王寧 楊志遠(yuǎn)

摘要：針對(duì)埋地金屬管道腐蝕嚴(yán)重，而我國(guó)陰極保護(hù)的評(píng)測(cè)方法多為人工巡檢，測(cè)量數(shù)據(jù)誤差大、數(shù)據(jù)不完備、查看不便的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)出一套金屬管道陰極保護(hù)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了高精度的采集電路，通過(guò)GPRS的遠(yuǎn)程傳輸方式，將埋地油氣管道的陰極保護(hù)電位參數(shù)采集后發(fā)回室內(nèi)計(jì)算器。通過(guò)管道陰極保護(hù)電位采集管理軟件查看電位數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行繪表制圖與存儲(chǔ)，獲得受保護(hù)管道的當(dāng)前保護(hù)狀況，為管道的保護(hù)提供了重要依據(jù)。

關(guān)鍵詞：機(jī)場(chǎng)供油管道? ?陰極保護(hù)? ?遠(yuǎn)程采集

一、前言

目前，埋地金屬管道廣泛應(yīng)用于各種物料的運(yùn)輸中，如成品油、天然氣、飲用水等。 埋地金屬管道長(zhǎng)期埋于地下，環(huán)境條件差別巨大，會(huì)發(fā)生不同程度的腐蝕。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在我國(guó)每年因管道腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約占國(guó)民經(jīng)濟(jì)凈產(chǎn)值的3%～4%。埋地管道的腐蝕、穿孔、泄露不僅造成了油氣漏失，使運(yùn)輸中斷，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還易引發(fā)諸多安全問(wèn)題，對(duì)環(huán)境造成破壞。尤其，在密布著大大小小航油輸送管道，安全等級(jí)要求更高的機(jī)場(chǎng)，更應(yīng)拒絕因管道腐蝕帶來(lái)的損失。因此，對(duì)管道的保護(hù)非常重要。陰極保護(hù)主要包括兩種方法：犧牲陽(yáng)極法和外加直電流法。國(guó)外多采用整流器提供陰保電流，而我國(guó)多采用恒電位儀和犧牲陽(yáng)極結(jié)合的方式提供陰極保護(hù)電流。根據(jù)現(xiàn)行的陰極保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，陰極保護(hù)電位相對(duì)銅/硫酸銅飽和溶液參比電極應(yīng)在-850mV～-1200mV之間;當(dāng)上述準(zhǔn)則難以達(dá)到時(shí)，可采用管道陰極極化電位差或去極化電位差大于100？mV作為判據(jù)。在油氣管道鋪設(shè)較為廣泛的情景下，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法多用萬(wàn)用表等儀器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采集的人工巡檢方式，效率低誤差大，只能采集通電電位，無(wú)法采集陰極保護(hù)準(zhǔn)則評(píng)判時(shí)的斷電電位，造成了陰極保護(hù)效果判斷的誤差，且人工匯總數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性差，查看不方便等。

綜上所述，需要研制一套油氣管道陰極保護(hù)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)查看、管理陰極保護(hù)數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)管道陰極保護(hù)狀態(tài)。

二、采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）極化探頭

極化探頭我們選用型號(hào)為KT-JT。它能有效的消除由于存在土壤IR降、雜散電流等因素所引起的電位誤差，從而達(dá)到精確檢測(cè)被保護(hù)管道上的保護(hù)電位值。極化測(cè)試探頭是一種長(zhǎng)效、高穩(wěn)定、消除IR降的埋地鋼制管道陰極保護(hù)電位測(cè)量器件，主要適用于埋地鋼制管道腐蝕控制工程陰極保護(hù)電位的檢測(cè)與監(jiān)測(cè)。探頭內(nèi)，消除土壤介質(zhì)中90%左右的IR降，使檢測(cè)和監(jiān)測(cè)的保護(hù)電位結(jié)果更將準(zhǔn)確可靠。本探頭的內(nèi)置參比電極為銅/飽和硫酸銅電極。

極化探頭外部用絕緣外殼包裹，防止外界土壤中的雜散電流，二次電流等對(duì)管道極化電位測(cè)量構(gòu)成影響。探頭下部外露與外界唯一溝通的路徑多孔篩，探頭內(nèi)置參比電極，極化試片，自腐蝕試片等，用極化探頭測(cè)量大致分為兩階段，極化試片同管道的極化階段，以及極化試片同參比電極的測(cè)量階段。極化探頭埋在鋼制管道軸線相同高度處，要求掩埋土壤的溫度濕度相似，盡力靠近與鋼制管道 最相近的腐蝕環(huán)境，測(cè)量數(shù)據(jù)也最可靠。在極化階段，極化探頭內(nèi)與極化試片相連接的導(dǎo)線與被測(cè)鋼制管道連接，等極化探頭極化完全之后，即此時(shí)極化試片的電位與被測(cè)管道電位相同時(shí)，斷開(kāi)此導(dǎo)線與被測(cè)鋼制金屬管道的連接。在測(cè)量階段，把極化完全后的極化試片與萬(wàn)能表的黑表筆相接，萬(wàn)能表紅表筆與極化探頭內(nèi)置參比電極相接的導(dǎo)線相連，此時(shí)，萬(wàn)能表顯示的示數(shù)即為被測(cè)管道的極化電位。因?yàn)闃O化探頭在極化完全以后，電位會(huì)有衰減情況，時(shí)間越長(zhǎng)，電位衰減越多，測(cè)量電位數(shù)據(jù)越易失真，所以需在極化階段完成之后，迅速用萬(wàn)能表對(duì)極化試片的電位測(cè)量。現(xiàn)極化探頭已廣泛應(yīng)用于測(cè)量鋼制管道在外加直流電作用下的極化電位，極化探頭沿管線埋布，并把極化探頭的接線處統(tǒng)一集中到沿線布設(shè)的測(cè)試樁進(jìn)行測(cè)量。但現(xiàn)大多情況下仍舊采用人工測(cè)量，由工人師傅跋涉到沿線管道各個(gè)測(cè)試樁旁進(jìn)行多遍測(cè)量，人工測(cè)量具有很多不可控的因素，比如具有偶然性，效率低誤差大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力等。

（二）極化時(shí)間確定

采用具有人機(jī)交互界面的PLC一體時(shí)間繼電器，在針對(duì)采用不同鋼制的管材，不同極化電位的情況下對(duì)試片極化時(shí)間做出大量實(shí)驗(yàn)測(cè)量，使其在極化階段時(shí)間內(nèi)極化試片極化完全，對(duì)時(shí)間繼電器做出設(shè)置。若設(shè)置極化時(shí)間太短，極化試片極化不完全，但是試片在測(cè)量時(shí)不能夠準(zhǔn)確反應(yīng)現(xiàn)鋼制管道極化電位;若設(shè)置極化時(shí)間太長(zhǎng)，降低了測(cè)量頻率，不能高效使用極化探頭進(jìn)行測(cè)量，也降低了強(qiáng)制直流電站對(duì)保護(hù)電流輸入反饋改變的靈敏度。實(shí)驗(yàn)采用8進(jìn)8出具有邏輯運(yùn)算能力的時(shí)間繼電器，將與極化試片相連的導(dǎo)線接入公共柱，將與鋼制管道相連的導(dǎo)線與常閉端相連，將極化探頭內(nèi)置參比電極端接線端與萬(wàn)能表串聯(lián)并常開(kāi)端相連。極化時(shí)，極化試片與鋼制管道接通，極化試片極化開(kāi)始;當(dāng)時(shí)間繼電器設(shè)置極化時(shí)間結(jié)束時(shí)，極化試片與鋼制管道斷開(kāi)，與參比電極接通（中間串聯(lián)萬(wàn)能表），萬(wàn)能表顯示極化電位示數(shù)，當(dāng)時(shí)間繼電器設(shè)置測(cè)量時(shí)間結(jié)束時(shí)，又重回下一個(gè)極化階段，這樣周而復(fù)始，就完成了各個(gè)時(shí)間埋地鋼制管道極化電位的測(cè)量工作。

（三）數(shù)據(jù)傳輸及存儲(chǔ)

在前期用極化探頭測(cè)量管道極化電位之后，緊接著采用快速AD采集等模塊取代萬(wàn)能表的位置，使其能夠獨(dú)立自主的對(duì)電位進(jìn)行采集，將模擬的電壓量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，通過(guò)GPRS的遠(yuǎn)程傳輸方式，將埋地油氣管道的陰極保護(hù)電位參數(shù)采集后發(fā)回室內(nèi)轉(zhuǎn)入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行存儲(chǔ)繪圖等功能。數(shù)據(jù)采集管理軟件通過(guò)計(jì)算機(jī)串行口采集儀表測(cè)量數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)，對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線分析、曲線打印、趨勢(shì)瀏覽、報(bào)表生成、報(bào)表編輯、報(bào)表打印、轉(zhuǎn)化生成TXT、EXCEL文件等?？傻玫綌?shù)據(jù)采集的基本功能。