Ing. Jan Číp, CSc František Míčko dr. inž Wojciech Sokólski

Ing. Jan Číp, CSc František Míčko dr. inž Wojciech Sokólski

Korelační měření
Ing. Jan Číp, CSc.
František Míčko
dr. inž Wojciech Sokólski
Abstrakt
Korelační metoda zkoumá vzájemný vztah mezi
d ě i náhodnými
dvěmi
áh d ý i veličinami,
liči
i kt
které
é charakterizují
h
kt i jí
příčinu a důsledek vzniku bludných proudů.
Obvykle se v grafickém vyjádření zobrazuje na
ose Y potenciál, jako vliv bludných proudů na
potrubí a na ose X zvolená proměnná
potrubí,
proměnná, která je
proporcionálně závislá na bludném proudu,
obvykle to bývá napětí mezi potrubím a kolejí,
proud kovovou simulační elektrodou a podobně.
podobně
Zg
grafického
a
o uspořádání
u po ádá lze pak
pa interpretovat
p o a
naměřené hodnoty z hlediska potřebnosti, či
účinku elektrické polarizované drenáže.
Technika korelačních měření
Počítačové
zpracování
Zapojení v
terénu
-300
X
y
szyna
Y
P
Potencjał
rejestrator
[mV]
-350
350
-400
-450
Es
-500
-550
rurociąg
elektroda
odniesienia
-600
-4000
-2000
0
2000
Napięcie
4000
6000
[mV]
8000
10000
K měření můžeme použít dva
číslicové multimetry a osobní
počítač
čít č pro provedení
d í výpočtů
ý čtů
a
grafické
zobrazení
naměřených hodnot a k tisku
výsledků.
výsledků
Dvoukanálový registrátor bludných proudů
X
X
REJESTRATOR
REJESTRATOR
Y
szyny
Y
A
elektroda
B
elektroda
KONSTRUKCJA
Potenciál potrubí – půda /
napětí Potrubí - koleje
elektroda
KONSTRUKCJA
Potenciál potrubí – půda / spád
napětí vyvolaný bludnými proudy
Kl i ká korelační
Klasická
k l č í technika
t h ik
Korelační vztahy proudů katodické ochrany
a bl
bludných
d ý h proudů
dů na celé
lé ttrase plynovodů
l
dů
REJESTRATOR
Computer
CYFROWY 1
mV
V
SYNCHRONIZACJA
Synchronizace POMARÓW
měření
mA
A
REJESTRATOR
Computer
2
CYFROWY
mA
Vzdálenost
mezi
body měření
ODLEGŁOŚC
POMIĘDZY
PUNKTAMI
POMIAROWYMI
prądyProudy
błądzące
+ prąd
ochrony
katodowej
KAO
+ bludné
proudy
Výsledky intenzívních měření získané technikou korelačních měření
mV
Záznam ve
funkci času
Korelační
záznam
Vyhodnocení v souřadnicích X , Y
K
Korelační
l č í diagram
di
Korelační graf je typický pro místo vyžadující nasazení elektrické polarizované drenáže.
Náhodné proměnné i se svým mediánem výrazně zasahují do anodické oblasti. Velký
rozkmit
k it napětí
ětí mezii potrubím
t bí a kolejí
k l jí máá výrazný
ý
ý vliv
li na potenciál
t iál potrubí.
t bí
Z levé strany je konstrukce polarizovaná bludnými proudy vstupujícími z
půdy. V tomto okamžiku dioda nepracuje. I když je stav v tomto okamžiku
pro konstrukci příznivý, velikost potenciálu nelze ovlivnit. Lze jen poněkud
snížit úroveň spínání drenáže v případě, že se polarita konstrukce obrátí.
Typické „zalomení“ způsobené vložením MosFET´prvku do obvodu
drenáže.
Korelační graf je typický pro dokonalou činnost elektrické polarizované drenáže.
Velký rozkmit napětí mezi potrubím a kolejí má výrazný vliv na potenciál potrubí,
který díky elekrické polarizované drenáži se vůbec nedostane do anodické oblasti.
V závislosti na velikosti odporu R se mění zakřivení a tím se i změní
střední hodnota potenciálu. V případě, že chceme získat polarizaci
v úrovních ochranných hodnot, vynutíme si vyšší proud snižováním
odporu drenáže R1R4.
Drenážní
D
áž í odpor
d
musíí být malý.
lý Čím
Čí menší
ší (R1),tím
) tí větší
ětší bude
b d
katodická polarizace konstrukce. Pro každý případ je vhodné
naleznout takový odpor drenáže R0, při kterém vzrůst napětí
nepříznivě neovlivní katodickou polarizaci
polarizaci. Je to patrné z tohoto
schema.
Takováto drenáž se schopnosti ovlivňovat funkci času, umožňuje
stabilizovat potenciál v době změn bludných proudů. To znamená, že
jsme se přiblížili na dosah „ideálního regulátoru odporu“ (kupř.
MosFET).
Takto by mělo vypadat schema ideální drenáže. V zásadě by již neměly mít bludné
proudy
d na provoz negativní
ti í vliv.
li Tato
T t varianta
i t byla
b l celkem
lk
spolehlivě
l hli ě zvládnuta
lád t
již v 70 létech minulého století. Maximální hodnota je nejen kontrolována, ale i
regulována. Provoz drenáže je poměrně dokonale řízený (zatím jen na bázi
tyristorů) V současných technických možnostech je možné stavět drenáže již na
tyristorů).
jiných principech.
Korelační graf zobrazuje situaci při vypnuté elektrické polarizované drenáži.
Velký rozkmit napětí mezi potrubím a kolejí má jen malý vliv na potenciál
potrubí Patrný je také účinek sousedních stanic elektrické polarizované drenáže.
potrubí.
drenáže
Objednatel požadoval odvod všech bludných proudů, které dosahují hodnot
okolo 500 A u tramvajové trakce.
Korelační graf zobrazuje situaci při vypnuté elektrické polarizované drenáži.
Velký rozkmit napětí mezi potrubím a kolejí má vliv na potenciál potrubí,
potrubí avšak
náhodné proměnné se nacházejí téměř výhradně v katodické oblasti.
Objednatel požadoval dodávku a zprovoznění elektrické polarizované drenáže na
400 A u tramvajové
j é trakce.
k
Z korelačního grafu vyplývá, že změny napětí potrubí – kolej vyvolávané bludnými
proudy,
d nezpůsobují
ů b jí výraznou
ý
změnu
ě
potenciálu
t iál potrubí
t bí – půda.
ůd Bludné
Bl d é proudy
d
nezpůsobují polarizaci, nemají vliv na plynovod.
Potrubí je výrazně katodicky chráněno proti účinkům bludných proudů i při vypnuté
elektrické polarizované drenáže, projevuje se zde zřejmě vliv sousedních stanic
katodické ochrany.
Graf korelačního měření, z něhož vyplývá vhodnost zvýšení výkonu stanice, tedy i
úrovně zapínacího potenciálu, neboť ani částečně není nutný přesah mimo
katodickou oblast . Záznam byl pořízen při provozu automaticky řízené saturáže.
saturáže
Zá ě
Závěr
Zásady pro omezování korozního účinku bludných proudů
na úložná zařízení jsou definovány v [2].
[2] Pro zkoumání
náhodných veličin je používán deterministický
matematický aparát 731.
D
Doporučované
č
é metody
t d kl
kladou,
d
zejména
j é na provozníí
personál, nároky na správné provedení měření a na citlivé
zjednodušování, pokud se při výpočtu použije.
Korelační metoda, která je známa i v Čechách řádku let,
používá na zkoumání náhodných dějů pravděpodobnostní
matematický přístup.
Korelační metoda je rychlá, velmi názorná, avšak
v Čechách,
Č há h z hlediska
hl di k praktického
kti kéh používání,
ží á í dosti
d ti
opomíjená.
Literatura
[1]
Sokólski,
Sokólski, W.:
Elektrochemiczne metody wykrywania i eliminowania anodowych sref
korozyjnych
yj y
na ppodziemnych
y
konstrukcjach
j
metalowych
y
w miastach
miastach..
Gdaňsk 1980.
1980.
[2 ]
Omezení korozního účinku bludných a interferenčních proudů na úložná
zařízení.. TPG 920 25
zařízení
25..
[3]
DigPro. Návod pro obsluhu. ATEKO. Ostrava 1993.
[4]
Korelační měření. ATEKO. Ostrava 1993 – 2009.
5]
6]
Míčk F
Míčko,
F.
Měř
Měření,
í vyhodnocení
h d
í a návrh
á h řřešení
š í elektrické
l k i ké protikorozní
ik
í ochrany
h
čá
částii
městské plynovodní sítě v oblasti tramvajové dopravy, používající
k provozu plusovou polaritu kolejí . Diplomová práce. Ostrava, červen
1970.
Katodická ochrana místních rozvodů. ATEKO, OK08, Morávka, 2008
7. Sokólski W.: Investigations of Correlation Dependencies of Stray Currents in Municipal
Agglomeration. W: [CD[CD-ROM] EUROCORR 2000. 10th - 14th September 2000, Queen
Mary and Westfield College University of London.
London
8. Żakowski K., Sokólski W.: Numeric Method of IR Elimination from Measurement
Results of Potential of Underground Pipelines in the Zone of Interaction of Stray
Currents.
Currents Corrosion Sci.
Sci 1999 vol.
vol 41 s.
s 22132213-2222.
2222
9. Żakowski K., Sokólski W.: 2424-hour Characteristic of Interaction on Pipelines of Stray
Currents Leaking from Tram Tractions. Corrosion Sci. 1999 vol. 41 s. 20992099-2111.
9. Sokólski W.: Properties of Traction Stray Currents as Superimposed Current with a
Stochastic Variable Component. W: [CD[CD-ROM] EUROCORR´
EUROCORR´98. The European
Corrosion Congress ''Solution of corrosion problems''. Event No. 221. 28th September
September-1 tO
1st
October
t b 1998
1998, JJaarbeurs
b
C
Congress C
Centre,
t Ut
Utrecht,
ht th
the N
Netherlands.
th l d
10. Żakowski K., Sokólski W.: Determination of Corrosion Hazard Caused by Stray
Currents. W: Proceedings. EUROCORR´
EUROCORR´97. The European Corrosion Congress.
Trondheim, Norway, 2222-25 September 1997. Trondheim: Eur. Federation Corros. 1997
vol. 2 s. 699699-704.
11. Sokólski W.,, Żakowski K.: Skusenosti so zistovanim bludivych
y prudov
p
v mestskom
prostredi. Experience in stray currents investigation in urban areas. W: Zbornik
prednasok 10. Medzinarodnej Konferencie Korozia Uloznych Zariadeni´
Zariadeni´97. Proceedings
of the 10th International Conference on Corrosion of Underground Structures´
Structures´97. 17.17.18.6.1997, Kosice, Slovakia. Ed. S. Tuleja. Kosice: Fac. Metall. Tech. Univ. Kosice 1997
s 46
s.
46--51.
51
12. Sokólski W.: Metoda korelacyjna badania prądów błądzących. Piętnaście lat doświadczeń. Ochr.
przed Koroz. 1997 R. 40 nr 5 s. 126-130.
p
13. Żakowski K., Sokólski W.: Metoda korelacyjna badania prądów błądzących. Znaczenie częstości
próbkowania sygnałów. Ochr. przed Koroz. 1997 r. 40 nr 6 s. 174-177.
14. Ż
Żakowski K., Sokólski W.: Metoda korelacyjna badania prądów błądzących. Ocena efektów
nieliniowych. Ochr. przed Koroz. 1997 r. 40 nr 9 s. 262-264.
15. Żakowski K., Sokólski W.: Metoda korelacyjna badania prądów błądzących. Porównanie
współczynników asymetrii zmian potencjału
potencjału. Ochr.
Ochr przed Koroz.
Koroz 1997 r.
r 40 nr 7 s.
s 211-213.
211-213
16. Sokólski W.: Metoda korelacyjna badania prądów błądzących. Piętnaście lat doświadczeń. The
correlation method in stray current measurements. Fifteen years of experience. W: Materiały.
Proceedings. IV Krajowa Konferencja Pomiary Korozyjne w Ochronie Elektrochemicznej. IV
National Conference Corrosion Measurements in Electrochemical Protection. 12-14.06.1996, Jurata.
17. Sokólski W.: Właściwości prądów błądzących jako prądów nałożonych ze stochastyczną składową
zmienną. Properties of stray currents as superimposed currents with a stochastic variable
component W: Materiały V Ogólnopolskiej Konferencji KOROZJA´96
component.
KOROZJA 96 - Teoria i Praktyka
Praktyka.
Proceedings of the Vth Polish Conference CORROSION´96 - Theory and Practice. Gdańsk, 1720.09.1996. Gdańsk.
18. Sokólski W.: Prądy błądzące, nowe spojrzenie na kryteria ochrony przeciwkorozyjnej. Och. Przed
K
Koroz.
1995 R.
R 28 nr 8 s. 173
173-176.
176
19. Sokólski W.: Ocena zagrożenia korozyjnego konstrukcji podziemnych wywołanego przez prądy
błądzące, Ochr. Koroz. 1992 r. 35 nr 7 s. 153-157.
20. Sokólski W.: The Magnetic Recorder for Field Corrosion Measurements. W: /proc./
Conference ''Corrosion in Oil and Gas Industry''. Kosice, March 26
26--27, 1991. Kosice:
D
Dom
T
Tech.
h ZSVTZ 1991.
1991
21. Sokólski W.: Ocena zagrożenia korozyjnego konstrukcji podziemnych wywołanego
przez p
p
prądy
ą y błądzące.
ą ą W: /materiałyy konferencji/
j ''Nowe merici metodyy mereni
potencialu uloznych konstrukci''. 17 zari 1991, Praha. /Praha/: CSPZ/z a AKI (związek
inżynierów korozyjnych) 1991, (s. 11-8).
22. Sokólski W.: Technika p
pomiarowa zagrożenia
g
korozyjnego
yj g konstrukcji
j p
podziemnych
y
wywoływanego przez prądy błądzące. W: materiały konferencyjne. Konferencja
naukowo--techniczna ''Ochrona kabli i linii kablowych przed skutkami oddziaływania
naukowo
wilgoci. Bydgoszcz, 1616-17 listopada 1989 r.
23. Sokólski W.: Nowe techniki pomiarowe w badaniach prądów błądzących. W: materiały
III konferencji korozyjnej Korozja´
Korozja´90. Wrocław 30.01.30.01.-1.02.1990 r. Wrocław
24. Juchniewicz R., Sokólski W.: Computers in Stray Current Corrosion Control.
Komputery w ochronie przed korozja wywołaną prądami błądzącymi. W: [Proc.]
Corrosion´´86: The International Corrosion Forum Devoted Exclusively to the Protection
Corrosion
and Performance of Materials. March 17
17--21, NACE 1986.
25. Juchniewicz R., Sokólski W.: Field Evaluation of a New Method to Determine Stray
Current Corrosion Activity. Terenowe badanie nowej metody oceny aktywności
korozyjnej prądów błądzących.
błądzących. NACE Mater. Performance 1985 Vol. 24 Nr 7 s. 2626-28.
26. Juchniewicz R., Sokólski W.: Practical Verification of New Method of Stray Current
Corrosion Activity Evaluation. Praktyczna weryfikacja nowej metody oceny aktywności
korozyjnej prądów błądzących
błądzących. Proceedings International Cong.
Cong Ress.
Ress on Metallic
Corrosion. Toronto, June 3-7, 1984.
27. Juchniewicz R., Sokólski W.: Asimmetrija izomenenija potenciala kak mera opasnosti
elektrokorozii teplotruboprovodov
teplotruboprovodov. Asymetria zmian potencjału jako miara korozji
ciepłociągów. W: /materiały/ Cetvertaja Mezdunarodnaja Naucno-techniceskaja
Konferencija po Probleme SEV ''Razrabotka mer zascity metallov ot korrozii”. 27-31
maj 1985 goda, Varna. Varna: Gos. Komit. po Nauke i Tech. Progr., Centr. Sovet.
Nauc.-Tech.
Nauc.
Tech. Sojuzov Bolg. 1985 s. 245
245-248.
248.
28. Juchniewicz R., Sokólski W., Bohdanowicz W.: Prądy błądzące jako bipolarne prądy
nałożone. Ochr. przed Koroz. 1984 r. 27 nr 9 s. 227-229.
29. Juchniewicz R., Sokólski W.: Evaluation of Stray Current Corrosion Activity on Metallic
Structures. Ocena zagrożenia korozyjnego konstrukcji metalowych prądami
błądzącymi. W: Proc. 8th International Congress on Metallic Corrosion /8th ICMC/ 7th
Congress of the European Federation of Corrosion /11th event/
event/, Mainz
Mainz, Fed.
Fed Rep.
Rep
Germany, 6-11 Sept. 1981.
30. Sokólski W.: Elektrochemiczne metody wykrywania i eliminowania anodowych stref
korozyjnych na podziemnych konstrukcjach metalowych w miastach
miastach. Politechnika
Gdańska 1980 (praca doktorska).
31. Juchniewicz R., Sokólski W.: Ocena zagrożenia korozyjnego konstrukcji metalowych w
polu oddziaływania znakoprzemiennych prądów błądzących
błądzących. Pr
Pr. Nauk
Nauk. Inst
Inst. Technol
Technol.
Nieorg. i Nawozów Mineralnych P. Wroc. 1980 nr 19, Konferencje nr 3 s. 139-142.
Děkujeme za
pozornost
p
t!