專(zhuān)利名稱(chēng)：一種油氣管道極化電位監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種油氣管道極化電位監(jiān)測(cè)裝置。涉及金屬材料的一般防蝕和管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，已有ー些單位和研究機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)了一些管道極化電位測(cè)量裝置，但是受探頭結(jié)構(gòu)和儀器設(shè)備限制，實(shí)現(xiàn)真實(shí)極化電位的監(jiān)測(cè)存在很大難度，通常手段是采用一定裸露面積的帶涂層鋼試片為測(cè)試探頭，并且采用電位測(cè)量設(shè)備讀出特定的電位值，消除雜散電流干擾的原理多集中在探頭外壁材質(zhì)絕緣和多腔式參比電極，無(wú)法對(duì)油氣管道陰極保護(hù)的真實(shí)極化電位和流經(jīng)探頭的電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，無(wú)法有效動(dòng)態(tài)反映油氣管道極化電位情況。CN102012355A公開(kāi)了ー種智能高速恒電量腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括恒電量模塊，完成恒電量擾動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生和極化電位隨時(shí)間衰減信號(hào)的輸出；恒電量?jī)x接ロ模塊，通 過(guò)單片機(jī)控制A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)極化電位進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，控制A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)極化電位和自然腐蝕電位進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換；通過(guò)單片機(jī)與主機(jī)進(jìn)行通信，將采集的數(shù)據(jù)通過(guò)USB總線(xiàn)接ロ高速上傳到主機(jī)，并接收主機(jī)指令控制標(biāo)準(zhǔn)電容充電電位和自腐蝕補(bǔ)償電位；數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換去噪，根據(jù)不同的等效模型進(jìn)行非線(xiàn)性擬合，最后得出電化學(xué)參數(shù)。該腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)同樣無(wú)法對(duì)油氣管道陰極保護(hù)的真實(shí)極化電位和流經(jīng)探頭的電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，無(wú)法有效動(dòng)態(tài)反映油氣管道極化電位情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種油氣管道埋地結(jié)構(gòu)真實(shí)極化電位的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)、探頭極化電流密度精確計(jì)算的油氣管道極化電位監(jiān)測(cè)裝置。本發(fā)明由電流中斷器、電偶腐蝕計(jì)、可調(diào)電阻、數(shù)據(jù)采集器、探頭、便攜參比電極、計(jì)算機(jī)組成(見(jiàn)圖I)。負(fù)端接管道測(cè)試樁或恒電位儀負(fù)極的電流中斷器其正端接電偶腐蝕計(jì)的一端，電偶腐蝕計(jì)的另一端經(jīng)可調(diào)電阻分別接探頭的棒狀管鋼電極引線(xiàn)、數(shù)據(jù)采集器的AI8和AI9 ；數(shù)據(jù)采集器的Al GND 3和Al GND 6連在一起，然后接數(shù)據(jù)采集器的AI9或經(jīng)可調(diào)電阻后接AI9 ;數(shù)據(jù)采集器的AIO和AIl分別接探頭的長(zhǎng)效參比電極引線(xiàn)和便攜參比電極，數(shù)據(jù)采集器的USB接ロ與接計(jì)算機(jī)USB ロ相連(見(jiàn)圖2)。所述探頭由陶瓷外殼I、長(zhǎng)效參比電極2、注水孔3、棒狀管鋼電極4、電極螺栓5、棒狀管鋼電極引線(xiàn)6、長(zhǎng)效參比電極引線(xiàn)7、土壤模擬溶液或其他電解質(zhì)溶液8、刻度9、有機(jī)玻璃外殼10和密封蓋11組成(見(jiàn)圖4)。在上為有機(jī)玻璃外殼10、下為陶瓷外殼I的密閉容器上蓋處有帶密封蓋11的注水孔3，在上蓋處開(kāi)孔由電極螺栓5將上有棒狀管鋼電極弓I線(xiàn)6的棒狀管鋼電極4插到容器的下部，連有長(zhǎng)效參比電極引線(xiàn)7的長(zhǎng)效參比電極2置于容器的下部；容器內(nèi)盛有土壤模擬溶液或其他電解質(zhì)溶液8，有機(jī)玻璃外殼10的上部有刻度9。
其中陶瓷外殼I采用微孔陶瓷半透膜外殼；電流中斷器米用 Cath-Tech CI-25 GPS Synchronized Current Interrupter ；數(shù)據(jù)采集器采用NI USB-6251 ；電偶腐蝕計(jì)采用北京中腐防蝕工程技術(shù)有限公司ZRA型。本發(fā)明通過(guò)將管道測(cè)量處所取土壌配置的土壤模擬溶液(或其他電解質(zhì)溶液)注入到探頭內(nèi)腔中，通過(guò)控制溶液注入量淹沒(méi)棒狀管鋼電極的面積或棒狀管鋼電極浸入特定容量?jī)?nèi)腔的深度來(lái)確定電極極化面積；在電流中斷器中斷時(shí)不連入電偶腐蝕計(jì)，在管道IR降較小時(shí)通過(guò)可調(diào)電阻阻值來(lái)調(diào)節(jié)電極對(duì)地電阻；將探頭埋入監(jiān)測(cè)位置的土壤環(huán)境；如果電位穩(wěn)定后測(cè)得探頭的極化電位與恒電位儀同步瞬時(shí)中斷法測(cè)得的斷電電位相同，即可用該裝置進(jìn)行極化電位的監(jiān)測(cè)，并可依據(jù)此時(shí)的電極面積和IR降的大小對(duì)防腐層的狀況進(jìn)行定性評(píng)價(jià)；電流中斷器停止中斷后(或撤下后)接通電偶腐蝕計(jì)測(cè)量流經(jīng)探頭管鋼電極的電流。 采集過(guò)程可采用NI USB-6251高速數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集(見(jiàn)圖2)，使用Labview signalexpress軟件對(duì)NI USB-6251高速數(shù)據(jù)采集器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集編程控制和信號(hào)處理，電流中斷器通斷周期可設(shè)為任意周期(如800ms通、200ms斷，頻率為IHz)，高速數(shù)據(jù)采集器可以高于IKHz的采樣率進(jìn)行連續(xù)采樣得到鋸齒狀波形，對(duì)所采數(shù)據(jù)進(jìn)行IIR或FIR濾波，可設(shè)置截止頻率為IOHz或其他高于通斷頻率的頻率，將エ頻50Hz和中斷頻率以外的其他干擾信號(hào)或雜散電流信號(hào)去除，再將消除IR降后的測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)或外延數(shù)據(jù)作為真實(shí)極化電位。本發(fā)明可通過(guò)通用數(shù)據(jù)采集器和濾波方法進(jìn)行電位的監(jiān)測(cè)，將在管道測(cè)量處取土配置的土壤模擬溶液(也可直接采用其他電解質(zhì)溶液)注入到探頭內(nèi)腔中，通過(guò)控制溶液注入量淹沒(méi)過(guò)的棒狀管鋼電極的面積或棒狀管鋼電極浸入特定容量?jī)?nèi)腔的深度來(lái)確定電極極化面積；在管道IR降較小時(shí)通過(guò)可調(diào)電阻阻值來(lái)調(diào)節(jié)電極對(duì)地電阻；將探頭埋入監(jiān)測(cè)位置的土壤環(huán)境，如果電位穩(wěn)定后測(cè)得探頭的極化電位與恒電位儀同步瞬時(shí)中斷法測(cè)得的斷電電位相同，即可用該裝置進(jìn)行極化電位的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，并可依據(jù)此時(shí)的電極面積和IR降的大小對(duì)防腐層的狀況進(jìn)行定性評(píng)價(jià)。本發(fā)明是一種ー種油氣管道極化電位監(jiān)測(cè)裝置，可以在管道現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室條件下實(shí)現(xiàn)管道極化電位的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和探頭極化電流密度的精確計(jì)算，用來(lái)監(jiān)測(cè)管道陰極保護(hù)極化電位隨時(shí)間的變化情況、評(píng)價(jià)陰極保護(hù)水平和定性判斷涂層狀況。本發(fā)明的有益效果通過(guò)設(shè)計(jì)的探頭結(jié)構(gòu)輔以電流中斷器、高速數(shù)據(jù)采集器實(shí)現(xiàn)油氣管道埋地結(jié)構(gòu)真實(shí)極化電位的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，利用電偶腐蝕計(jì)測(cè)量探頭極化電流，根據(jù)管鋼電極浸泡面積精確計(jì)算探頭極化電流密度并可定性判斷涂層的狀況；通過(guò)高速數(shù)據(jù)采集器的采樣頻率和濾波設(shè)置可有效消除電流中斷器中斷頻率以外的各種干擾和雜散電流影響。


圖I油氣管道極化電位監(jiān)測(cè)裝置原理框2油氣管道極化電位監(jiān)測(cè)裝置電原理圖(高速數(shù)據(jù)采集器)圖3探頭結(jié)構(gòu)圖
圖4數(shù)據(jù)采集結(jié)果及濾波后效果示意圖其中I-陶瓷外殼2-長(zhǎng)效參比電極3-注水孔4-棒狀管鋼電極5-電極螺栓6-棒狀管鋼電極引線(xiàn)7-長(zhǎng)效參比電極引線(xiàn)8- 土壤模擬溶液或其他電解質(zhì)溶 液9-刻度10-有機(jī)玻璃外殼Iト密封蓋
具體實(shí)施例方式實(shí)施例.以本例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
并對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步的說(shuō)明。本例是ー實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。本例由電流中斷器、電偶腐蝕計(jì)、可調(diào)電阻、數(shù)據(jù)采集器、探頭、便攜參比電極、計(jì)算機(jī)組成(見(jiàn)圖I)。電原理圖見(jiàn)圖2，負(fù)端接管道測(cè)試樁或恒電位儀負(fù)極的電流中斷器其正端接電偶腐蝕計(jì)的一端，電偶腐蝕計(jì)的另一端經(jīng)可調(diào)電阻分別接探頭的棒狀管鋼電極引線(xiàn)、數(shù)據(jù)采集器的AI8和AI9 ;數(shù)據(jù)采集器的Al GND 3和Al GND 6連在一起，然后接數(shù)據(jù)采集器的AI9(也可經(jīng)可調(diào)電阻后接AI9);數(shù)據(jù)采集器的AIO和AIl分別接探頭的長(zhǎng)效參比電極引線(xiàn)和便攜參比電極，數(shù)據(jù)采集器的USB接ロ與接計(jì)算機(jī)USB ロ相連(見(jiàn)圖2)。所述探頭由陶瓷外殼I、長(zhǎng)效參比電極2、注水孔3、棒狀管鋼電極4、電極螺栓5、棒狀管鋼電極引線(xiàn)6、長(zhǎng)效參比電極引線(xiàn)7、土壤模擬溶液或其他電解質(zhì)溶液8、刻度9、有機(jī)玻璃外殼10和密封蓋11組成(見(jiàn)圖3)。采集過(guò)程用NI USB-6251高速數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集(見(jiàn)圖2)，使用Labviewsignalexpress軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集編程控制和信號(hào)處理，電流中斷器通斷周期可設(shè)為任意周期(如800ms通、200ms斷，頻率為IHz)，高速數(shù)據(jù)采集器可以高于IKHz的采樣率進(jìn)行連續(xù)采樣得到鋸齒狀波形，對(duì)所采數(shù)據(jù)進(jìn)行IIR或FIR濾波，可設(shè)置截止頻率為IOHz或其他高于通斷頻率的頻率，將エ頻50Hz和其他中斷頻率以外的干擾信號(hào)或雜散電流信號(hào)去除，再將消除IR降后的測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)或外延數(shù)據(jù)作為真實(shí)極化電位。本例數(shù)據(jù)采集結(jié)果及濾波后效果示意圖如圖4所示。本例試驗(yàn)，能有效消除電流中斷器中斷頻率以外的各種干擾和雜散電流影響；并能實(shí)現(xiàn)管道極化電位的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和探頭極化電流密度的精確計(jì)算。
權(quán)利要求
1.一種油氣管道極化電位監(jiān)測(cè)裝置，其特征是它由電流中斷器、電偶腐蝕計(jì)、可調(diào)電阻、數(shù)據(jù)采集器、探頭、便攜參比電極、計(jì)算機(jī)組成； 負(fù)端接管道測(cè)試樁或恒電位儀負(fù)極的電流中斷器其正端接電偶腐蝕計(jì)的一端，電偶腐蝕計(jì)的另一端經(jīng)可調(diào)電阻分別接探頭的棒狀管鋼電極引線(xiàn)、數(shù)據(jù)采集器的AI8和AI9;數(shù)據(jù)采集器的Al GND 3和Al GND 6連在一起，然后接數(shù)據(jù)采集器的AI9或經(jīng)可調(diào)電阻后接AI9 ;數(shù)據(jù)采集器的AIO和Al I分別接探頭的長(zhǎng)效參比電極引線(xiàn)和便攜參比電極，數(shù)據(jù)采集器的USB接口與接計(jì)算機(jī)USB 口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種油氣管道極化電位監(jiān)測(cè)裝置，其特征是所述探頭由陶瓷外殼⑴、長(zhǎng)效參比電極⑵、注水孔⑶、棒狀管鋼電極⑷、電極螺栓(5)、棒狀管鋼電極引線(xiàn)(6)、長(zhǎng)效參比電極引線(xiàn)(7)、土壤模擬溶液或其他電解質(zhì)溶液(8)、刻度(9)、有機(jī)玻璃外殼(10)和密封蓋(11)組成； 在上為有機(jī)玻璃外殼(10)、下為陶瓷外殼(I)的密閉容器上蓋處有帶密封蓋(11)的注水孔(3)，在上蓋處開(kāi)孔由電極螺栓(5)將上有棒狀管鋼電極引線(xiàn)(6)的棒狀管鋼電極(4)插到容器的下部，連有長(zhǎng)效參比電極引線(xiàn)(7)的長(zhǎng)效參比電極(2)置于容器的下部；容器內(nèi)盛有土壤模擬溶液或其他電解質(zhì)溶液(8)，有機(jī)玻璃外殼(10)的上部有刻度(9);其中陶瓷外殼(I)采用微孔陶瓷半透膜外殼。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種油氣管道極化電位監(jiān)測(cè)裝置，其特征是監(jiān)測(cè)裝置的電原理為負(fù)端接管道測(cè)試樁或恒電位儀負(fù)極的電流中斷器其正端接電偶腐蝕計(jì)的一端，電偶腐蝕計(jì)的另一端經(jīng)可調(diào)電阻分別接探頭的棒狀管鋼電極引線(xiàn)、數(shù)據(jù)采集器NI USB-6251的AI8和AI9 ;數(shù)據(jù)采集器NI USB-6251的Al GND 3和Al GND 6連在一起，然后接數(shù)據(jù)采集器NI USB-6251的AI9，或經(jīng)可調(diào)電阻后接AI9 ;數(shù)據(jù)采集器NI USB-6251的AIO和AIl分別接探頭的長(zhǎng)效參比電極弓I線(xiàn)和便攜參比電極，數(shù)據(jù)采集器的USB接口與接計(jì)算機(jī)USB 口相連； 電流中斷器通斷周期設(shè)為任意周期，數(shù)據(jù)采集器以高于IKHz的采樣率進(jìn)行連續(xù)采樣得到鋸齒狀波形，對(duì)所采數(shù)據(jù)進(jìn)行IIR或FIR濾波，設(shè)置截止頻率為IOHz或其他高于通斷頻率的頻率，去除工頻50Hz和其他中斷頻率以外的干擾信號(hào)或雜散電流信號(hào)，再將消除IR降后的測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)或外延數(shù)據(jù)作為真實(shí)極化電位。
全文摘要
本發(fā)明是一種油氣管道極化電位監(jiān)測(cè)裝置，涉及金屬材料的一般防蝕和管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。它由電流中斷器、電偶腐蝕計(jì)、可調(diào)電阻、數(shù)據(jù)采集器、探頭、便攜參比電極、計(jì)算機(jī)組成；負(fù)端接管道測(cè)試樁或恒電位儀負(fù)極的電流中斷器其正端接電偶腐蝕計(jì)的一端，電偶腐蝕計(jì)的另一端經(jīng)可調(diào)電阻分別接探頭的棒狀管鋼電極引線(xiàn)、數(shù)據(jù)采集器的AI8和AI9；數(shù)據(jù)采集器的AI GND 3和AI GND 6連在一起，然后接數(shù)據(jù)采集器的AI9或經(jīng)可調(diào)電阻后接AI9；數(shù)據(jù)采集器的AI0和AI1分別接探頭的長(zhǎng)效參比電極引線(xiàn)和便攜參比電極，數(shù)據(jù)采集器的USB接口與接計(jì)算機(jī)USB口相連。它能實(shí)現(xiàn)真實(shí)極化電位的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)、探頭極化電流密度精確計(jì)算。
文檔編號(hào)G01N17/02GK102818762SQ201110156239
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者張豐, 陳新華, 陳洪源, 王維斌, 薛致遠(yuǎn), 張永勝, 高強(qiáng), 趙晉云, 康葉偉, 趙君, 王禹欽, 吳長(zhǎng)訪(fǎng), 蔡培培, 畢武喜, 張玉志, 郝建斌, 劉玲莉 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司