CN110863205B - 线路管道阴极保护干扰处理方法 - Google Patents

Abstract

一种线路管道阴极保护干扰处理方法，步骤包括：在绝缘接头一侧的土壤中埋设阳极地床，在场站外的土壤中沿着场站外的管道由内向外依次设置第一参比电极和第二参比电极，实时检测到的通电电位V_{on_1}和V_{on_2}，计算当前的通电电位差ΔV_on，恒电位仪的输出电流由零点开始逐渐增加输出，直至ΔV_on为0本发明的线路管道阴极保护干扰处理方法，单独设置恒电位仪，并使该恒电位仪通过阳极地床释放电流，产生的阳极电压场抵消干扰源附近的阴极电压场，从而消除场站内区域阴极保护设备放电对场站外管线阴极保护造成的干扰，从根本上消除干扰问题，处理效果好，而且处理方法简单，操作容易，降低对人员的技术要求。

Description

线路管道阴极保护干扰处理方法

技术领域

本发明属于阴极保护防腐技术领域，尤其涉及一种线路管道阴极保护干扰处理方法。

背景技术

目前区域阴极保护已经在国内大部分输油气站场、大型罐区、城市天然气站场、炼厂地下集输管网等的腐蚀与防护中得到广泛应用。而上述区域需要连接长距离的输送管道，将生产、制造或储存的油液输送出来，而输送管道也同样需要阴极保护进行防腐。

国内绝大多数长输管道采用强制电流阴极保护方式，其阴极保护系统电源(恒电位仪)控制模式通常采用恒电位仪控制模式。其控制原理为：通过在绝缘接头(站场与线路电绝缘装置)外侧设置控制用参比电极，该参比电极实时测量该处线路管道的保护电位(馈流点)并将数值反馈给恒电位仪，恒电位仪对比该电位与预置目标电位的差值，通过内部控制电路实时增大或减小输出电流，使得反馈点无限接近预置电位。以上控制逻辑中，控制点参比电位直接影响到线路阴极保护系统的输出大小，也就意味着，若该处参比电极受到外界环境的干扰导致电位偏差，则整个线路的阴极保护效果将会受到影响。

区域阴极保护对线路阴极保护干扰类型通常有两种形式。如图1所示，当站场区域阴极保护采用的阳极地床靠近线路阴极保护馈流点，很多情况下，部分区域保护电流(干扰电流)会在馈流点附近流入，在远处流出，此时馈流电位置管道阴极极化增加，保护电位负向偏移，而线路的恒电位仪的输出降低，导致保护距离缩短。而如图2所示，当区域阴极保护采用远阳极地床时，干扰电流会从线路远端流入，在馈流点附近流出，此时会导致馈流点管道阴极极化程度减小或引起阳极极化，电位正向偏移，线路恒电位仪输出增大，远端线路出现过保护。

从阴极保护原理可知，阴极保护主要是利用辅助阳极及提供电流，从被保护管道流入引起管道阴极极化从而抑制腐蚀。从此角度分析，虽然管道流入电流过多会引起过保护，导致氢脆或防腐层剥离，但其危害实例鲜有报道，危害程度远比电流流出导致金属腐蚀小得多。此外，处理图1此类阳极电场干扰的方法只要适当调整区域阴极保护近阳极的位置或其输出电流大小即可解决。

当前处理图2类的阴极电压场干扰主要有以下几种方式：

(1)对站外干线进行密间隔电位测试，将站外阴极保护系统的控制点转移至不受干扰的位置；

(2)对控制点进行处理，安装排流电极以降低或消除干扰电流引起的附加极化或去极化；

(3)站外保护系统采用恒电流控制；

以上干扰排除方式从效果以及实施方法具有以下缺点：

(1)将控制点转移至不受干扰的位置时，线路阴极保护得以恢复正常，但被干扰段仍存在电流流出电位偏正的现象，未从根本上解决干扰问题；

(2)对控制点安装排流电极的方式从原理上是行之有效的方法，但目前的普遍做法是在控制点附近或在被干扰段安装牺牲阳极。牺牲阳极的使用在一定程度上确实能给干扰管段提供阴极保护电流抑制电流的流出，但区域阴极保护投用的电流量较大，牺牲阳极的输出电流十分有限，能否完全抑制难以把控。此外，埋设牺牲阳极还会使得被保护管段整体接地电阻降低，增大了电流流出途径；

(3)与转移控制点一样，将站外保护系统采用恒电流控制虽能使得远端阴极保护正常，但近端干扰不能抑制，且恒电流运行状态下无法控制线路阴极保护电位，需要持续监测调整，对管理人员的专业水平较高，增加了管理成本。

发明内容

本发明针对上述现有技术中区域阴极保护对线路管道造成近端流出远端流入的干扰，存在干扰处理办法无法根本消除、效果差、对人员要求高等问题，提出一种操作简单、效果好、能够根本消除干扰的线路管道阴极保护干扰处理方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种线路管道阴极保护干扰处理方法，步骤如下：

在绝缘接头一侧的土壤中埋设阳极地床，将阳极地床通过导线连接恒电位仪的正极，将恒电位仪的负极连接场站内的管道；

在场站外的土壤中沿着场站外的管道由内向外依次设置第一参比电极和第二参比电极，第一参比电极设置在场站外管道内端的一侧；

远程终端通过导线连接第一参比电极和第二参比电极，第一参比电极和第二参比电极分别将实时检测到的通电电位V_{on_1}和V_{on_2}上传至远程终端；

远程终端实时计算当前的通电电位差ΔV_on，ΔV_on＝V_{on_1}-V_{on_2}；

恒电位仪的输出电流由零点开始逐渐增加输出，直至ΔV_on为0。

作为优选，根据权利要求1所述的线路管道阴极保护干扰处理方法，其特征在于，通过密间隔电位测试法得到以绝缘接头为中心的电位分布图；

所述阳极地床采用阳极带，将其沿电位分布图中电位值最偏正的电位带设置。

作为优选，所述密间隔电位测试法的步骤如下：

以绝缘接头为中心，分别选取平行于管道、垂直于管道、相对于管呈45度的五个方向进行电位检测；

在每个方向上设置多个检测点，同一方向上相邻检测点之间的间距为A；

利用参比电极由内向外对每个方向的检测点逐个进行电位检测，将电位相同的检测点通过平滑的曲线相连，得到电位分布图。

作为优选，所述间距A为3至5米。

作为优选，在对检测点逐个进行电位检测时，若同一方向上相邻两个检测点的电位相同，则停止检测。

作为优选，所述第二参比电极设置在电位分布图中电位值最偏负的电位带中。

作为优选，所述阳极地床与管道之间设有间隔。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1、本发明的线路管道阴极保护干扰处理方法，单独设置恒电位仪，并使该恒电位仪通过阳极地床释放电流，产生的阳极电压场抵消干扰源附近的阴极电压场，从而消除场站内区域阴极保护设备放电对场站外管线阴极保护造成的干扰，从根本上消除干扰问题，处理效果好，而且处理方法简单，操作容易，降低对人员的技术要求。

2、通过密间隔电位测试法测量电位分布图，能够得知阴极电压场最强的区域，从而将阳极地床设置在该区域，使产生的阳极电压场能够充分抵消干扰源的阴极电压场，避免产生盲点。阳极地床采用带状结构，从而保证阳极地床能够在阴极电压场最强的区域中充分且均匀的分布，提高干扰处理效果。

3、密间隔电位测试法选取5个方向，能够以最少的测量次数，测得满足精度要求的电位分布图，具有较高的工作效率。在同一方向测量结果不发生变化时，停止检测，减小不必要的工作量，提高工作效率。

4、第二参比电极设置在电位分布图中电位最小的区域中，使第一参比电极和第二参比电极的跨度能够充分覆盖整个电位分布图所表示的阴极电压场，更加准确的反应阴极电压场所产生的电压差，在两者电压差为0时能够准确表明阴极电压场的消除。

5、阳极地床与管道之间设置间隔，避免阳极地床放电对管道上的电位造成影响，保证管道阴极保护的效果。

附图说明

图1为背景技术中区域阴极保护对线路阴极保护干扰形式一的示意图；

图2为背景技术中区域阴极保护对线路阴极保护干扰形式二的示意图；

图3为本发明线路管道阴极保护干扰处理方法的装置布置图；

图4为密间隔电位测试法的测量点选取示意图；

图5为本发明实施例的电位分布图；

图6为本发明实施例的电位测试曲线图；

以上各图中：1.1、第一管道；1.2、第二管道；2、绝缘接头；3、恒电位仪；4、阳极地床；5.1、第一参比电极；5.2、第二参比电极；6、远程终端；7、检测点。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

场站内的第一管道1.1与场站外的第二管道1.2通过绝缘接头2相连，绝缘接头2起着密封、防止发生电化学腐蚀的重要保护作用。

如图3至6所示，本发明提供一种线路管道阴极保护干扰处理方法，按照下述步骤进行。

单独设置一台用于消除干扰的恒电位仪3，在绝缘接头2一侧的土壤中埋设阳极地床4，将阳极地床4通过导线连接恒电位仪3的正极，将恒电位仪3的负极连接场站内的第一管道1.1。

在场站外的土壤中，沿着场站外的第二管道1.2布设方向，由内向外依次设置第一参比电极5.1和第二参比电极5.2。

第一参比电极5.1设置在第二管道1.2内端的一侧，靠近绝缘接头2；第二参比电极5.2位于远端，远离绝缘接头2。

第一参比电极5.1检测对应位置当前的通电电位V_{on_1}，第二参比电极5.2检测对应位置当前的通电电位V_{on_2}。

远程终端6通过导线连接第一参比电极5.1和第二参比电极5.2，将检测到的V_{on_1}和V_{on_2}上传至远程终端6，远程终端6实时计算当前的通电电位差ΔV_on，即两个参比电极所测同一时刻通电电位的电位差，ΔV_on＝V_{on_1}-V_{on_2}。

恒电位仪3的输出电流由零点开始逐渐增加输出，直至ΔV_on为0，两个参比电极5.1和5.2所测同一时刻通电电位相同，恒电位仪3在绝缘接头2一侧的土壤中放电产生的阳极电压场，抵消干扰源附近的阴极电压场，消除了场站外管道的干扰。

由于干扰源附近的阴极电压场并非是一个均匀的电压场，若恒电位仪3连接的阳极地床4未处于阴极电压场最强的位置，阳极地床4放电产生的阳极电压场则无法完整覆盖阴极电压场所处区域，使部分位置的阴极电压场未被完全抵消，干扰没有被彻底消除。

为了避免上述问题，在布设阳极地床4之前，先通过密间隔电位测试法得到以绝缘接2为中心的电位分布图。

如图4所示，以绝缘接头2为中心，在水平面上分别选取平行于管道、垂直于管道、相对于管呈45度的五个方向进行电位检测。

在每个方向上设置多个检测点7，同一方向上相邻检测点7之间的间距为A。

利用参比电极由内向外对每个方向的检测点7逐个进行电位检测，得到如图6所示的电位测试曲线图。

在平面图中标出各个检测点，将电位相同的检测点通过平滑的曲线相连，得到如图5所示的电位分布图。

电位分布图中相邻两个平滑曲线之间的区域构成电位带，同一电位带中各个位置的电位水平相同。

阳极地床采用带状结构的阳极带，将阳极带设置在电位分布图中电位值最偏正的电位带中，并沿电位带的分布方向设置。

电位值最偏正即电位值最大，电位值最偏负即电位值最小。

如图5所示，电位值最偏正的电位带位于绝缘接头正北的方向，则将阳极带垂直于场站外的第二管道1.2，并向北延伸。

为了保证检测点的密度，同一方向上相邻检测点之间的间距为3至5米。

在对检测点逐个进行电位检测时，若同一方向上相邻两个检测点的电位相同，则停止检测，无须再对该方向上的其他检测点进行检测，降低工作量，提高工作效率。

为了使两个参比电极5.1和5.2之间的电位差能够充分反应阴极电压场的干扰，将第二参比电极5.2设置在电位分布图中电位值最偏负的电位带中，从而使第一参比电极和第二参比电极的跨度能够充分覆盖整个电位分布图的区域，在两者电压差为0时能够准确表明阴极电压场的消除。

阳极地床4与管道之间设有间隔，避免阳极地床放电对管道上的电位造成影响，保证管道阴极保护的效果。

Claims (7)

1.一种线路管道阴极保护干扰处理方法，其特征在于，步骤如下：

在绝缘接头一侧的土壤中埋设阳极地床，将阳极地床通过导线连接恒电位仪的正极，将恒电位仪的负极连接场站内的管道；

在场站外的土壤中沿着场站外的管道由内向外依次设置第一参比电极和第二参比电极，第一参比电极设置在场站外管道内端的一侧；

远程终端通过导线连接第一参比电极和第二参比电极，第一参比电极和第二参比电极分别将实时检测到的通电电位V_{on_1}和V_{on_2}上传至远程终端；

远程终端实时计算当前的通电电位差ΔV_on，ΔV_on＝V_{on_1}-V_{on_2}；

恒电位仪的输出电流由零点开始逐渐增加输出，直至ΔV_on为0。

2.根据权利要求1所述的线路管道阴极保护干扰处理方法，其特征在于，通过密间隔电位测试法得到以绝缘接头为中心的电位分布图；

所述阳极地床采用阳极带，将其沿电位分布图中电位值最偏正的电位带设置。

3.根据权利要求2所述的线路管道阴极保护干扰处理方法，其特征在于，所述密间隔电位测试法的步骤如下：

以绝缘接头为中心，分别选取平行于管道、垂直于管道、相对于管呈45度的五个方向进行电位检测；

在每个方向上设置多个检测点，同一方向上相邻检测点之间的间距为A；

利用参比电极由内向外对每个方向的检测点逐个进行电位检测，将电位相同的检测点通过平滑的曲线相连，得到电位分布图。

4.根据权利要求3所述的线路管道阴极保护干扰处理方法，其特征在于，所述间距A为3至5米。

5.根据权利要求3所述的线路管道阴极保护干扰处理方法，其特征在于，在对检测点逐个进行电位检测时，若同一方向上相邻两个检测点的电位相同，则停止检测。

6.根据权利要求2所述的线路管道阴极保护干扰处理方法，其特征在于，所述第二参比电极设置在电位分布图中电位值最偏负的电位带中。

7.根据权利要求1所述的线路管道阴极保护干扰处理方法，其特征在于，所述阳极地床与管道之间设有间隔。

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