CN111579846A - 一种埋地金属管道高压直流检测装置及检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于埋地管道检测技术领域，具体涉及一种埋地金属管道高压直流检测装置，包括测试盒、聚磁环和传输线路，测试盒内安装有霍尔传感器，聚磁环具有断口，断口位于测试盒之内，且霍尔传感器位于聚磁环的断口以与聚磁环间隙配合；聚磁环用于套设在金属管道之外；传输线路与霍尔传感器连接，用于霍尔传感器的信号输出。本发明通过聚磁环以及霍尔传感器的设计，能够即时测量埋地金属管道是否有电流流经，以及准确测量电流大小，具备高精度测量。
Description
技术领域
本发明属于埋地管道检测技术领域，具体涉及一种埋地金属管道高压直流检测装置及检测系统。
背景技术
随着能源需求和经济的快速发展，高压/特高压直流输电线路、城市地铁和管道工程的快速建设，高压/特高压直流输电线路接地极单级运行和城市地铁等直流牵引系统对埋地金属管道的干扰越来越严重。接地极直流干扰和直流牵引系统等往往存在入地电流大和放电时间不确定等特点，而埋地金属管道是良好的金属导体，瞬间大电流会从管道上流入流出，会造成管道发生腐蚀泄漏爆炸、设备烧毁、人员触电伤亡、管道保护电位偏差大等危害。因此，对埋地金属管道的电流有效检测是关系到管道安全运行的重要措施。
针对埋地金属管道中电流检测，已存在一些检测方法。例如，公开号为CN201583583U的专利文献公开了一种埋地燃气管道杂散电流检测设备，包括电源、三支硫酸铜参比电极、两个接线桩和单片机系统，三支硫酸铜参比电极成120度放置在埋地燃气管道附近，两个接线桩焊接在埋地燃气管道上；三支硫酸铜参比电极和两个接线桩分别通过导线连接至单片机系统。再如，公开号为CN208654224U的专利文献公开了一种埋地金属管道杂散电流检测装置，其主控制器分别与数据转换模块连接，数据采集模块的输出端与数据转换模块的输入端相连接，数据转换模块的输出端与主控制器连接，GPS授时模块、数据存储模块、电源模块、报警模块、以太网模块分别与主控制器连接，以太网模块与PC机连接，数据采集模块采集埋地金属管道的杂散电流数据，通过数据转换模块将杂散电流数据传输给主控制器，主控制器存储数据并将数据通过以太网模块发送到PC机上，PC机结合EMD方法对数据进行处理。
但是，上述针对管道电流信号的采集装置无法在大口径管道上进行应用，且检测精度不高。
发明内容
基于现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种埋地金属管道高压直流检测装置及检测系统。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种埋地金属管道高压直流检测装置，包括测试盒、聚磁环和传输线路，测试盒内安装有霍尔传感器，聚磁环具有断口，断口位于测试盒之内，且霍尔传感器位于聚磁环的断口以与聚磁环间隙配合；聚磁环用于套设在金属管道之外；传输线路与霍尔传感器连接，用于霍尔传感器的信号输出。
作为优选方案，所述聚磁环包括聚磁环芯和包覆于聚磁环芯之外的防腐护套。
作为优选方案，所述聚磁环芯为多层金属条带卷绕而成的环形结构。
作为优选方案，所述多层金属条带的截面为边长1-5cm的正方形。
作为优选方案，所述聚磁环芯包括第一环部和第二环部，第一环部的一端与第二环部的一端通过可拆卸式连接件连接，第一环部的另一端与第二环部的另一端构成聚磁环的断口。
作为优选方案，所述聚磁环具有柔性，聚磁环芯采用软磁材料。聚磁环芯采用高饱和磁感应强度和低铁损的软磁材料，主要为镍含量30～90％的镍铁合金，也可以采用铁硅合金、铁铝合金、铁硅铝合金、铁钴合金或软磁铁氧体等软磁材料。
作为优选方案，所述测试盒包括盒体和盖合于盒体之上的盒盖，盒体内设有安装架，安装架用于安装霍尔传感器；盒体的两侧壁分别具有插孔，用于聚磁环的插入。聚磁环通过两侧开孔进入测试盒内，能防止除聚磁环以外的外部电磁波的干扰。
作为优选方案，所述盒体内还设有盒内传输线路，所述盒盖设有防水接头，盒内传输线路连接防水接头与霍尔传感器。
作为优选方案，所述测试盒内灌封环氧树脂。
作为优选方案，所述测试盒外具有石墨烯防腐层。测试盒外采用石墨烯防腐涂料包覆，具有导电性的石墨烯涂层除具有防腐性能外，还具有一定的电磁屏蔽防干扰能力。
本发明还提供一种埋地金属管道高压直流检测系统，包括如权利要求1-9任一项所述的埋地金属管道高压直流检测装置，还包括位于地面的测试桩，测试桩通过传输线路与霍尔传感器连接。
本发明与现有技术相比，有益效果是：
(1)本发明通过聚磁环以及霍尔传感器的设计，能够即时测量埋地金属管道是否有电流流经，以及准确测量电流大小，具备高精度测量；
(2)本发明采用金属条带卷绕聚磁环，针对超大直径的埋地金属管道的磁场变化测量；条带卷绕聚磁环具有柔性，能够根据管道尺寸任意卷绕加工，即聚磁环能够柔性弯曲安装；
(3)本发明的测试盒外设计的石墨烯防腐层具备防腐蚀和抗电磁干扰能力；
(4)埋地测量元件具备高规格的防水、防腐能力。
附图说明
图1是本发明实施例一的埋地金属管道高压直流检测系统的结构示意图；
图2是本发明实施例一的埋地金属管道高压直流检测装置内部的结构示意图；
图3是本发明实施例一的聚磁环的局部结构示意图；
图4是本发明实施例二的埋地金属管道高压直流检测装置的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。另外，以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
实施例一：
如图1-3所示，本实施例的埋地金属管道高压直流检测装置，包括测试盒1、聚磁环2和传输线路3。测试盒1内安装有霍尔传感器102，聚磁环2伸入测试盒1中与霍尔传感器102匹配，传输线路3用于霍尔传感器连接测试桩，测试桩位于地面，测试桩内安装有可为霍尔传感器供电的电源和进行数据存储、处理、传输的模块。
本实施例的埋地金属管道高压直流检测装置应用于被测埋地金属管道4的检测。其中，埋地金属管道为常用的钢制管道或其它材质的管道。
具体地，如图2所示，测试盒1包括测试盒外壳101，测试盒外壳101采用工程塑料制作的防水盒，聚磁环2通过测试盒外壳开孔103进入测试盒1内，霍尔传感器102通过支架安装在测试盒1内。其中，霍尔传感器102位于聚磁环2的断口的正中央位置，以与聚磁环2间隙配合。测试盒1内采用环氧树脂灌封，仅留出盒内传输线路104在环氧树脂外。测试盒1还包括测试盒上盖105，盒内传输线路104与设置于测试盒上盖上的防水插头106的一侧连接，测试盒上盖105通过螺丝或其他方式紧固在测试盒外壳101上，从而实现测试盒1的整体安装和密封，防水插头106另一侧连接位于测试盒外的测试线路3。
另外，测试盒1外采用石墨烯防腐涂料包覆，具有导电性的石墨烯涂层除具有防腐性能外，还具有一定的电磁屏蔽防干扰能力，聚磁环通过两侧开孔进入测试盒内，能防止除聚磁环以外的外部电磁波的干扰。
本实施例的霍尔传感器102用于测量磁环聚集的磁场信号，感应磁场变化并转换为电信号，霍尔传感器的处理芯片将霍尔元件的电信号转换为-5～5V的电压信号，信号变化率可通过调整传感器电路板上的矫正电阻的阻值设置在5～150mV/mT的范围，测量精度可达0.1A量级，测量数据通过传输线路3传输到测试桩内的上位机进行记录或发送。
本实施例的聚磁环2为圆形环状，用于套设在被测埋地金属管道4之外，尺寸可根据被测管道4进行调整，聚磁环2的内径比被测埋地金属管道4的外径大1～10厘米。其中，如图3所示，聚磁环2包括聚磁环芯201和聚磁环护套202。
聚磁环芯201采用高饱和磁感应强度和低铁损的软磁材料，主要为镍含量30～90％的镍铁合金，也可以采用铁硅合金、铁铝合金、铁硅铝合金、铁钴合金或软磁铁氧体等软磁材料。制作方式为采用金属条带，多层卷绕而成，卷绕后截面为边长1～5厘米正方形，适用于绝大多数霍尔传感器。
采用金属条带卷绕方式有如下优点：
1、制作简单，应对不同尺寸的地下输送管道可卷绕不同直径的聚磁环。
2、卷绕生产的聚磁环具有柔性，便于针对现有管道施工安装；卷绕完成后，预留出一个5毫米缺口，用于安放霍尔传感器。
聚磁环护套202包覆于聚磁环芯201之外，起到防腐作用，主要采用具有较好的抗低温抗老化性能的塑料制成，如聚碳酸酯，聚四氟乙烯等材料。
本实施例还提供一种埋地金属管道高压直流检测系统，包括本实施例的埋地金属管道高压直流检测装置，还包括位于地面的测试桩，测试桩通过传输线路与霍尔传感器连接，从而实现对埋地金属管道的电流检测。
实施例二：
本实施例的埋地金属管道高压直流检测装置与实施例一的不同之处在于：聚磁环的结构不同。
具体地，如图4所示，本实施例的聚磁环芯为分体式结构，包括第一环部2a和第二环部2b，第一环部2a和第二环部2b均为半圆环结构，第一环部2a的一端与第二环部2b的一端通过安装卡扣5连接，第一环部2a的另一端和第二环部2b的另一端分别通过两侧的测试盒外壳开孔进入测试盒10内，构成聚磁环的断口。
本实施例的埋地金属管道高压直流检测装置，针对埋地金属管道直径过小，或聚磁环选用硬质合金制作，导致其柔性不足以张开并套入埋地金属管道。可选择将聚磁环剪裁成两个半圆环，并将其中两端用可以开合的安装卡扣5固定，聚磁环安装卡扣5可以打开或锁紧。
实际安装过程中，将安装卡扣5打开，聚磁环的一侧脱离测试盒1，将整套装置套入钢制管道后，聚磁环插入测试盒1内，并将安装卡扣5锁紧。
本实施例的安装卡扣还可以替换为现有的其它可拆卸式连接件，例如：螺帽与螺母的配合、磁性配合等等，具体可以参考现有技术，在此不赘述。
以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种埋地金属管道高压直流检测装置，其特征在于，包括测试盒、聚磁环和传输线路，测试盒内安装有霍尔传感器，聚磁环具有断口，断口位于测试盒之内，且霍尔传感器位于聚磁环的断口以与聚磁环间隙配合；聚磁环用于套设在金属管道之外；传输线路与霍尔传感器连接，用于霍尔传感器的信号输出。
2.根据权利要求1所述的一种埋地金属管道高压直流检测装置，其特征在于，所述聚磁环包括聚磁环芯和包覆于聚磁环芯之外的防腐护套。
3.根据权利要求2所述的一种埋地金属管道高压直流检测装置，其特征在于，所述聚磁环芯为多层金属条带卷绕而成的环形结构。
4.根据权利要求2所述的一种埋地金属管道高压直流检测装置，其特征在于，所述聚磁环芯包括第一环部和第二环部，第一环部的一端与第二环部的一端通过可拆卸式连接件连接，第一环部的另一端与第二环部的另一端构成聚磁环的断口。
5.根据权利要求2或3或4所述的一种埋地金属管道高压直流检测装置，其特征在于，所述聚磁环具有柔性，聚磁环芯采用软磁材料。
6.根据权利要求1所述的一种埋地金属管道高压直流检测装置，其特征在于，所述测试盒包括盒体和盖合于盒体之上的盒盖，盒体内设有安装架，安装架用于安装霍尔传感器；盒体的两侧壁分别具有插孔，用于聚磁环的插入。
7.根据权利要求6所述的一种埋地金属管道高压直流检测装置，其特征在于，所述盒体内还设有盒内传输线路，所述盒盖设有防水接头，盒内传输线路连接防水接头与霍尔传感器。
8.根据权利要求6或7所述的一种埋地金属管道高压直流检测装置，其特征在于，所述测试盒内灌封环氧树脂。
9.根据权利要求1所述的一种埋地金属管道高压直流检测装置，其特征在于，所述测试盒外具有石墨烯防腐层。
10.一种埋地金属管道高压直流检测系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的埋地金属管道高压直流检测装置，还包括位于地面的测试桩，测试桩通过传输线路与霍尔传感器连接。
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