Zakopane dalekosiężne rurociągi są chronione przed korozją ochroną katodową (OK) prądem wymuszonym, a nowoczesne normy w coraz większym stopniu oczekują, by ochrona ta była monitorowana zdalnie. Jednostka zdalnego monitorowania (RMU) mierzy napięcie i prąd przemienny oraz stały prostownika, potencjał rura-ziemia, boczniki i prądy połączeń, synchronizuje globalne kampanie wyłączeń OK przez GPS i raportuje przez sieć komórkową lub satelitę z lokalizacji często pozbawionych zasilania sieciowego. Zasilanie takiego przyrządu z małego panelu słonecznego i bufora ładowalnego — gdzie szczelny nikiel-wodorek metalu ma specyficzne zalety — jest tematem tego artykułu.
ISO 15589-1:2015 reguluje ochronę katodową zakopanej stali rurociągów lądowych i w aktualnej wersji uznaje zdalne monitorowanie za opcję śledzenia parametrów OK; EN 12954 określa ogólne zasady OK, EN 13509 techniki pomiarowe i kryteria, a NACE SP0169 (dziś część rodziny norm AMPP) kontrolę korozji zewnętrznej. Razem określają, co RMU musi mierzyć — wyjście prostownika, potencjał rura-ziemia względem elektrody odniesienia, prąd przez boczniki i połączenia — oraz jak te odczyty są interpretowane.
Komercyjne RMU, takie jak MOBILTEX RMU1 i jednostki satelitarne w stylu Bullhorn, projektuje się na wieloletnią żywotność baterii (typowy okres pracy bliski pięciu lat dla jednostki bez słońca), podczas gdy rodziny produktów zasilanych słońcem podtrzymują ciągłe monitorowanie, łącząc panel z buforem ładowalnym. Przyrząd jest zdalny, wystawiony na pogodę i niezwykle trudno go odwiedzić, co czyni niezawodność zasilania kwestią bezpieczeństwa antykorozyjnego, nie tylko wygody.
Pierwsza animowana ilustracja śledzi prąd RMU w ciągu dnia. W rytmie od piętnastu minut do godziny budzi się ono i wzbudza kilka kanałów analogowych — potencjał elektrody odniesienia, napięcie i prąd stałe, czasem zakłócenia przemienne — pomiar trwający sekundy przy miliamperach. Na potrzeby kampanii synchronizowanych wyłączeń uzyskuje pozycję GPS (zdarzenie kilkusekundowe o stosunkowo wysokim prądzie, wspólne dla każdego RMU na rurociągu w tym samym momencie), steruje przekaźnikiem wyłączeniowym i rejestruje potencjał instant-off. Następnie nadaje przez sieć komórkową lub, na odległym pasie terenu, przez satelitę — impuls wysokoprądowy, szczególnie w przypadku satelity, który może pobierać impuls rzędu amperów podczas nadawania.
Instalacja słoneczna ładuje bufor w godzinach dziennych, a jednostka bez słońca zależy w całości od baterii pierwotnej wymiarowanej na lata. W obu przypadkach chwilowe szczyty — GPS, przekaźnik, wzmacniacz mocy satelitarnej (PA) — są znacznie powyżej średniej długoterminowej i określają wymaganie impulsowe.
Druga ilustracja pokazuje autonomię względem rozmiaru bufora dla raportów komórkowych i satelitarnych: ponieważ każdy kontakt satelitarny jest kosztowny energetycznie, bateria pierwotna bez słońca jest zmuszona do rzadkiego raportowania, natomiast panel słoneczny z odpowiednim buforem ładowalnym obsługuje częste zsynchronizowane kampanie i wielokanałowe rejestrowanie z kilkudniową rezerwą na pochmurną zimową pogodę. Bufor musi przyjmować nieregularny ładunek, utrzymywać rezerwę w dni pochmurne i na żądanie dostarczać impuls satelitarny rzędu amperów.
Szczelny NiMH jest dobrze dopasowany: ładuje się okazjonalnie ze skromnego panelu, dostarcza wysoki prąd impulsowy z płaskiego, niskoimpedancyjnego plateau, cyklicznie codziennie przez lata przez cały okres życia przyrządu, niezawodnie rozładowuje się w zimnie północnego pasa terenu rurociągu i wykorzystuje chemię wodną, bezpieczną w szczelnej, wystawionej na pogodę obudowie, bez obciążenia zarządzaniem termicznym.
Kampanie OK bliskiego interwału i instant-off wymagają, by każdy prostownik i każde RMU wzdłuż rurociągu przerwały prąd OK dokładnie w tym samym zsynchronizowanym GPS momencie, tak aby potencjał rura-ziemia „instant-off” mógł zostać zmierzony bez spadku IR. Oznacza to, że każde RMU musi się obudzić, uzyskać pozycję GPS, być gotowym w zsynchronizowanej sekundzie, sterować swoim przekaźnikiem i mierzyć — jednocześnie, niezależnie od tego, kiedy ostatnio widziało słońce. Bufor musi zatem zagwarantować impuls GPS plus przekaźnik plus pomiar o świcie po kilku pochmurnych dniach i w zimnie.
Jest to wymaganie mocy impulsowej nałożone na wymaganie rezerwy energii i karze każdą chemię zapadającą się pod obciążeniem: nieudana blokada GPS lub opadający przekaźnik w zsynchronizowanym momencie tworzą lukę w kampanii antykorozyjnej, która może zostać wykryta dopiero przy następnej wizycie w terenie.
Wybór radia zmienia projekt zasilania. Moduły komórkowe łączą się na sekundy przy kilkuset miliamperach i są sprawne tam, gdzie jest zasięg; terminale satelitarne (dla linii przez pustynię, tundrę lub las bez zasięgu komórkowego) nadają krótsze, ale znacznie wyższe impulsy i potrzebują czystego, stabilnego zasilania, aby dokończyć kontakt. Niska rezystancja wewnętrzna NiMH jest szczególnie cenna w przypadku satelitarnym, gdzie wysokorezystancyjne ogniwo pierwotne może nie dokończyć nadawania w niskiej temperaturze.
Gdzie dostępna jest sieć na stacji pomp lub posterunku prostownikowym, pakiet NiMH działa jako zasilacz awaryjny DC gotowy do pracy pływającej, który przetrwa utratę zasilania i utrzymuje rejestrację oraz alarmowanie RMU; poza siecią służy jako opisany wyżej bufor słoneczny.
Założenie projektowe rejestruje liczbę kanałów analogowych i czas wzbudzenia, interwał pomiaru, czy wymagane jest synchronizowane GPS wyłączenie i jak często, profil radia komórkowego lub satelitarnego i prąd szczytowy, moc panelu słonecznego i wymagane dni autonomii, a także zakres temperatur lokalizacji. Artykuł B zamienia to w bilans energetyczny i wymiarowanie bufora; artykuł C odnosi projekt do norm OK, środowiska i dowodów na poziomie ogniw.
Weijiang Power produkuje szczelne ogniwa nikiel-wodorek metalu i pakiety buforowe zgodne ze słońcem dla jednostek zdalnego monitorowania ochrony katodowej i telemetrii rurociągów. Prześlij nam liczbę kanałów analogowych, profil radia komórkowego lub satelitarnego, wymaganie synchronizacji GPS, wielkość panelu słonecznego i zakres temperatur odległej lokalizacji, a nasi inżynierowie zaprojektują zgrzewany, szerokotemperaturowy bufor NiMH z zarządzaniem ładowaniem i ochroną. Formularze zobacz na stronie produktów.
