jako nedílná sou ást intenzívních František Mí ko

Transkript

1 Korela ní m ení jako nedílná sou ást intenzívních ení. František Mí ko

2 Abstrakt. Korela ní technika klade, zejména na provozní personál, nároky na správné provedení m ení a na citlivé zjednodušování, pokud se p i výpo tu použije. Práv pro svoji jednoduchost a p ehlednost pat í korela ní technika mezi techniku intenzivních m ení. Korela ní metoda používá ke zkoumání náhodných d pravd podobnostní matematický p ístup. Je jí možné s výhodou využít nejen v místech p ipojení elektrických polarizovaných drenáží a saturáží, ale také v liniové ásti potrubí, zejména p i kontrolách nastavení ochranných parametr na propojovacích objektech mezi konstrukcemi. Korela ní metoda je rychlá, velmi názorná, avšak v eských zemích dosti opomíjená.

3 Úvod. Pod pojmem technika intenzívních m ení se ve v tšin spolupracujících zemích v Evrop rozumí : metoda CIPS (Close Interval pipe-to-soil Measurement), metoda DCVG (Direkt Current Voltage Gradient), metodika PIM (Pipelin Integrity Management). Samoz ejm, že k intenzívním m ením pat í i klasická Pearsonová metoda a metodika korela ních m ení.

4 Korela ní technika. a) Korelace potenciálu potrubí-p da a nap tí potrubí-kolej. Korela ní metoda zkoumá vzájemný vztah mezi dv ma veli inami, které jsou zpravidla na sob závislé. Obvykle se v grafickém vyjád ení zobrazuje na ose Y potenciál úložného za ízení-p da a na ose X zvolená prom nná, která je proporcionáln závislá na proudu ovliv ujícího elektrochemické chování kovu úložného za ízení.

5 a) Korelace potenciálu potrubí-p da a nap tí potrubí-kolej. V místech instalovaných elektrických polarizovaných drenáží a saturáží to obvykle bývá potenciál potrubí p da a nap tí mezi potrubím a kolejí, jak plyne z obrázku. 1 PC nebo plotter 2 koleje 3 Cu/CuSO 4

6 a) Korelace potenciálu potrubí-p da a nap tí potrubí-kolej. Na základ základního korozního pr zkumu by m ly být zhotoveny korela ní diagramy k výhodnému umíst ní elektrických polarizovaných drenáží v etn saturáží. Také provoz t chto za ízení by m l být kontrolován, krom jiných nezbytných m ení, práv korela ní technikou. Vyplývá to i z dalších faktor, které se mohou v pr hu provozu m nit. Mohou to být drážní parametry, p edevším zemní odpor kolejí. Jeho zm na se projeví zvýšením nap tí potrubí- kolej i zm nou potenciálu potrubí-p da.

7 a) Korelace potenciálu potrubí-p da a nap tí potrubí-kolej. Nejv tší výhodou korela ního diagramu je jeho ehlednost. Vlastní graf je tvo en Gausovou rovinou, do které jsou zaznamenávané výsledky všech m ení, takže je p ehledný. Výsledný graf je v tšinou zpracován ve formátu A4, i když vlastní m ení m že být i zna dlouhé. tšinou se p edpokládá m ení od 10 minut do 24 hodin.

8 a) Korelace potenciálu potrubí-p da a nap tí potrubí-kolej. Vpravo je typické schéma pro p ipojení elektrické polarizované drenáže. Tém polovina hodnot se nalézá v anodické ásti grafu. Z následujícího p ehledu je z ejmé, že pokud se potenciál úložného za ízení p da nachází v ásti grafu I. a II. je úložné za ízení ohroženo korozí. ásti grafu III. a IV. se sice nalézá v záporných hodnotách, ale nemusí být v optimálních ochranných hodnotách.

9 a) Korelace potenciálu potrubí-p da a nap tí potrubí-kolej. Sou asn jde o zalomení zp sobené p ipojením elektrické polarizované drenáže nebo polarizovaným propojením s jiným katodicky polarizovaným za ízením. Rozdíl mezi asovými záznamy jednotlivých m ených hodnot a korelací je z ejmý z uvedeného p íkladu. Zde uvedený korela ní graf je uprost ed zalomený. To plyne z toho, že v míst m ení je p ipojena elektrická polarizovaná drenáž nebo polarizovaná propojka:

10 a) Korelace potenciálu potrubí-p da a nap tí potrubí-kolej. Záznam ve funkci asu asu Korela ní záznam

11 a) Korelace potenciálu potrubí-p da a nap tí potrubí-kolej. V závislosti na velikosti odporu R obvodu drenážního spoje, se m ní zak ivení a tím se i zm ní st ední hodnota potenciálu. V p ípad, že chceme získat polarizaci v úrovních ochranných hodnot, vynutíme si vyšší proud snižováním odporu drenáže R1 R4. Samoz ejm, jen pokud je to možné.

12 a) Korelace potenciálu potrubí-p da a nap tí potrubí-kolej. Drenážní odpor musí být malý. ím menší (R1), tím v tší bude katodická polarizace konstrukce. Pro každý ípad je vhodné naleznout takový odpor drenáže R0, p i kterém vzr st nap tí nep ízniv neovlivní katodickou polarizaci. Je to patrné z následujícího schématu:

13 a) Korelace potenciálu potrubí-p da a nap tí potrubí-kolej. Takováto drenáž, se schopnosti ovliv ovat funkci asu, již umož uje stabilizovat potenciál v dob zm n bludných proud. To znamená, že jsme se p iblížili na dosah ideálního regulátoru odporu (kup. MosFET).

14 a) Korelace potenciálu potrubí-p da a nap tí potrubí-kolej. Abychom mohli co nejlépe využít bludných proud ke katodické polarizaci potrubí v p ípad použití elektrických polarizovaných drenáží, je t eba správn nastavit meze sklonu úse ek procházejícími st ední hodnotou m ených veli in již b hem vlastního m ení. To je možné realizovat pomocí speciáln upraveného programu 4. Zd vodn ní je uvedeno v p íloze.

15 a) Korelace potenciálu potrubí-p da a nap tí potrubí-kolej. Tento korela ní graf je typický pro místo vyžadující nasazení elektrické polarizované drenáže. Náhodné prom nné i se svým mediánem výrazn zasahují do anodické oblasti.velký rozkmit nap tí mezi potrubím a kolejí má výrazný vliv na potenciál potrubí.

16 a) Korelace potenciálu potrubí-p da a nap tí potrubí-kolej. Korela ní graf je typický pro dokonalou innost elektrické polarizované drenáže. Velký rozkmit nap tí mezi potrubím a kolejí má výrazný vliv na potenciál potrubí, který díky elekrické polarizované drenáži se již bec nedostane do anodické oblasti.

17 a) Korelace potenciálu potrubí-p da a nap tí potrubí-kolej. Graf korela ního m ení, z n hož vyplývá vhodnost zvýšení výkonu stanice, tedy i úrovn zapínacího potenciálu, nebo ani áste není nutný p esah mimo katodickou oblast. Záznam byl po ízen p i provozu automaticky ízené saturáže. Náhodné prom nné hodnoty již v žádném ípad nemohou zasahovat do anodické oblasti. Z pr hu grafu také vyplývá, že v t chto p ípadech není nutné upravovat sklon obou úse ek 5.

18 a) Korelace potenciálu potrubí-p da a nap tí potrubí-kolej.

19 b) Korelace potenciálu potrubí-p da a spádu nap tí vyvolaného bludným proudem. Dvoukanálový registrátor bludných proud Propojením obou korela ních záznam získáme p ehled o ú incích bludných proud na více i mén vzdálených místech zkoumaného úložného za ízení. Metoda je používána v Polsku.

20 c) Korela ní vztahy proud katodické ochrany a bludných proud na potrubní trase. Také tento typ korela ního m ení vyžaduje použití dvou registrátor (nebo souprav DigPro). M ení poskytnou provozn velmi cenné výsledky. Také s t mito m eními se m žeme setkat u svých severních soused 6.

21 d) Korela ní m ení mezi potrubími na propojovacích objektech. Tato m ení realizovaná na propojovacích objektech mohou poskytovat nejen velice rychlý p ehled o provozovaném za ízení, ale mohou být i kvalitním technickým dokladem pro p ípad spor. žeme tak dokumentovat všechno to, co jsme zm ili, v etn doby m ení. Je také z ejmé, která konstrukce je ohrožen jší, atd. Je možné po ídit korela ní záznam i více úložných za ízení. Postupovat se však musí po dvojicích. M žeme také po izovat korela ní diagramy všech typ potenciál (zapínacích, vypínacích i polariza ních). A ty pak vzájemn porovnat. I když jsem tato m ení doporu oval již p ed 20 léty, jako velice praktická, dodnes se nevyužívají, což je pochopiteln smutné.

22 d) Korela ní m ení mezi potrubími na propojovacích objektech. Legenda: 1 Potrubí 2 POB 3 Regula ní odpor 4 Voltmetry 5 M icí elektrody

23 d) Korela ní m ení mezi potrubími na propojovacích objektech. V p ípad katodické ochrany budou hodnoty obou m ených za ízení obsaženy ve IV. kvadrantu. V diagramu budou patrné jakékoli výchylky do oblasti koroze nebo p echrán ní (škodlivých ú ink na izola ní povlaky atd).

24 d) Korela ní m ení mezi potrubími na propojovacích objektech. Korelace zapínacích potenciál m ených v POB mezi vodovodem a plynovodem Zapínací potenciály plynovodu Aproximovaná úse ka zapínacích potenciál vodovodu

25

26 d) Korela ní m ení mezi potrubími na propojovacích objektech. Za ízení DigPro a MIRIAN, které jsou ihned k disposici.

27 Záv r. Korela ní technika jednozna pat í mezi intenzívní metody kontrolního korozního pr zkumu. eských zemích se v provozní praxi tém nepoužívá. To se musí pochopiteln odrážet v kvalit provád ných kontrolních m ení i jejich dokladování. Jako jeden z protagonist této techniky v eské i Slovenské republice, trvám na využívání alespo t ch ení, která jsem v tomto vystoupení uvedl. Jsem p esv ený o tom, že se to jejím uživatel m mnohonásobn vyplatí.

28 Literatura. 1. Mí ko, F. : M ení, vyhodnocení a návrh ešení elektrické protikorozní ochrany ásti m stské plynovodní sít v oblasti tramvajové dopravy, používající k provozu plusovou polaritu kolejí. Diplomová práce. Ostrava, erven Juchniewicz R., Sokólski W.: Ocena zagro enia korozyjnego konstrukcji metalowych w polu oddzia ywania znakoprzemiennych pr dów b dz cych. Pr. Nauk. Inst. Technol. Nieorg. i Nawozów Mineralnych P. Wroc.1980 nr 19, Konferencje nr 3 s Sokólski W.: Elektrochemiczne metody wykrywania i eliminowania anodowych stref korozyjnych na podziemnych konstrukcjach metalowych w miastach. Politechnika Gda ska 1980 (praca doktorska). 4. íp, J. : Katodická ochrana proti ú ink m bludných proud. ATEKO. Ostrava Mí ko, F.: Katodická ochrana místních rozvod. ATEKO, OK08, Morávka, íp, J.,Mí ko, F., Sokólski, W.: Korela ní m ení. Worschop. Praha, 2009

29 íloha V R se studiem zm n m ených veli in v závislosti na vnit ním odporu drenáže zabývá Ing.Jan íp, CSc konstruktér, výrobce el.pol. drenáží a aut. ízených saturáží a majitel ATEKO, s.r.o., který již adu let spolupracuje s SPZP CORRPOL v Gda sku. Ve firemní publikaci Katodická ochrana proti ú ink m bludných proud z roku 2007, sloužící k výchov korozních technik a opravá t chto typ ochranných za ízení, se uvádí konkrétní výsledky této spolupráce. Z prací Dr. Wojciecha Sokólskieho vyplývá, že je možné metodou nejmenších tverc lineární regrese proložit nam ené hodnoty dv ma r znobarevnými úse kami, jejichž jedny požadované konce sm rem k bodu (0, 0) se zadávají pomocí parametr Mez1 a Mez2. Výslednou funkcí je rovnice p ímky ve sm rnicovém tvaru: Y=k*x+q kde je x nezávisle prom nná k sm rnice q posunutí na ose y

30 koeficienty k a q se vypo tou pomocí vzorc : kde n je po et ádk v tabulce. Výpo et t chto vzorc realizuje v Excelu funkce LINREGRESE ze dvou sloupc nam ených hodnot.

31 Sklon obou úse ek je vypo ítán v textové ásti grafu jako Sklon (U Mez1) a Sklon (U Mez2) v mv/v. Korela ní koeficient je po ítán pro ob úse ky a je vypsán také v textové ásti grafu jako Korelace (U Mez1) a Korelace (U Mez2). Korela ní koeficient nabývá hodnoty (-1, +1) a vypo te se následujícím zp sobem: Výpo et tohoto vzorce realizuje v Excelu funkce CORREL.

32 Korela ní koeficient vyjad uje míru shody nam ených hodnot s aproximací p ímkou, není tedy závislý na poloze aproximované úse ky. V p ípadech, kdy si matematický aparát programu nem že požadovan poradit s aproximací, lze polohu každé úse ky m nit sadou tla ítek na obrazovce. Tla ítka a ní koeficient k úse ky, tedy její sklon. Tla ítka se symbolem provád jí zm nu koeficientu q úse ky, d sledkem ehož se ní jejich posunutí. Tla ítkem Vyp/Zap lze zobrazení každé z úse ek vypnout.

33 Samovolný korozní potenciál je v grafu vyzna en vodorovnou hn dou p ímkou, a je vypo tený z nam ených hodnot podle vzorce: kde U nap tí potrubí kolej E potenciál potrubí p da Stejnosm rná složka je vypo tena podle vzorce: Us = E - En kde E aritmetický pr r E

34 Koeficient nesymetri nosti, charakterizující anodový podíl st ídání proudu, je vypo ten podle vzorce: kde E+ je kladná hodnota potenciálu potrubí p da vzhledem k úrovni samovolnéhokorozního potenciálu E- je záporná hodnota potenciálu potrubí p da vzhledem k úrovni samovolného korozního potenciálu Kritériem korozního ohrožení je: s = 0,3 není ohrožení 0,3 s 0,6 ohrožení s 0,6 velké ohrožení

35 kuji za pozornost