Các tuyến ống dài chôn dưới đất được bảo vệ khỏi ăn mòn bằng bảo vệ catốt (PC) với dòng áp đặt, và các tiêu chuẩn hiện đại ngày càng mong muốn sự bảo vệ đó được giám sát từ xa. Một thiết bị giám sát từ xa (RMU) đo điện áp và dòng điện xoay chiều, một chiều của bộ chỉnh lưu, điện thế ống-đất, các shunt và dòng liên kết, đồng bộ các đợt ngắt PC toàn cục bằng GPS, và báo cáo qua mạng di động hoặc vệ tinh từ những điểm thường không có điện lưới. Việc chạy một thiết bị như vậy từ một tấm pin mặt trời nhỏ và một bộ đệm sạc lại — nơi niken-kim loại hydrua kín có những lợi thế cụ thể — chính là chủ đề của bài viết này.
ISO 15589-1:2015 quy định việc bảo vệ catốt cho thép ống chôn trên cạn và trong phiên bản hiện hành công nhận giám sát từ xa là một lựa chọn để theo dõi các thông số PC; EN 12954 đặt ra các nguyên tắc chung về PC, EN 13509 các kỹ thuật và tiêu chí đo, còn NACE SP0169 (nay thuộc dòng tiêu chuẩn AMPP) là kiểm soát ăn mòn bên ngoài. Chúng cùng nhau xác định những gì một RMU phải đo — đầu ra bộ chỉnh lưu, điện thế ống-đất so với một điện cực tham chiếu, dòng qua các shunt và liên kết — và cách diễn giải các số liệu đó.
Các thiết bị RMU thương mại như MOBILTEX RMU1 và các thiết bị vệ tinh kiểu Bullhorn được quy định cho tuổi thọ pin nhiều năm (một chu kỳ pin điển hình gần năm năm cho thiết bị không dùng mặt trời), trong khi các dòng sản phẩm dùng năng lượng mặt trời duy trì giám sát liên tục bằng cách ghép một tấm pin với bộ đệm sạc lại. Thiết bị ở xa, phơi mình trước thời tiết và cực kỳ khó đến kiểm tra, khiến độ tin cậy của nguồn cấp trở thành vấn đề an toàn chống ăn mòn, không chỉ là tiện ích.
Hình động đầu tiên vẽ lại dòng điện của RMU trong một ngày. Theo nhịp mười lăm phút đến một giờ, nó thức dậy và kích thích vài kênh analog — điện thế điện cực tham chiếu, điện áp và dòng một chiều, đôi khi nhiễu xoay chiều — một phép đo mất vài giây ở mức milliampere. Cho các đợt ngắt đồng bộ, nó lấy định vị GPS (một sự kiện kéo dài vài giây với dòng tương đối cao, mọi RMU cùng thực hiện tại một thời điểm), điều khiển rơ le ngắt và ghi lại điện thế instant-off. Rồi nó truyền qua mạng di động hoặc, trên dải đất hành lang xa, qua vệ tinh — một cụm xung dòng cao, đặc biệt với vệ tinh, có thể rút xung cỡ ampe khi truyền.
Hệ mặt trời sạc bộ đệm trong giờ có nắng, trong khi thiết bị không mặt trời hoàn toàn phụ thuộc vào pin sơ cấp được tính cho nhiều năm. Trong cả hai trường hợp, các đỉnh tức thời — GPS, rơ le, bộ khuếch đại công suất vệ tinh (PA) — cao hơn nhiều mức trung bình dài hạn và đặt ra yêu cầu xung.
Hình thứ hai thể hiện khả năng tự chủ so với kích thước bộ đệm cho báo cáo di động và vệ tinh: vì mỗi lần liên lạc vệ tinh tốn nhiều năng lượng, pin sơ cấp không mặt trời buộc phải báo cáo thưa, trong khi một tấm pin mặt trời với bộ đệm sạc lại đủ lớn hỗ trợ các đợt đồng bộ thường xuyên và ghi dữ liệu đa kênh với vài ngày dự trữ cho mùa đông u ám. Bộ đệm phải chấp nhận sạc không đều, giữ dự trữ qua ngày nhiều mây và cung cấp ngay xung vệ tinh cỡ ampe khi cần.
NiMH kín rất phù hợp: sạc tranh thủ từ tấm pin khiêm tốn, cấp xung lớn từ vùng điện áp phẳng trở kháng thấp, chạy chu trình hằng ngày nhiều năm suốt vòng đời thiết bị, xả đáng tin cậy khi rét trên dải hành lang phía bắc, và dùng hóa chất gốc nước an toàn trong hộp kín phơi ngoài thời tiết, không mang gánh quản lý nhiệt.
Các đợt khảo sát PC cự ly gần và instant-off yêu cầu mọi bộ chỉnh lưu và RMU dọc tuyến ngắt dòng PC đúng vào khoảnh khắc đồng bộ GPS như nhau, để điện thế ống-đất «instant-off» có thể được đo mà không có sụt áp IR. Điều đó nghĩa là mỗi RMU phải thức dậy, lấy định vị GPS, sẵn sàng vào giây đồng bộ, điều khiển rơ le và đo — đồng thời, bất kể lần cuối thấy nắng là khi nào. Do đó bộ đệm phải bảo đảm xung GPS cộng rơ le cộng đo vào bình minh sau vài ngày nhiều mây và khi rét.
Đây là yêu cầu công suất xung xếp trên yêu cầu dự trữ năng lượng, và nó trừng phạt mọi loại hóa chất sụt áp dưới tải: việc bắt sóng GPS thất bại hay rơ le yếu đi vào thời điểm đồng bộ tạo ra lỗ hổng trong đợt khảo sát ăn mòn, có thể chỉ phát hiện ở chuyến thăm kế tiếp.
Việc chọn loại vô tuyến định hình lại thiết kế nguồn. Các module di động kết nối vài giây ở vài trăm milliampere và hiệu quả nơi có sóng; các thiết bị đầu cuối vệ tinh (cho tuyến qua sa mạc, đài nguyên hay rừng không có sóng di động) truyền các cụm ngắn hơn nhưng dòng cao hơn nhiều và cần nguồn sạch, chắc để hoàn tất liên lạc. Nội trở thấp của NiMH đặc biệt giá trị trong trường hợp vệ tinh, nơi pin sơ cấp trở kháng cao có thể không hoàn tất việc truyền ở nhiệt độ thấp.
Nơi có điện lưới tại trạm bơm hay trạm chỉnh lưu, bộ NiMH hoạt động như bộ lưu điện DC sẵn sàng chế độ nổi, vượt qua cú mất điện lưới và giữ RMU tiếp tục ghi và cảnh báo; ngoài lưới nó đóng vai trò bộ đệm mặt trời mô tả ở trên.
Bản đặc tả thiết kế ghi lại số kênh analog và thời gian kích thích, chu kỳ đo, có cần ngắt đồng bộ GPS không và tần suất ra sao, cấu hình vô tuyến di động hay vệ tinh và dòng đỉnh, công suất tấm pin mặt trời và số ngày tự chủ yêu cầu, cùng dải nhiệt độ tại điểm. Bài B biến chúng thành cân bằng năng lượng và kích thước bộ đệm; bài C đối chiếu thiết kế với tiêu chuẩn PC, môi trường và bằng chứng cấp tế bào.
Weijiang Power sản xuất các tế bào niken-kim loại hydrua kín và các bộ đệm tương thích mặt trời cho thiết bị giám sát bảo vệ catốt từ xa và viễn thám tuyến ống. Hãy gửi cho chúng tôi số kênh analog, cấu hình vô tuyến di động hay vệ tinh, nhu cầu đồng bộ GPS, kích thước tấm pin mặt trời và dải nhiệt độ của điểm xa; các kỹ sư sẽ thiết kế bộ đệm NiMH hàn, dải nhiệt rộng kèm quản lý sạc và bảo vệ. Xem quy cách tại trang sản phẩm.
