CN109782046B - 一种测量埋地金属管道极化电位的方法和系统 - Google Patents
一种测量埋地金属管道极化电位的方法和系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种测量埋地金属管道极化电位的方法和系统。所述方法和系统通过将偶数个试片对称分布在参与电极四周后，采用测试试片组配合试片断电法测量埋地金属管道的极化电位，然后再测量接地极在无电流和通电流情况下的IR降误差值，最后根据所述测量的极化电位值和IR降误差值确定高压直流接地极电流影响的埋地金属管道极化电位测量值。所述方法和系统有效消减了测试埋地金属管道极化电位时地中电流引起的IR降的影响，从而使测量结果更能反映实际的影响程度。
Description
技术领域
本发明涉及极化电位测量领域,并且更具体地，涉及一种测量埋地金属管道极化电位的方法和系统。
背景技术
极化电位是埋地金属管道阴极保护效果评估的重要指标，主要通过测量埋地金属管道与参比电极之间的电位差获得。
对于邻近高压直流接地极的埋地金属管道，接地极流入大地的电流，一部分会在管道附近的土壤中流通，一部分则会通过管道破损点流入和流出管道，在管道上流通。直接测量埋地金属管道的金属部分与参比电极之间的电位差，除包含所需的金属极化电位外，还包含有埋地金属管道的金属部分与参比电极之间土壤的IR降，该IR降由两部分组成：一是通过管道流入/流出电流引起的IR降，二是地中电流引起的IR降。
IR降有两个决定因素：一是电流I，二是电阻R。电流在测量的瞬间被中断，I＝0，IR＝0，IR降立即消失。为消除管道自身阴保电流在试片与参比电极之间的土壤IR降，常规管道阴保电位(极化电位)测量中，通常采用试片断电法进行测量。该方法是在测试点处埋设一个裸露试片，其材质、埋设状态与管道相同，试片与埋地金属管道的金属部分通过电缆连接。通过断开试片与管道连接的瞬间记录电位即可获得不含阴保电流IR降的管地电位差。
但是现有技术中的试片断电法虽然能消除由试片流入/流出电流(包含管道自身阴保电流和进出管道的接地极电流)引起的IR降，但无法消除试片附近地中电流引起的IR降。因此，为获得高压直流接地极附近埋地金属管道的真实阴极保护电位(极化电位)，正确评价阴极保护系统的保护效果，有必要采取措施消减地中电流引起的IR降对极化电位测量的影响。
发明内容
为了解决现有技术中试片断电法测量埋地金属管道的极化电位不能消除地中电流IR降的影响的技术问题，本发明提供一种测量埋地金属管道极化电位的方法，所述方法包括：
将偶数个试片对称分布在参比电极四周，作为测试试片组；
将所述测试试片组中的试片与埋地金属管道的金属部分连接，并且所述试片与管道的金属部分的极化特性同步后，当所述埋地金属管道附近的接地极通以电流I时，试片组与埋地金属管道之间按照一定时间间隔不停导通和断开，并在测试试片组与埋地金属管道断开的瞬间，测量测试试片组与参比电极之间的电位差V1；
将测试试片组与埋地金属管道的连接彻底断开，在测试试片组极化稳定后，当埋地金属管道附近的接地极上的电流为0安以及电流I时，分别测量测试试片组与参比电极之间的电位差V0和V2，并根据所述电位差V0和V2确定因测试试片组之间电流分布不均匀引起的IR降误差E；
根据确定的电位差V1和IR降误差E确定所述埋地金属管道在无IR降时的管道极化电位V4。
进一步地，将不少于4个的试片对称分布在参比电极四周，作为测试试片组。
进一步地，所述测试试片组中的试片通过电缆并联。
进一步地，所述根据所述电位差V0和V2确定因测试试片组之间电流分布不均匀引起的IR降误差E，其计算公式为：
E＝V2-VO。
进一步地，所述根据确定的电位差V1和IR降误差E确定所述埋地金属管道在无IR降时的管道极化电位V4，其计算公式为：
V4＝V1-E。
根据本发明的另一方面，本发明提供一种测量埋地金属管道极化电位的系统，所述系统包括：
测试试片组，其包括偶数个对称分布在参比电极四周的试片，所述试片与埋地金属管道的金属部分连接；
测量单元，其用于在所述测试试片组中的试片与埋地金属管道的金属部分连接，并且所述试片与管道的金属部分的极化特性同步后，当所述埋地金属管道附近的接地极通以电流I时，试片组与埋地金属管道之间按照一定时间间隔不停导通和断开，并在测试试片组与埋地金属管道断开的瞬间，测量测试试片组与参比电极之间的电位差V1；以及在测试试片组与埋地金属管道的连接彻底断开，测试试片组极化稳定后，当埋地金属管道附近的接地极上的电流为0安以及电流I时，分别测量测试试片组与参比电极之间的电位差V0和V2；
计算单元，其用于根据所述电位差V0和V2确定因测试试片组之间电流分布不均匀引起的IR降误差E，以及根据确定的电位差V1和IR降误差E确定所述埋地金属管道在无IR降时的管道极化电位V4。
进一步地，所述测试试片组的试片不少于4个。
进一步地，所述测试试片组中的试片通过电缆并联。
进一步地，所述计算单元根据所述电位差V0和V2确定因测试试片组之间电流分布不均匀引起的IR降误差E，其计算公式为：
E＝V2-VO。
进一步地，所述计算单元根据确定的电位差V1和IR降误差E确定所述埋地金属管道在无IR降时的管道极化电位V4，其计算公式为：
V4＝V1-E。
本发明技术方案提供的测量埋地金属管道极化电位的方法和系统通过将偶数个试片对称分布在参与电极四周后，采用测试试片组配合试片断电法测量埋地金属管道的极化电位，然后再测量接地极在无电流和通电流情况下的IR降误差值，最后根据所述测量的极化电位值和IR降误差值确定高压直流接地极电流影响下的埋地金属管道极化电位测量值。所述测量埋地金属管道极化电位的方法和系统有效消减了测试埋地金属管道极化电位时地中电流引起的IR降的影响，从而使测量结果更能反映实际的影响程度；测试试片组采用偶数个试片对称并联的形式，可保证对地中不同方向杂散电流产生的IR将进行对称消除；试片组采用多个试片包围参比电极，不仅实施简便，还可有效控制试片总面积，降低阴保电流不必要的浪费；另外，采用试片组与管道断开连接的方式，进行因电流分布不均匀引起的IR降误差消除，可实现地中电流IR降的完全消除，进一步提高测量结果的准确度。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明优选实施方式的测量埋地金属管道极化电位的方法的流程图；
图2为根据本发明优选实施方式的在接地极分别通以不同电流时，IR降误差消除前和消除后极化电位测量值的曲线示意图；
图3为根据本发明优选实施方式的测量埋地金属管道极化电位的系统的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明优选实施方式的测量埋地金属管道极化电位的方法的流程图。如图1所示，本优选实施方式所述的测量埋地金属管道极化电位的方法100从步骤101开始。
在步骤101，将偶数个试片对称分布在参比电极四周，作为测试试片组。
优选地，将不少于4个的试片对称分布在参比电极四周，作为测试试片组。
优选地，所述测试试片组中的试片通过电缆并联。
在本优选实施方式中，所述测试试片组是采用6个1cm2的试片对称地捆绑在参比电极四周，所述参比电极采用便携式硫酸铜参与电极，其直径为32mm，6个试片通过电缆连接以实现等电位连接，其中，所述1cm2的试片是指金属圆柱体一端底部的面积为1cm2的金属面，所述试片所在的圆柱体的外转直径为30mm,6个试片刚好可对称均匀分布在参比电极的四周，布置简便，结构稳固。
在步骤102，将所述测试试片组中的试片与埋地金属管道的金属部分连接，并且所述试片与管道的金属部分的极化特性同步后，当所述埋地金属管道附近的接地极通以电流I时，试片组与埋地金属管道之间按照一定时间间隔不停导通和断开，并在测试试片组与埋地金属管道断开的瞬间，测量测试试片组与参比电极之间的电位差V1。
在本优选实施方式中，采用小模型直流接地极，其进项在埋地金属管道附近，为浅埋型单圆环结构，极环直径30mm，埋深1m；埋地金属管道管径219mm，埋深0.8m，长度200m。将测试试片组与埋地金属管道的金属部分之间通过带有通/断功能的数据记录仪连接后，一般静置24小时，即可实现试片与管道金属部分的极化特性同步。所述试片与管道金属部分的极化特性同步后，当给小模型直流接地极通以电流时，利用数据记录仪的通断和记录功能采集每次断开瞬间(一般设定断开之后500ms)试片与参比电极之间的电位差。
在步骤103，将测试试片组与埋地金属管道的连接彻底断开，在测试试片组极化稳定后，当埋地金属管道附近的接地极上的电流为0安以及电流I时，分别测量测试试片组与参比电极之间的电位差V0和V2，并根据所述电位差V0和V2确定因测试试片组之间电流分布不均匀引起的IR降误差E。
优选地，所述根据所述电位差V0和V2确定因测试试片组之间电流分布不均匀引起的IR降误差E，其计算公式为：
E＝V2-VO。
在本优选实施方式中，将测试试片组与埋地金属管道的连接彻底断开，并静置一段时间，使测试试片组极化稳定后，在小模型直流接地极上的电流为0安以及电流I时，分别测量测试试片组与参比电极之间的电位差V0和V2，并根据所述电位差V0和V2的差值确定因测试试片组之间电流分布不均匀引起的IR降误差E。理论上，如果6个试片在参比电极周围完全对称，且各自与周围土壤的接触状态完全一致，是不存在IR降的，但实际操作中，无法做到试片之间的完全对称以及试片与土壤之间的接触状态完全相同，因此由于试片间电流分布不均匀是会引起IR降误差的。表1中即显示了小模型直流接地极上通以不同电流时，因试片组周围电流分布不均匀引起的IR降误差值。
表1
在步骤104，根据确定的电位差V1和IR降误差E确定所述埋地金属管道在无IR降时的管道极化电位V4。
优选地，所述根据确定的电位差V1和IR降误差E确定所述埋地金属管道在无IR降时的管道极化电位V4，其计算公式为：
V4＝V1-E。
图2为根据本发明优选实施方式的在接地极分别通以不同电流时，IR降误差消除前和消除后极化电位测量值的曲线示意图。如图2所示，曲线a为小模型接地极在不同电流下，距接地极最近的埋地金属管道处试片极化电位测量结果。而曲线b是4曲线a的测量结果减去表1所对应小模型接地极电流下的IR降误差后获得的无IR降时的管道极化电位测量值的曲线。
图3为根据本发明优选实施方式的测量埋地金属管道极化电位的系统的结构示意图。如图3所示，本优选实施方式所述的测量埋地金属管道极化电位的系统300包括：
测试试片组301，其包括偶数个对称分布在参比电极302四周的试片，所述试片与埋地金属管道303的金属部分连接。
在本优选实施方式中，一共有6个试片对称分布在参与电极302四周。
测量单元304，其用于在所述测试试片组301中的试片与埋地金属管道303的金属部分连接，并且所述试片与管道的金属部分的极化特性同步后，当所述埋地金属管道303附近的接地极305通以电流I时，在断开测试试片组301与埋地金属管道303的时间间隔内，测量测试试片组301与参比电极302之间的电位差V1；以及在测试试片组301与埋地金属管道303的连接彻底断开，测试试片组301极化稳定后，当埋地金属管道303附近的接地极305上的电流为0安以及电流I时，分别测量测试试片组301与参比电极302之间的电位差V0和V2。
在本优选实施方式中，所述测量单元304为带有通断和记录功能的数据记录仪。
计算单元306，其用于根据所述电位差V0和V2确定因测试试片组之间电流分布不均匀引起的IR降误差E，以及根据确定的电位差V1和IR降误差E确定所述埋地金属管道在无IR降时的管道极化电位V4。
优选地，所述测试试片组301的试片不少于4个。
优选地，所述测试试片组301中的试片通过电缆并联。
优选地，所述计算单元306根据所述电位差V0和V2确定因测试试片组之间电流分布不均匀引起的IR降误差E，其计算公式为：
E＝V2-VO。
优选地，所述计算单元306根据确定的电位差V1和IR降误差E确定所述埋地金属管道在无IR降时的管道极化电位V4，其计算公式为：
V4＝V1-E。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
Claims (6)
1.一种测量埋地金属管道极化电位的方法，其特征在于，所述方法包括：
将偶数个试片对称分布在参比电极四周，作为测试试片组；
将所述测试试片组中的试片与埋地金属管道的金属部分连接，并且所述试片与管道的金属部分的极化特性同步后，当所述埋地金属管道附近的接地极通以电流I时，试片组与埋地金属管道之间按照一定时间间隔不停导通和断开，并在测试试片组与埋地金属管道断开的瞬间，测量测试试片组与参比电极之间的电位差V1；
将测试试片组与埋地金属管道的连接彻底断开，在测试试片组极化稳定后，当埋地金属管道附近的接地极上的电流为0安以及电流I时，分别测量测试试片组与参比电极之间的电位差V0和V2，并根据所述电位差V0和V2确定因测试试片组之间电流分布不均匀引起的IR降误差E，其计算公式为：
E=V2-V0；
根据确定的电位差V1和IR降误差E确定所述埋地金属管道在无IR降时的管道极化电位V4，其计算公式为：
V4=V1-E。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将不少于4个的试片对称分布在参比电极四周，作为测试试片组。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测试试片组中的试片通过电缆并联。
4.一种测量埋地金属管道极化电位的系统，其特征在于，所述系统包括：
测试试片组，其包括偶数个对称分布在参比电极四周的试片，所述试片与埋地金属管道的金属部分连接；
测量单元，其用于在所述测试试片组中的试片与埋地金属管道的金属部分连接，并且所述试片与管道的金属部分的极化特性同步后，当所述埋地金属管道附近的接地极通以电流I时，试片组与埋地金属管道之间按照一定时间间隔不停导通和断开，并在测试试片组与埋地金属管道断开的瞬间，测量测试试片组与参比电极之间的电位差V1；以及在测试试片组与埋地金属管道的连接彻底断开，测试试片组极化稳定后，当埋地金属管道附近的接地极上的电流为0安以及电流I时，分别测量测试试片组与参比电极之间的电位差V0和V2；
计算单元，其用于根据所述电位差V0和V2确定因测试试片组之间电流分布不均匀引起的IR降误差E，以及根据确定的电位差V1和IR降误差E确定所述埋地金属管道在无IR降时的管道极化电位V4，其中：
E=V2-V0
V4=V1-E。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述测试试片组的试片不少于4个。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述测试试片组中的试片通过电缆并联。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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