專利名稱：一種油氣管道極化電位監(jiān)測裝置的制作方法
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試探頭，并且采用電位測量設(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，無法對油氣管道陰極保護(hù)的真實(shí)極化電位和流經(jīng)探頭的電流進(jìn)行監(jiān)測，無法有效動態(tài)反映油氣管道極化電位情況。CN102012355A公開了ー種智能高速恒電量腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括恒電量模塊，完成恒電量擾動信號的產(chǎn)生和極化電位隨時間衰減信號的輸出；恒電量儀接ロ模塊，通 過單片機(jī)控制A/D轉(zhuǎn)換器對極化電位進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，控制A/D轉(zhuǎn)換器對極化電位和自然腐蝕電位進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換；通過單片機(jī)與主機(jī)進(jìn)行通信，將采集的數(shù)據(jù)通過USB總線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)行非線性擬合，最后得出電化學(xué)參數(shù)。該腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)同樣無法對油氣管道陰極保護(hù)的真實(shí)極化電位和流經(jīng)探頭的電流進(jìn)行監(jiān)測，無法有效動態(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)極化電位的長期監(jiān)測、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(見圖I)。負(fù)端接管道測試樁或恒電位儀負(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、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分別接探頭的長效參比電極引線和便攜參比電極，數(shù)據(jù)采集器的USB接ロ與接計(jì)算機(jī)USB ロ相連(見圖2)。所述探頭由陶瓷外殼I、長效參比電極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6、長效參比電極引線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，在上蓋處開孔由電極螺栓5將上有棒狀管鋼電極弓I線6的棒狀管鋼電極4插到容器的下部，連有長效參比電極引線7的長效參比電極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)明通過將管道測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，通過控制溶液注入量淹沒棒狀管鋼電極的面積或棒狀管鋼電極浸入特定容量內(nèi)腔的深度來確定電極極化面積；在電流中斷器中斷時不連入電偶腐蝕計(jì)，在管道IR降較小時通過可調(diào)電阻阻值來調(diào)節(jié)電極對地電阻；將探頭埋入監(jiān)測位置的土壤環(huán)境；如果電位穩(wěn)定后測得探頭的極化電位與恒電位儀同步瞬時中斷法測得的斷電電位相同，即可用該裝置進(jìn)行極化電位的監(jiān)測，并可依據(jù)此時的電極面積和IR降的大小對防腐層的狀況進(jìn)行定性評價(jià)；電流中斷器停止中斷后(或撤下后)接通電偶腐蝕計(jì)測量流經(jīng)探頭管鋼電極的電流。 采集過程可采用NI USB-6251高速數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集(見圖2)，使用Labview signalexpress軟件對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或雜散電流信號去除，再將消除IR降后的測量結(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)明可通過通用數(shù)據(jù)采集器和濾波方法進(jìn)行電位的監(jiān)測，將在管道測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，通過控制溶液注入量淹沒過的棒狀管鋼電極的面積或棒狀管鋼電極浸入特定容量內(nèi)腔的深度來確定電極極化面積；在管道IR降較小時通過可調(diào)電阻阻值來調(diào)節(jié)電極對地電阻；將探頭埋入監(jiān)測位置的土壤環(huán)境，如果電位穩(wěn)定后測得探頭的極化電位與恒電位儀同步瞬時中斷法測得的斷電電位相同，即可用該裝置進(jìn)行極化電位的長期監(jiān)測，并可依據(jù)此時的電極面積和IR降的大小對防腐層的狀況進(jìn)行定性評價(jià)。本發(fā)明是一種ー種油氣管道極化電位監(jiān)測裝置，可以在管道現(xiàn)場和實(shí)驗(yàn)室條件下實(shí)現(xiàn)管道極化電位的長期監(jiān)測和探頭極化電流密度的精確計(jì)算，用來監(jiān)測管道陰極保護(hù)極化電位隨時間的變化情況、評價(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)極化電位的長期監(jiān)測，利用電偶腐蝕計(jì)測量探頭極化電流，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)測裝置原理框2油氣管道極化電位監(jiān)測裝置電原理圖(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7-長效參比電極引線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.以本例來說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
并對本發(fā)明作進(jìn)ー步的說明。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(見圖I)。電原理圖見圖2，負(fù)端接管道測試樁或恒電位儀負(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、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分別接探頭的長效參比電極引線和便攜參比電極，數(shù)據(jù)采集器的USB接ロ與接計(jì)算機(jī)USB ロ相連(見圖2)。所述探頭由陶瓷外殼I、長效參比電極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6、長效參比電極引線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(見圖3)。采集過程用NI USB-6251高速數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集(見圖2)，使用Labviewsignalexpress軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集編程控制和信號處理，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或雜散電流信號去除，再將消除IR降后的測量結(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)管道極化電位的長期監(jiān)測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、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分別接探頭的長效參比電極引線和便攜參比電極，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)測裝置，其特征是所述探頭由陶瓷外殼⑴、長效參比電極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(6)、長效參比電極引線(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)，在上蓋處開孔由電極螺栓(5)將上有棒狀管鋼電極引線(6)的棒狀管鋼電極(4)插到容器的下部，連有長效參比電極引線(7)的長效參比電極(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)測裝置，其特征是監(jiān)測裝置的電原理為負(fù)端接管道測試樁或恒電位儀負(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、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分別接探頭的長效參比電極弓I線和便攜參比電極，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或雜散電流信號，再將消除IR降后的測量結(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、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分別接探頭的長效參比電極引線和便攜參比電極，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)極化電位的長期監(jiān)測、探頭極化電流密度精確計(jì)算。
文檔編號G01N17/02GK102818762SQ201110156239
公開日2012年12月12日 申請日期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, 吳長訪, 蔡培培, 畢武喜, 張玉志, 郝建斌, 劉玲莉 申請人:中國石油天然氣股份有限公司