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      一種管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置的制作方法

      文檔序號:6022424閱讀:224來源:國知局
      專利名稱:一種管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置的制作方法
      技術領域
      本發(fā)明屬于管道腐蝕監(jiān)測技術領域,特別是涉及一種管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置。
      背景技術
      目前,在油氣田生產過程中,在役設備和管道在使用過程中始終處于惡劣的工作環(huán)境外部環(huán)境高溫、高壓、高流速且在不斷地變化;內部環(huán)境強腐蝕介質眾多,少量游離水、酸性組分(如二氧化碳、硫化氫等)、鹽類、空氣氧成分和細菌等都容易對油氣輸送管道造成內部腐蝕。內外環(huán)境共同影響著油氣管道,致使管道容易發(fā)生斷裂和油液泄漏,甚至引發(fā)爆炸事故。平臺漏油和管道爆炸事故都直接或間接與腐蝕有關,油氣管道作為油氣生產設施的重要設備,其安全運營關系重大,管道內腐蝕監(jiān)測已經成為廣泛關注技術問題。管道內腐蝕監(jiān)測的主要方法有掛片法、電阻探針法、線性極化電阻法和電化學噪聲法。每種方法均有自己的優(yōu)勢,但又存在著一定的局限性。掛片監(jiān)測法是使用最為廣泛、 最經濟簡單的檢測方式,適用于電解質溶液、非電解質溶液和氣體的各種介質的腐蝕監(jiān)測。 但是掛片監(jiān)測需要拆裝掛片,監(jiān)測周期較長,且只能確定試驗周期中的平均腐蝕速度,不能很好地重現局部腐蝕效應;電阻探針法同樣不受腐蝕介質的限制,且測量時不必把試樣取出,具有直接、連續(xù)、快速、靈敏的優(yōu)點。但是此方法對試樣加工要求嚴格,不能測定局部腐蝕特征,用于非均勻腐蝕場合,誤差也較大;線性極化電阻法是一種非常適用于現場腐蝕監(jiān)測的方法,它對腐蝕情況變化響應快,能獲得均勻腐蝕速率,比較靈敏,可以及時地反映設備操作條件的變化。但是它對水溶液依賴性較強,僅適用于電解質溶液的腐蝕監(jiān)測;電化學噪聲方法是唯一的能提供局部腐蝕信息的方法,缺點是比其他方法復雜,通常不能得到腐蝕速率的絕對信息??傊壳叭鄙僖环N能夠針對油氣管道內腐蝕進行全面監(jiān)測的電化學新技術。

      發(fā)明內容
      本發(fā)明為解決現有技術存在的問題,提供了一種管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置。本發(fā)明目的是提供一種具有原位無損在線監(jiān)測,無需頻繁拆裝,適用介質范圍廣泛,既能提供均勻腐蝕和局部腐蝕信息,又能判斷管道的耐蝕性能和腐蝕機理,集監(jiān)測、分析和管理于一體,實時檢測等特點的管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置。本發(fā)明管道內腐蝕電化學監(jiān)測整合技術,包括電化學阻抗技術、電化學噪聲技術和線性極化技術。監(jiān)測裝置由信號采集模塊、信號傳輸裝置、A/D轉換器、數據分析模塊、數據管理模塊和電子計算機組成。系統(tǒng)采用單個三電極監(jiān)測探針,通過信號產生控制單元依據三種電化學技術要求施加激勵并接收反饋,由信號采集模塊采集該反饋電信號,通過信號傳輸裝置將反饋電信號傳遞給A/D轉換器,A/D轉換器將電信號轉換為數字信號,進一步傳輸至數據分析模塊的計算機分析單元進行計算和綜合分析并由專家系統(tǒng)單元對結果進行判斷,最終在電子計算機上的人機交互界面顯示原始數據和診斷結果,通過數據管理模塊的報表導出單元導出結果。
      信號采集模塊包括一個三電極監(jiān)測探針、一個信號產生控制單元、一個信號緩存單元和一個報警通知單元。其中探針采用三電極結構,工作電極和輔助電極的選材與被檢測管道相同,并特別關注電極間距對檢測效率和準確度的影響,采用樹脂封裝將電極間距優(yōu)選為50um能夠顯著提高檢測的精度和效率,同時滿足連續(xù)監(jiān)測的需求。根據三種電化學技術檢測原理的不同,通過信號產生控制單元分別對三電極監(jiān)測探針施加不同的擾動并采取原位監(jiān)測,其中線性極化技術施加小幅電壓擾動,反饋腐蝕電流信息;電化學阻抗技術施加一個小幅度的正弦電壓擾動,反饋電極的交流阻抗(交流阻抗譜)信息;電化學噪聲技術無需施加外部擾動即可反饋噪聲圖譜和噪聲信息。由信號緩存單元接受這些反饋信號,并將電信號傳輸至數據分析模塊。當采集的電信號出現異常時,報警單元會迅速作出反應,并提示報警。數據分析模塊外部連接一個A/D轉換器將電信號轉換為數字信號,內部以計算機分析單元、專家系統(tǒng)單元和數據存儲單元為核心。其中計算機分析單元采用計算機數據計算和分析技術,分別對電化學噪聲技術反饋的噪聲譜圖進行時域和頻域分析、對電化學阻抗技術反饋的交流阻抗(交流阻抗譜)進行計算分析、對線性極化技術反饋的腐蝕電流進行計算分析。專家系統(tǒng)單元能夠智能地對三種電化學技術的數據分析結果自動做出判斷,數據存儲單元用于存儲原始數據、分析計算結果和專家診斷結果。數據管理模塊安裝在電子計算機上,通過數據顯示模塊,將原始數據、分析計算結果和專家系統(tǒng)的診斷結果顯示在人機交互界面上,并可通過報表導出單元生成和導出報表。本發(fā)明管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置采用如下技術方案
      一種管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置,其特點是監(jiān)測裝置包括信號采集模塊、信號傳輸裝置、A/D轉換器、數據分析模塊、數據管理模塊和計算機組成;信號采集模塊包括一個三電極監(jiān)測探針、一個信號產生控制單元和一個信號緩存單元,信號產生控制單元施加電化學激勵,并將反饋信號傳遞給信號緩存單元;信號傳輸裝置為有線或無線傳輸裝置,將數據信號傳輸至A/D轉換器;數據信號經數據分析模塊、數據管理模塊進入計算機處理,進行在線監(jiān)測顯示。本發(fā)明管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置還可以采用如下技術措施
      所述的管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置,其特點是三電極監(jiān)測探針由參比電極、工作電極、 輔助電極和探針外殼組成,參比電極采用銀/氯化銀、高純鋅固體參比電極,輔助電極、工作電極與檢測管道的材質相同。所述的管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置,其特點是三電極監(jiān)測探針外殼采用塑料或石英材料,三電極間距設計為10 lOOum,采用樹脂封裝在探針上。所述的管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置,其特點是信號采集模塊包括一個報警通知單元,信號采集模塊采集的電信號出現異常時,會迅速作出反應并提示報警。所述的管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置,其特點是信號緩存單元,臨時存放反饋信號, 并連接信號傳輸裝置。所述的管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置,其特點是:A/D轉換器將信號傳輸裝置傳遞的電信號轉換為數字信號,傳輸至數據分析模塊。所述的管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置,其特點是數據分析模塊連接A/D轉換器,由計算機計算分析單元、專家系統(tǒng)單元和數據存儲單元組成。所述的管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置,其特點是專家系統(tǒng)單元的智能來源于腐蝕專家對實驗室和現場實驗結果的分析和判斷,可對電化學的數據分析結果自動做出判斷,并通過數據傳輸裝置傳遞給數據管理模塊。所述的管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置,其特點是計算機對采集信號進行分析,分別對電化學噪聲技術反饋的噪聲譜圖進行時域和頻域分析、對電化學阻抗技術反饋的交流阻抗進行計算分析、對線性極化技術反饋的腐蝕電流進行計算分析。所述的管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置,其特點是數據管理模塊安裝在計算機上,包括一個數據顯示單元和一個報表導出單元,并通過電子計算機的人機交互界面顯示和導出原始數據、分析計算結果和專家診斷結果。本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果
      管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置,由于采用了本發(fā)明全新的技術方案,與現有技術相比,本發(fā)明具有以下特點
      1.基本不受監(jiān)測介質環(huán)境的限制,可廣泛應用于各種單相和混相介質;
      2.可實現原位在線無損檢測,無需頻繁拆裝;
      3.實現三種電化學技術的整合,檢測獲得完整全面的腐蝕信息;
      4.集監(jiān)測、分析和管理的一體化系統(tǒng)。


      圖1是本發(fā)明管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置結構示意圖。圖中,1.電極,2.電極監(jiān)測探針,3.信號采集模塊,4.信號傳輸裝置,5. A/D 轉換器,6.數據分析模塊,7.計算機,8.管道。
      具體實施例方式為能進一步了解本發(fā)明的技術內容、特點及功效,茲列舉以下實例,并配合附圖詳細說明如下
      參照附圖1。實施例1
      管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置由信號采集模塊、信號傳輸裝置、A/D轉換器、數據分析模塊、 數據管理模塊和電子計算機組成;管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置涉及的電化學技術包括電化學阻抗技術、電化學噪聲技術和線性極化技術的整合技術。線性極化技術施加小幅度的電壓擾動,反饋腐蝕電流信息;電化學阻抗技術施加一個小幅度的正弦電壓擾動,反饋電極的交流阻抗(交流阻抗譜)信息;電化學噪聲技術無需施加外部擾動即可反饋電化學噪聲信息。信號采集模塊,包括一個三電極監(jiān)測探針、一個信號產生控制單元、一個信號緩存單元和一個報警通知單元。三電極監(jiān)測探針主要由參比電極、工作電極、輔助電極和探針外殼組成。參比電極采用銀/氯化銀、高純鋅等固體參比電極,輔助電極、工作電極與檢測管道的材質一致,探針外殼采用塑料、石英或其他非金屬材料制成,三電極間距設計為10 IOOum,優(yōu)選50um,并通過樹脂封裝在探針上。信號產生控制單元是一個施加電化學激勵的控制單元,依據三種電化學技術要求施加激勵,并將反饋信號傳遞給信號緩存單元。信號緩存單元臨時存放反饋信號,并連接信號傳輸裝置。報警通知單元當信號采集模塊采集的電信號出現異常時,會迅速作出反應并提示報警。信號傳輸裝置是一種有線或無線傳輸裝置,將電信號傳輸至A/D轉換器。A/D轉換器將信號傳輸裝置傳遞的電信號轉換為數字信號,傳輸至數據分析模塊。數據分析模塊連接一個A/D轉換器,由一個計算機計算分析單元、一個專家系統(tǒng)單元和一個數據存儲單元組成。專家系統(tǒng)單元的智能來源于腐蝕專家對實驗室和現場實驗結果的分析和判斷,它可對三種電化學的數據分析結果自動做出判斷,并通過數據傳輸裝置傳遞給數據管理模塊。數據存儲單元用于存儲原始數據、分析計算結果和專家系統(tǒng)單元的診斷結果。計算機計算分析單元采用計算機數據計算和分析技術,分別對電化學噪聲技術反饋的噪聲譜圖進行時域和頻域分析、對電化學阻抗技術反饋的交流阻抗(交流阻抗譜)進行計算分析、對線性極化技術反饋的腐蝕電流進行計算分析。數據管理模塊安裝在電子計算機上,包括一個數據顯示單元和一個報表導出單元,并通過電子計算機的人機交互界面顯示和導出原始數據、分析計算結果和專家診斷結果。數據顯示單元用于顯示原始數據、分析計算結果和專家系統(tǒng)單元的診斷結果。報表導出單元可根據用戶需求,將原始數據、分析計算結果和專家系統(tǒng)單元的診斷結果生成報表并從系統(tǒng)中導出。本實施例的具體結構及其使用詳細描述
      本實施例包括電極1(工作電極、參比電極和輔助電極)、電極監(jiān)測探針2、信號采集模塊 3、信號傳輸裝置4、A/D轉換器5、數據分析模塊6、數據管理模塊和電子計算機7。電極監(jiān)測探針2由參比電極、工作電極、輔助電極和探針外殼組成,參比電極采用銀/氯化銀電極, 輔助電極、工作電極與被監(jiān)測管道的材質一致,探針外殼采用塑料、石英或其他非金屬材料制成,三電極間距為50um并通過樹脂封裝在探針上。電極監(jiān)測探針2通過探針外殼前部的螺紋或法蘭旋轉到被監(jiān)測管道8上,探針頂端與管道內表面平齊。管道8的材質可以是碳鋼、低合金鋼、耐蝕合金等金屬。信號采集模塊3、信號傳輸裝置4、數據分析模塊6和數據管理模塊之間采用VGA 接口連接。信號采集模塊3包括一個三電級監(jiān)測探針2、一個信號產生控制單元、一個信號緩存單元和一個報警通知單元。數據分析模塊6外部連接一個A/D轉換器5將電信號轉換為數字信號,內部由一個計算機分析單元、一個專家系統(tǒng)單元和一個數據存儲單元組成。數據管理模塊安裝在電子計算機7上,包括一個數據顯示單元和一個報表導出單元,用于顯示和導出原始數據、分析結果和專家診斷結果。本發(fā)明使用時,系統(tǒng)默認進行電化學噪聲監(jiān)測。當信號采集模塊采集到噪聲信號時,通過信號產生控制單元切換到線性極化技術,即在工作電極和輔助電極之間施加IOmV 電壓擾動1小時并采集反饋電信號;信號采集完畢后切換到電化學噪聲監(jiān)測;0.5小時后實施電化學阻抗檢測,施加交流幅值為士5mV,掃描頻率范圍IOOkHz IOmHz的正弦電壓擾動并采集反饋電信號;完成阻抗掃描后切換到電化學噪聲技術繼續(xù)進行信號采集工作。監(jiān)測過程中的設置可根據需求進行手動或自動調整。三種電化學技術反饋的電信號經信號傳輸裝置傳輸至A/D轉換器,A/D轉換器將其轉化為數字信號,進一步傳輸至計算機分析單元,分別對噪聲譜圖進行時域分析和頻域分析、計算腐蝕速率和分析電極的阻抗譜圖,計算分析結果由專家系統(tǒng)單元予以判斷,并由電子計算機的人機交互頁面顯示原始數據、分析計算結果和診斷結果。三種技術的有機整合能夠同時實現“原位”、“無損”監(jiān)測,獲得均勻腐蝕信息和局部腐蝕信息、并判斷耐蝕情況和腐蝕機理。分析結果最終存儲于數據存儲單元中,并建立報表導出單元,便于用戶導出分析結果。
      權利要求
      1.一種管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置,其特征是監(jiān)測裝置包括信號采集模塊、信號傳輸裝置、A/D轉換器、數據分析模塊、數據管理模塊和計算機組成;信號采集模塊包括一個三電極監(jiān)測探針、一個信號產生控制單元和一個信號緩存單元,信號產生控制單元施加電化學激勵,并將反饋信號傳遞給信號緩存單元;信號傳輸裝置為有線或無線傳輸裝置,將數據信號傳輸至A/D轉換器;數據信號經數據分析模塊、數據管理模塊進入計算機處理,進行在線監(jiān)測顯示。
      2.按照權利要求1所述的管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置,其特征是三電極監(jiān)測探針由參比電極、工作電極、輔助電極和探針外殼組成,參比電極采用銀/氯化銀、高純鋅固體參比電極,輔助電極、工作電極與檢測管道的材質相同。
      3.按照權利要求2所述的管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置,其特征是三電極監(jiān)測探針外殼采用塑料或石英材料,三電極間距設計為10 lOOum,采用樹脂封裝在探針上。
      4.按照權利要求1所述的管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置,其特征是信號采集模塊包括一個報警通知單元,信號采集模塊采集的電信號出現異常時,會迅速作出反應并提示報警。
      5.按照權利要求1所述的管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置,其特征是信號緩存單元,臨時存放反饋信號,并連接信號傳輸裝置。
      6.按照權利要求1所述的管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置,其特征是A/D轉換器將信號傳輸裝置傳遞的電信號轉換為數字信號,傳輸至數據分析模塊。
      7.按照權利要求1所述的管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置,其特征是數據分析模塊連接A/ D轉換器,由計算機計算分析單元、專家系統(tǒng)單元和數據存儲單元組成。
      8.按照權利要求7所述的管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置,其特征是專家系統(tǒng)單元的智能來源于腐蝕專家對實驗室和現場實驗結果的分析和判斷,可對電化學的數據分析結果自動做出判斷,并通過數據傳輸裝置傳遞給數據管理模塊。
      9.按照權利要求1所述的管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置,其特征是計算機對采集信號進行分析,分別對電化學噪聲技術反饋的噪聲譜圖進行時域和頻域分析、對電化學阻抗技術反饋的交流阻抗進行計算分析、對線性極化技術反饋的腐蝕電流進行計算分析。
      10.按照權利要求1所述的管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置,其特征是數據管理模塊安裝在計算機上,包括一個數據顯示單元和一個報表導出單元,并通過電子計算機的人機交互界面顯示和導出原始數據、分析計算結果和專家診斷結果。
      全文摘要
      本發(fā)明涉及一種管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置。本發(fā)明屬于管道腐蝕監(jiān)測技術領域。一種管道內腐蝕在線監(jiān)測裝置,其特點是監(jiān)測裝置包括信號采集模塊、信號傳輸裝置、A/D轉換器、數據分析模塊、數據管理模塊和計算機組成;信號采集模塊包括一個三電極監(jiān)測探針、一個信號產生控制單元和一個信號緩存單元,信號產生控制單元施加電化學激勵,并將反饋信號傳遞給信號緩存單元;信號傳輸裝置為有線或無線傳輸裝置,將數據信號傳輸至A/D轉換器;數據信號經數據分析模塊、數據管理模塊進入計算機處理,進行在線監(jiān)測顯示。本發(fā)明具有原位無損在線監(jiān)測,無需頻繁拆裝,適用介質范圍廣泛,集監(jiān)測、分析和管理于一體,實時檢測等優(yōu)點。
      文檔編號G01N17/02GK102507430SQ20111035745
      公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月11日 優(yōu)先權日2011年11月11日
      發(fā)明者胡欣 申請人:天津億利科能源科技發(fā)展股份有限公司
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