管道陰極保護及干擾綜合控制臺的制作方法
【專利摘要】管道陰極保護及干擾綜合控制臺，其結(jié)構(gòu)為：工控機控制恒電位儀輸出切換單元和干擾狀態(tài)切換單元中電子開關(guān)的通斷狀態(tài)，從而控制恒電位儀、整流器和調(diào)壓器的信號輸出狀態(tài)，在恒電位儀的信號輸出端連接有陰極保護外部回路，整流器的信號輸出端連接有直流干擾外部回路，調(diào)壓器的信號輸出端連接有交流干擾外部回路，數(shù)據(jù)采集模塊將外部回路的信息再傳輸給工控機，并通過連接在工控機上的輸出設(shè)備顯示出來。本實用新型通過上述結(jié)構(gòu)和方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的較難實現(xiàn)對管道真實環(huán)境的再現(xiàn)，無法滿足驗證檢測設(shè)備、檢測工藝精度要求的技術(shù)問題。
【專利說明】
管道陰極保護及干擾綜合控制臺
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于油氣管道檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種管道陰極保護及干擾工況的一體化控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]陰極保護是維護埋地管道完整性的重要組成部分，國家標準[GB/T埋地鋼質(zhì)管道陰極保護技術(shù)規(guī)范]要求新建或已建管道應(yīng)采用或補加陰極保護措施。隨著公共走廊的建設(shè)，交直流干擾變得愈發(fā)普遍，也成為危害管道完整性的重要因素。針對陰極保護系統(tǒng)運行狀況和交直流干擾程度的定期檢測已被納入多項國家及行業(yè)標準[GB 32167油氣輸送管道完整性管理規(guī)范][SY/T 0087.1埋地鋼質(zhì)管道外腐蝕直接評價]。但由于現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，在進行檢測前往往需要對設(shè)備的檢測精度進行驗證，并對檢測人員進行相關(guān)的技術(shù)培訓(xùn)，以保證檢測結(jié)果的有效性。目前，針對管道陰極保護和交直流干擾的模擬裝置多為室內(nèi)試驗裝置，多采用恒電位儀、干擾電源獨立工作的方式，較難實現(xiàn)對管道真實環(huán)境的再現(xiàn)，無法滿足驗證檢測設(shè)備、檢測工藝精度的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種管道陰極保護及干擾綜合控制臺，工控機控制恒電位儀輸出切換單元和干擾狀態(tài)切換單元中電子開關(guān)的通斷狀態(tài)，從而控制連接在恒電位儀輸出切換單元下的恒電位儀和連接在干擾狀態(tài)切換單元下的整流器、調(diào)壓器的信號輸出狀態(tài)，并且在回路中設(shè)置有陰極保護外部回路、直流干擾外部回路和交流干擾外部回路，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的較難實現(xiàn)對管道真實環(huán)境的再現(xiàn)，無法滿足驗證檢測設(shè)備、檢測工藝精度要求的技術(shù)問題。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:管道陰極保護及干擾綜合控制臺，其特征在于:工控機控制恒電位儀輸出切換單元和干擾狀態(tài)切換單元中電子開關(guān)的通斷狀態(tài)，從而控制連接在恒電位儀輸出切換單元下的恒電位儀和連接在干擾狀態(tài)切換單元下的整流器、調(diào)壓器的信號輸出狀態(tài)，在恒電位儀的信號輸出端連接有陰極保護外部回路，整流器的信號輸出端連接有直流干擾外部回路，調(diào)壓器的信號輸出端連接有交流干擾外部回路，陰極保護外部回路、直流干擾外部回路和交流干擾外部回路共同組成外部回路，數(shù)據(jù)采集模塊將外部回路的信息再傳輸給工控機，并通過連接在工控機上的輸出設(shè)備顯示出來，在工控機上連接有輸入設(shè)備，用來輸出控制命令。
[0005]所述的陰極保護外部回路中包括有參比電極、輔助陽極和模擬管道，參比電極、輔助陽極和模擬管道通過恒電位儀輸出切換單元與恒電位儀相連，為外部回路提供陰極保護。
[0006]所述的直流干擾外部回路由模擬管道、干擾極c和干擾極d組成，通過工控機控制干擾狀態(tài)切換單元中的電子開關(guān)，從而選擇接入干擾極c或干擾極d或干擾極c與干擾極d共同接入模擬管，為外部回路提供直流干擾。
[0007]所述的交流干擾外部回路由模擬管道、干擾極a和干擾極b構(gòu)成，通過通過工控機控制干擾狀態(tài)切換單元中的電子開關(guān)，從而選擇接入干擾極a或干擾極b或干擾極a與干擾極b共同接入模擬管道，為外部回路提供交流干擾。
[0008]所述的整流器與干擾狀態(tài)切換單元之間串聯(lián)有過載保護和電阻器，電阻器與直流干擾調(diào)節(jié)旋鈕連接，用于調(diào)節(jié)直流干擾大小，并通過直流電壓數(shù)顯器和直流干擾電流數(shù)顯器實時顯示施加的直流干擾電壓和直流干擾的電流大小。
[0009]所述的調(diào)壓器為外部回路提供交流干擾電流，前置有隔離變壓器用于隔離高電壓，在調(diào)壓器與干擾狀態(tài)切換單元之間串聯(lián)有過載保護和電容，電容與交流干擾調(diào)節(jié)旋鈕連接，用于調(diào)節(jié)交流干擾大小，交流電壓數(shù)顯器和交流干擾調(diào)節(jié)旋鈕用于實時顯示施加的交流干擾電壓和交流干擾電流大小。
[0010]所述的數(shù)據(jù)采集模塊實施采集模擬管道與參比電極之間為電壓差，作為反饋信號在輸出設(shè)備上進行顯示。
[0011 ]所述的恒電位儀包括有恒電位儀I和恒電位儀II，一個作為工作恒電位儀，一個作為備用恒電位儀，通過恒電位儀輸出切換單元控制兩個恒電位儀之間的選擇和切換。
[0012]本發(fā)明創(chuàng)造的有益效果在于:
[0013](I)本裝置操作簡便，可以與真實的埋地管道配合使用，實時模擬不同的陰極保護和交直流干擾工況。
[0014](2)既可模擬靜態(tài)的干擾，也可模擬動態(tài)的干擾，可以實現(xiàn)模擬干擾狀況的連續(xù)可調(diào)。
[0015](3)控制臺內(nèi)置了多種交直流干擾模擬工況，使用者可選擇自動運行，也可手動設(shè)置運行。
[0016](4)控制臺可同時對模擬管道施加直流干擾和交流干擾。
【附圖說明】
[0017]圖1:為本實用新型電氣連接原理圖。
[0018]圖2:為本實用新型控制臺的機箱面板布置圖。
[0019]圖3:為實用新型系統(tǒng)電路框圖。
【具體實施方式】
[0020]管道陰極保護及干擾綜合控制臺，其結(jié)構(gòu)為:工控機I控制恒電位儀輸出切換單元8和干擾狀態(tài)切換單元29中電子開關(guān)的通斷狀態(tài)，從而控制連接在恒電位儀輸出切換單元8下的恒電位儀和連接在干擾狀態(tài)切換單元29下的整流器19、調(diào)壓器25的信號輸出狀態(tài)，在恒電位儀的信號輸出端連接有陰極保護外部回路，整流器19的信號輸出端連接有直流干擾外部回路，調(diào)壓器25的信號輸出端連接有交流干擾外部回路，陰極保護外部回路、直流干擾外部回路和交流干擾外部回路共同組成外部回路，數(shù)據(jù)采集模塊4將外部回路的信息再傳輸給工控機，并通過連接在工控機上的輸出設(shè)備2顯示出來，在工控機I上連接有輸入設(shè)備3，用來輸出控制命令。
[0021]所述的陰極保護外部回路中包括有參比電極6、輔助陽極7和模擬管道5，參比電極
6、輔助陽極7和模擬管道5通過恒電位儀輸出切換單元8與恒電位儀相連，為外部回路提供陰極保護。
[0022]所述的直流干擾外部回路由模擬管道5、干擾極c42和干擾極d43組成，通過工控機I控制干擾狀態(tài)切換單元29中的電子開關(guān)，從而選擇接入干擾極c42或干擾極d43或干擾極c42與干擾極d43共同接入模擬管道5，為外部回路提供直流干擾。
[0023]所述的交流干擾外部回路由模擬管道5、干擾極a40和干擾極b41構(gòu)成，通過通過工控機I控制干擾狀態(tài)切換單元29中的電子開關(guān)，從而選擇接入干擾極a40或干擾極b41或干擾極a40與干擾極b41共同接入模擬管道5，為外部回路提供交流干擾。
[0024]所述的整流器19與干擾狀態(tài)切換單元29之間串聯(lián)有過載保護和電阻器，電阻器與直流干擾調(diào)節(jié)旋鈕46連接，用于調(diào)節(jié)直流干擾大小，并通過直流電壓數(shù)顯器11和直流干擾電流數(shù)顯器15實時顯示施加的直流干擾電壓和直流干擾的電流大小。
[0025]所述的調(diào)壓器25為外部回路提供交流干擾電流，前置有隔離變壓器24用于隔離高電壓，在調(diào)壓器25與干擾狀態(tài)切換單元29之間串聯(lián)有過載保護和電容，電容與交流干擾調(diào)節(jié)旋鈕16連接，用于調(diào)節(jié)交流干擾大小，交流電壓數(shù)顯器13和交流干擾調(diào)節(jié)旋鈕16用于實時顯示施加的交流干擾電壓和交流干擾電流大小。
[0026]所述的數(shù)據(jù)采集模塊4實施采集模擬管道5與參比電極6之間為電壓差，作為反饋信號在輸出設(shè)備2上進行顯示。
[0027]所述的恒電位儀包括有恒電位儀117和恒電位儀1118，一個作為工作恒電位儀，一個作為備用恒電位儀，通過恒電位儀輸出切換單元8控制兩個恒電位儀之間的選擇和切換。
[0028]管道陰極保護及干擾綜合控制臺的控制方法，其步驟為:
[0029]1)、通過手動總開關(guān)10控制總電源輸入，為整個系統(tǒng)供電；
[0030]2)、使用恒電位儀切換開關(guān)48選擇接入的恒電位儀117或恒電位儀1118，也可以在工控機I控制程序中設(shè)定為自動運行模式；
[0031 ] 3)、通過直流干擾模擬切換旋鈕12可在手動和自動之間進行切換，手動模式下，可手動開啟或關(guān)閉干擾狀態(tài)切換單元29中的電子開關(guān)，選擇接入的干擾極c42或干擾極d43，或?qū)⒏蓴_極c42和干擾極d43同時接入，通過調(diào)節(jié)直流干擾調(diào)節(jié)旋鈕46調(diào)節(jié)直流干擾大??；
[0032]4)、通過交流干擾調(diào)節(jié)旋鈕16可在手動和自動之間進行切換，手動模式下，可手動開啟或關(guān)閉干擾狀態(tài)切換單元29中的電子開關(guān)，選擇接入的干擾極a40或干擾極b41，或?qū)⒏蓴_極a40和干擾極干擾極b41同時接入，通過調(diào)節(jié)交流干擾調(diào)節(jié)旋鈕16調(diào)節(jié)交流干擾大小。
[0033]5)、在輸出設(shè)備2上讀取結(jié)果，并記錄。
[0034]具體使用時:
[0035]本發(fā)明主要包括工控機1、輸出設(shè)備2、輸入設(shè)備3、恒電位儀17和18、恒電位儀輸出切換單元8、整流器19、調(diào)壓器25、干擾狀態(tài)切換單元29、數(shù)據(jù)采集模塊4、控制模塊44等。能夠?qū)崿F(xiàn)實時模擬、仿真、演示的功能。工控機I通過控制模塊44對綜合控制臺內(nèi)的恒電位儀輸出切換單元8和干擾狀態(tài)切換單元29進行控制。在電源輸入方面，手動總開關(guān)10控制總電源輸入，手動開關(guān)149控制隔離變壓器24和調(diào)壓器25的電源輸入，手動開關(guān)1147控制整流器19的電源輸入。均采用模擬電源燈顯示各設(shè)備的電源狀態(tài)。輸入設(shè)備3為與工控機I連接的鼠標和鍵盤;輸出設(shè)備2為與工控機I連接的液晶顯示器。恒電位儀切換開關(guān)48控制恒電位儀117和恒電位儀II18的電源輸入和切換。
[0036]陰極保護外部回路由模擬管道5、參比電極6和輔助陽極7組成。在實時模擬條件下，恒電位儀117或恒電位儀1118為外部回路提供陰極保護電流。恒電位儀輸出切換單元8由電子開關(guān)組9組成，可在工控機I的控制下手動開啟或閉合，實現(xiàn)在恒電位儀117和恒電位儀II18之間的切換。
[0037]直流干擾的外部回路由模擬管道5、干擾極c42和干擾極d43組成。整流器19為外部回路提供直流干擾電流。過載保護120和過載保護1122對輸出回路進行保護。電阻器121和電阻器1123，與附圖2中的直流干擾調(diào)節(jié)旋鈕46連接，可用于調(diào)節(jié)直流干擾大小。可手動開啟或關(guān)閉干擾狀態(tài)切換單兀29的電子開關(guān)a30，電子開關(guān)b31，電子開關(guān)c32，電子開關(guān)d33，電子開關(guān)e34，電子開關(guān)f35，電子開關(guān)g36，電子開關(guān)h37，電子開關(guān)i38。直流電壓數(shù)顯器11和直流干擾電流數(shù)顯器15用于實時顯示施加的直流干擾電壓和直流干擾電流大小。
[0038]交流干擾的外部回路由模擬管道5和干擾極a40、干擾極b41組成。調(diào)壓器25為外部回路提供交流干擾電流。前置的隔離變壓器24用于防止高電壓可能對內(nèi)部元件的損傷。過載保護III26對輸出回路進行保護。電容27，與附圖2中的交流干擾調(diào)節(jié)旋鈕16連接，可用于調(diào)節(jié)交流干擾大小?？墒謩娱_啟或關(guān)閉干擾狀態(tài)切換單元29的電子開關(guān)a30，電子開關(guān)b31，電子開關(guān)c32，電子開關(guān)d33，電子開關(guān)e34，電子開關(guān)f35，電子開關(guān)g36，電子開關(guān)h37，電子開關(guān)i38，電子開關(guān)j39。交流干擾調(diào)節(jié)旋鈕16用于調(diào)節(jié)交流干擾程度。交流電壓數(shù)顯器13和交流電流數(shù)顯器28用于實時顯示施加的交流干擾電壓和交流干擾電流大小。
[0039]整流器19和調(diào)壓器25可同時工作，用于模擬交直流干擾的復(fù)合工況。干擾狀態(tài)切換單兀29中的電子開關(guān)g36和電子開關(guān)i38，電子開關(guān)h37和電子開關(guān)j39，電子開關(guān)a30和電子開關(guān)c32具有互斥作用，不能同時閉合。
[0040]數(shù)據(jù)采集模塊4實時采集外部電路模擬管道5和參比電極6之間的電位差，作為反饋信號，在輸出設(shè)備2上進行顯示，并可保存在工控機I硬盤中。
[0041 ] 如圖1-2所示，工控機I采用ADVANTECH 610L工業(yè)控制機，安裝有配套的控制軟件PC-GDF2;輸出設(shè)備2采用液晶顯示器;輸入設(shè)備3采用Logi tech鼠標和鍵盤;數(shù)據(jù)采集模塊4采用ADAM4069型采集模塊;模擬管道5采用直徑159_的埋地鋼管;參比電極6采用硫酸銅參比電極;輔助陽極7采用直徑106_的鋼管;直流電子開關(guān)采用固態(tài)繼電器;交流電子開關(guān)采用中間繼電器;恒電位儀117采用PS-1LC型恒電位儀;恒電位儀1118采用IHF型恒電位儀;整流器19采用額定輸出電壓100V，電流20A的單相全控整流調(diào)壓模塊;過載保護120，過載保護1122，過載保護III26采用RGS4型熔斷器；電阻器121，電阻器1123采用碳膜可調(diào)電阻；隔離變壓器24采用單相屏蔽隔離變壓器，額定輸出功率3kVA(220V進/50V出)；調(diào)壓器25采用智能全隔離單相調(diào)壓模塊，額定輸出功率IkVA(可在O?50V范圍內(nèi)調(diào)節(jié))；電容27采用可調(diào)電容;干擾極a40，干擾極b41，干擾極c42，干擾極d43采用直徑106mm的鋼管;控制模塊44采用ADAM4069控制模塊;手動開關(guān)采用圓形按鈕，帶LED指示燈;直流電壓數(shù)顯器11、交流電壓數(shù)顯器13、直流干擾電流數(shù)顯器15、交流電流數(shù)顯器28采用SX48數(shù)顯儀表;直流干擾模擬切換旋鈕12、交流干擾模式切換旋鈕14、恒電位儀切換開關(guān)48采用旋鈕開關(guān);直流干擾調(diào)節(jié)旋鈕46采用可調(diào)電阻器;交流干擾調(diào)節(jié)旋鈕16采用可調(diào)電容。
【主權(quán)項】
1.管道陰極保護及干擾綜合控制臺，其特征在于:工控機(I)控制恒電位儀輸出切換單元(8)和干擾狀態(tài)切換單元(29)中電子開關(guān)的通斷狀態(tài)，從而控制連接在恒電位儀輸出切換單元(8)下的恒電位儀和連接在干擾狀態(tài)切換單元(29)下的整流器(19)、調(diào)壓器(25)的信號輸出狀態(tài)，在恒電位儀的信號輸出端連接有陰極保護外部回路，整流器(19)的信號輸出端連接有直流干擾外部回路，調(diào)壓器(25)的信號輸出端連接有交流干擾外部回路，陰極保護外部回路、直流干擾外部回路和交流干擾外部回路共同組成外部回路，數(shù)據(jù)采集模塊(4)將外部回路的信息再傳輸給工控機，并通過連接在工控機上的輸出設(shè)備(2)顯示出來，在工控機(I)上連接有輸入設(shè)備(3)，用來輸出控制命令。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道陰極保護及干擾綜合控制臺，其特征在于:所述的陰極保護外部回路中包括有參比電極(6)、輔助陽極(7)和模擬管道(5)，參比電極(6)、輔助陽極(7)和模擬管道(5)通過恒電位儀輸出切換單元(8)與恒電位儀相連，為外部回路提供陰極保護。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道陰極保護及干擾綜合控制臺，其特征在于:所述的直流干擾外部回路由模擬管道(5)、干擾極c(42)和干擾極d(43)組成，通過工控機(I)控制干擾狀態(tài)切換單元(29)中的電子開關(guān)，從而選擇接入干擾極c(42)或干擾極d(43)或干擾極c(42)與干擾極d(43)共同接入模擬管道(5)，為外部回路提供直流干擾。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道陰極保護及干擾綜合控制臺，其特征在于:所述的交流干擾外部回路由模擬管道(5)、干擾極a(40)和干擾極b(41)構(gòu)成，通過通過工控機(I)控制干擾狀態(tài)切換單元(29)中的電子開關(guān)，從而選擇接入干擾極a( 40)或干擾極b( 41)或干擾極a(40)與干擾極b(41)共同接入模擬管道(5)，為外部回路提供交流干擾。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道陰極保護及干擾綜合控制臺，其特征在于:所述的整流器(19)與干擾狀態(tài)切換單元(29)之間串聯(lián)有過載保護和電阻器，電阻器與直流干擾調(diào)節(jié)旋鈕(46)連接，用于調(diào)節(jié)直流干擾大小，并通過直流電壓數(shù)顯器(11)和直流干擾電流數(shù)顯器(15 )實時顯示施加的直流干擾電壓和直流干擾的電流大小。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道陰極保護及干擾綜合控制臺，其特征在于:所述的調(diào)壓器(25)為外部回路提供交流干擾電流，前置有隔離變壓器(24)用于隔離高電壓，在調(diào)壓器(25)與干擾狀態(tài)切換單元(29)之間串聯(lián)有過載保護和電容，電容與交流干擾調(diào)節(jié)旋鈕(16)連接，用于調(diào)節(jié)交流干擾大小，交流電壓數(shù)顯器(13)和交流干擾調(diào)節(jié)旋鈕(16)用于實時顯示施加的交流干擾電壓和交流干擾電流大小。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道陰極保護及干擾綜合控制臺，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)采集模塊(4)實施采集模擬管道(5)與參比電極(6)之間為電壓差，作為反饋信號在輸出設(shè)備(2)上進行顯示。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道陰極保護及干擾綜合控制臺，其特征在于:所述的恒電位儀包括有恒電位儀I(17)和恒電位儀II(18)，一個作為工作恒電位儀，一個作為備用恒電位儀，通過恒電位儀輸出切換單元(8)控制兩個恒電位儀之間的選擇和切換。
【文檔編號】C23F13/04GK205635781SQ201620240825
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月28日
【發(fā)明人】胡亞博, 郭莘, 金哲, 劉志軍, 蔣忠, 陳敬和, 賈長江, 段明偉, 沈光霽, 姜姝
【申請人】沈陽龍昌管道檢測中心