Документы».
Частые вопросы о КИП
Чем КИП отличается от контрольно-измерительной колонки?
Это одно и то же устройство, разница в терминологии. В ГОСТ 9.602 и в отраслевых документах используется термин «контрольно-измерительный пункт», в разговорной практике его часто называют колонкой или стойкой.
Обязательно ли ставить датчики скорости коррозии?
Нет. Потенциалы и токи измеряют в любом КИП, а датчики скорости коррозии добавляют там, где нужно видеть фактическую динамику разрушения металла: в зонах блуждающих токов, на участках с агрессивным грунтом, на ответственных переходах.
Можно ли добавить блок мониторинга в уже установленный КИП?
Да, если в пункте есть место под блок, питание и вспомогательный электрод рядом с трубой. Если электрода нет, его придётся заложить, иначе блок не сможет измерять поляризационный потенциал.
Сколько КИП может обслуживать одна станция?
Зависит от станции. СКЗ-ВЕКТРУМ® опрашивает до 100 пунктов: 10 лучей, не более 10 КИП на луч.
