CN111879821A - 管道腐蚀状况的评估方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种管道腐蚀状况的评估方法及装置。其中，该方法包括：获取高压输电线上的电压值以及高压输电线与管道之间的距离；依据电压值和距离确定管道上的感应电流密度，其中，感应电流密度为管道表面单位面积内感应到的电流值；依据感应电流密度确定管道的腐蚀速率。本申请解决了目前对电磁干扰和缝隙腐蚀耦合作用下管道的腐蚀破坏研究较少的技术问题。

Description

管道腐蚀状况的评估方法及装置
技术领域
本申请涉及廊内管道腐蚀评估领域，具体而言，涉及一种管道腐蚀状况的评估方法及装置。
背景技术
城市地下综合管廊廊内环境下燃气、热力管道的损伤模式主要为腐蚀、变形、机械损伤和高温损伤。国内外针对钢制管道单一损伤模式的分析和机理研究较多，但城市地下综合管廊作为运输管道和电力电缆等各种管线的综合构筑物，廊内管道的腐蚀破坏往往是在各种因素下的耦合作用下发生的。国内外对电磁干扰和缝隙腐蚀耦合作用下管道的腐蚀破坏研究较少。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请实施例提供了一种管道腐蚀状况的评估方法及装置，以至少解决目前对电磁干扰和缝隙腐蚀耦合作用下管道的腐蚀破坏研究较少的技术问题。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种管道腐蚀状况的评估方法，包括：获取高压输电线上的电压值以及高压输电线与管道之间的距离；依据电压值和距离确定管道上的感应电流密度，其中，感应电流密度为管道表面单位面积内感应到的电流值；依据感应电流密度确定管道的腐蚀速率。
可选地，依据电压值和距离确定管道上的感应电流密度，包括：通过以下公式确定管道上的感应电流密度：Y＝(a+bV)*exp(-X/c)+d+eV，其中，Y为感应电流密度，X为高压输电线与管道之间的距离，V为高压输电线上的电压值，a，b，c，d，e为大于零的常数。
可选地，依据感应电流密度确定管道的腐蚀速率，包括：通过以下公式确定管道的腐蚀速率：R＝e*exp(Y/f)+g，其中，R为管道的腐蚀速率，f，g为大于零的常数。
可选地，上述方法还包括：依据高压输电线上的电压值确定高压输电线与管道之间的安全距离，安全距离为高压输电线在管道上产生感应电流密度随距离发生变化的变化率绝对值小于预设阈值的临界距离。
可选地，依据高压输电线上的电压值确定高压输电线与管道之间的安全距离包括：通过以下公式确定安全距离：D＝-h*exp(-V/i)+g，其中，V为高压输电线上的电压值，D为安全距离，h，i，g为大于零的常数。
根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种管道腐蚀状况的评估装置，包括：获取模块，用于获取高压输电线上的电压值以及高压输电线与管道之间的距离；第一确定模块，用于依据电压值和距离确定管道上的感应电流密度，其中，感应电流密度为管道表面单位面积内感应到的电流值；第二确定模块，用于依据感应电流密度确定管道的腐蚀速率。
可选地，第一确定模块用于通过以下公式确定管道上的感应电流密度：Y＝(a+bV)*exp(-X/c)+d+eV，其中，Y为感应电流密度，X为高压输电线与管道之间的距离，V为高压输电线上的电压值，a，b，c，d，e为大于零的常数。
可选地，第二确定模块用于通过以下公式确定管道的腐蚀速率：R＝e*exp(Y/f)+g，其中，R为管道的腐蚀速率，f，g为大于零的常数。
可选地，上述装置还包括：第三确定模块，用于依据高压输电线上的电压值确定高压输电线与管道之间的安全距离，安全距离为高压输电线在管道上产生感应电流密度随距离发生变化的变化率绝对值小于预设阈值的临界距离。
根据本申请实施例的再一方面，还提供了一种“计算机可读存储介质”或“非易失性存储介质”，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行以上的管道腐蚀状况的评估方法。
根据本申请实施例的再一方面，还提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，在程序运行时执行以上的管道腐蚀状况的评估方法。
在本申请实施例中，采用获取高压输电线上的电压值以及高压输电线与管道之间的距离；依据电压值和距离确定管道上的感应电流密度，其中，感应电流密度为管道表面单位面积内感应到的电流值；依据感应电流密度确定管道的腐蚀速率的方式，达到了评估高压输电线在管道上产生的感应电流密度大小，以及估算缝隙腐蚀的速率的目的，从而实现了形成电磁干扰和缝隙腐蚀耦合作用下的廊内管道腐蚀综合评估方法的技术效果，进而解决了目前对电磁干扰和缝隙腐蚀耦合作用下管道的腐蚀破坏研究较少技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例的一种管道腐蚀状况的评估方法的流程图；
图2是管道上最大感应电压和最大感应电流密度与交流输电线电压的关系示意图；
图3是管道上最大感应电压和最大感应电流密度随高压输电线与管道的距离的变化关系示意图；
图4是缝隙腐蚀速率随电流密度变化的示意图；
图5是10KV高压输电线在管道上感应电流密度随高压输电线与管道之间的距离的变化关系示意图；
图6是110KV高压输电线在管道上感应电流密度随高压输电线与管道之间的距离的变化关系示意图；
图7是220KV高压输电线在管道上感应电流密度随高压输电线与管道之间的距离的变化关系示意图；
图8是根据本申请实施例的另一种缝隙腐蚀速率随电流密度变化的示意图；
图9是管道与输电线路之间的安全距离随高压输电线电压的变化关系示意图；
图10是根据本申请实施例的一种管道腐蚀状况的评估装置的结构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
根据本申请实施例，提供了一种管道腐蚀状况的评估方法的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1是根据本申请实施例的一种管道腐蚀状况的评估方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S102，获取高压输电线上的电压值以及高压输电线与管道之间的距离。
电磁干扰-缝隙腐蚀耦合作用下对管道的破坏很大程度上取决于入廊高压输电线对管道的电磁干扰影响，而电磁干扰的强弱主要受到高压输电线电压的大小和高压线与管道之间的距离的影响。通过研究，如图2和图3所示，高压输电线电压和高压线与管道之间的距离均可显著影响管道上的感应电压和感应电流密度，而感应电流密度又会显著影响缝隙腐蚀速率，如图4所示。因此，电磁干扰缝隙腐蚀耦合作用下的腐蚀速率主要随干扰源电压和干扰源与管道之间距离的变化。
基于上述分析，在执行步骤S102时获取高压输电线上的电压值以及高压输电线与管道之间的距离。
步骤S104，依据电压值和距离确定管道上的感应电流密度，其中，感应电流密度为管道表面单位面积内感应到的电流值。
步骤S106，依据感应电流密度确定管道的腐蚀速率。
通过上述步骤，达到了评估高压输电线在管道上产生的感应电流密度大小，以及估算缝隙腐蚀的速率的目的，从而实现了形成电磁干扰和缝隙腐蚀耦合作用下的廊内管道腐蚀综合评估方法的技术效果。
根据本申请的一个可选的实施例，步骤S104可以通过以下方法实现：通过以下公式确定管道上的感应电流密度：Y＝(a+bV)*exp(-X/c)+d+eV，其中，Y为感应电流密度，X为高压输电线与管道之间的距离，V为高压输电线上的电压值，a，b，c，d，e为大于零的常数。
通过模拟10kv、110kv、220kv高压输电线在不同距离管道上感应电流密度的变化规律，发现变化趋势基本一致，即随着距离的增大，管道上感应电流密度逐渐减小。距离小时，感应电流密度对距离比较敏感，当距离增大到一定值时，电流密度随着距离增大的减小程度放缓。
(1)10KV高压输电线在管道上感应电流密度y随距离x的变化关系，如图5所示：
通过拟合得到如下关系：
Y＝73.8exp(-x/2.4)+11.1
(2)110kv高压输电线在管道上感应电流密度y随距离x的变化关系，如图6所示：
通过拟合得到如下关系：
Y＝139.2exp(-x/2.4)+13.5
(3)220kv高压输电线在管道上感应电流密度y随距离x的变化关系，如图7所示：
通过拟合得到如下关系：
Y＝166.4exp(-x/2.4)+16.2
由上述三个公式可知，不同电压交流输电线下，管道上的感应电流密度与距离的关系均满足y＝a*exp(-x/2.4)+y0的指数关系。不同的高压输电线下，式中的a与y0不同，如下表所示：
高压输电线电压V a
10kv 73.8 11.1
110kv 139.2 13.5
220kv 166.4 16.2
通过拟合得到：
a＝76.8+0.43V (1)
y0＝10.8+0.02V (2)
将式(1)和式(2)带入y＝a*exp(-x/2.4)+y0得到感应电流密度与输电线电压和距离的关系，如式(3)所示：
Y＝(76.8+0.43V)*exp(-x/2.4)+10.8+0.02V (3)
需要说明的是，上文中的a，b，c，d，e分别为公式(3)中的76.8,0.43,2.4,10.8,0.02。
在本申请的一个可选的实施例中，步骤S106可以通过以下方法实现：通过以下公式确定管道的腐蚀速率：R＝e*exp(Y/f)+g，其中，R为管道的腐蚀速率，f，g为大于零的常数。
缝隙腐蚀速率随着管道上感应电流密度的增大而增大，如图8所示：
通过非线性拟合得到缝隙腐蚀速率与管道上感应电流密度的变化关系如下：
R＝0.02exp(Y/77)+0.47 (4)
需要说明的是，上文中的f，g分别为公式(4)中的77,0.47。
因此，廊内管道缝隙腐蚀速率随高压输电线电压和高压输电线与管道之间距离的变化关系如下所示：
R＝0.02exp(Y/77)+0.47
Y＝(76.8+0.43V)*exp(-x/2.4)+10.8+0.02V
其中：R为缝隙腐蚀速率，单位为(mm/a)；
Y为管道上感应电流密度，单位为(A/m2)；
X为管道与高压输电线之间的距离，单位为m；
V为高压输电线电压，单位为Kv。
在本申请的另一个可选的实施例中，上述方法还包括：依据高压输电线上的电压值确定高压输电线与管道之间的安全距离，安全距离为高压输电线在管道上产生感应电流密度随距离发生变化的变化率绝对值小于预设阈值的临界距离。
根据本申请的一个可选的实施例，依据高压输电线上的电压值确定高压输电线与管道之间的安全距离包括：通过以下公式确定安全距离：D＝-h*exp(-V/i)+g，其中，V为高压输电线上的电压值，D为安全距离，h，i，g为大于零的常数。
从10kv高压输电线下感应电流密度随距离的变化曲线可以明显看出，随着距离增大，感应电流密度先快速减小，然后缓慢减小，出现一个下平台，即感应电流随距离的变化可以忽略。
10kv高压输电线下，管道上感应电流密度随距离变化的拟合关系式如下所示：
Y＝73.8exp(-x/2.4)+11.1
给上式求导，得出变化率与距离的关系：
Y`＝-30.75exp(-x/2.4)
假设当变化率绝对值小于1时，我们认为感应电流密度对距离的变化不敏感，则：
∣-30.75exp(-x/2.4)∣≤1
当X≥8.2m时，即在10kv高压输电线下，当管道与高压输电线电压不小于8.2m时，感应电流密度随距离的变化不明显。
同理可得，110kv、220k下，当管道与高压输电线之间距离分别不小于9.7m和10.2m时，感应电流密度随距离的变化不明显。
地下综合管廊中，如果将高压输电线在管道上产生感应电流密度对距离变化不明显的临界距离定义为安全距离，则安全距离与高压输电线电压的关系如下所示：
D＝-2.5exp(-V/88)+10.4
需要说明的是，上文中的h，i，g为上式中的2.5,88,10.4。
图9是管道与输电线路之间的安全距离随高压输电线电压的变化关系示意图，图9可以明显的看出，随着高压输电线电压的增大，安全距离逐渐增大。
在城市地下综合管廊中，利用上述方法可以评估高压输电线在管道上产生的感应电流密度大小，估算缝隙腐蚀的速率，并确定廊内管道腐蚀损伤的安全距离，形成电磁干扰和缝隙腐蚀耦合作用下的廊内管道腐蚀综合评估方法。
图10是根据本申请实施例的一种管道腐蚀状况的评估装置的结构图，如图10所示，该装置包括：
获取模块100，用于获取高压输电线上的电压值以及高压输电线与管道之间的距离；
第一确定模块102，用于依据电压值和距离确定管道上的感应电流密度，其中，感应电流密度为管道表面单位面积内感应到的电流值；
第二确定模块104，用于依据感应电流密度确定管道的腐蚀速率。
根据本申请的一个可选的实施例，第一确定模块102用于通过以下公式确定管道上的感应电流密度：Y＝(a+bV)*exp(-X/c)+d+eV，其中，Y为感应电流密度，X为高压输电线与管道之间的距离，V为高压输电线上的电压值，a，b，c，d，e为大于零的常数。
在本申请的一个可选的实施例中，第二确定模块104用于通过以下公式确定管道的腐蚀速率：R＝e*exp(Y/f)+g，其中，R为管道的腐蚀速率，f，g为大于零的常数。
在本申请的另一个可选的实施例中，上述装置还包括：第三确定模块，用于依据高压输电线上的电压值确定高压输电线与管道之间的安全距离，安全距离为高压输电线在管道上产生感应电流密度随距离发生变化的变化率绝对值小于预设阈值的临界距离。
在本申请的一些可选的实施例中，上述第三确定模块，还用于通过以下公式确定安全距离：D＝-h*exp(-V/i)+g，其中，V为高压输电线上的电压值，D为安全距离，h，i，g为大于零的常数。
需要说明的是，图10所示实施例的优选实施方式可以参见图1所示实施例的相关描述。
本申请实施例还提供了一种“计算机可读存储介质”或“非易失性存储介质”，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行以上的管道腐蚀状况的评估方法。
存储介质用于存储执行以下功能的程序：获取高压输电线上的电压值以及高压输电线与管道之间的距离；依据电压值和距离确定管道上的感应电流密度，其中，感应电流密度为管道表面单位面积内感应到的电流值；依据感应电流密度确定管道的腐蚀速率。
本申请实施例还提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，在程序运行时执行以上的管道腐蚀状况的评估方法。
处理器用于运行执行以下功能的程序：获取高压输电线上的电压值以及高压输电线与管道之间的距离；依据电压值和距离确定管道上的感应电流密度，其中，感应电流密度为管道表面单位面积内感应到的电流值；依据感应电流密度确定管道的腐蚀速率。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，ReTZYJYd-Only Memory)、随机存取存储器(RTZYJYM，RTZYJYndom TZYJYccess Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种管道腐蚀状况的评估方法，其特征在于，包括：
获取高压输电线上的电压值以及所述高压输电线与管道之间的距离；
依据所述电压值和所述距离确定所述管道上的感应电流密度，其中，所述感应电流密度为所述管道表面单位面积内感应到的电流值；
依据所述感应电流密度确定所述管道的腐蚀速率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述电压值和所述距离确定所述管道上的感应电流密度，包括：
通过以下公式确定所述管道上的感应电流密度：
Y＝(a+bV)*exp(-X/c)+d+eV，其中，Y为所述感应电流密度，X为所述高压输电线与所述管道之间的距离，V为所述高压输电线上的电压值，a，b，c，d，e为大于零的常数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，依据所述感应电流密度确定所述管道的腐蚀速率，包括：
通过以下公式确定所述管道的腐蚀速率：
R＝e*exp(Y/f)+g，其中，R为所述管道的腐蚀速率，f，g为大于零的常数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
依据所述高压输电线上的电压值确定所述高压输电线与所述管道之间的安全距离，所述安全距离为所述高压输电线在所述管道上产生感应电流密度随距离发生变化的变化率绝对值小于预设阈值的临界距离。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，依据所述高压输电线上的电压值确定所述高压输电线与所述管道之间的安全距离包括：
通过以下公式确定所述安全距离：
D＝-h*exp(-V/i)+g，其中，V为所述高压输电线上的电压值，D为所述安全距离，h，i，g为大于零的常数。
6.一种管道腐蚀状况的评估装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取高压输电线上的电压值以及所述高压输电线与管道之间的距离；
第一确定模块，用于依据所述电压值和所述距离确定所述管道上的感应电流密度，其中，所述感应电流密度为所述管道表面单位面积内感应到的电流值；
第二确定模块，用于依据所述感应电流密度确定所述管道的腐蚀速率。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块用于通过以下公式确定所述管道上的感应电流密度：
Y＝(a+bV)*exp(-X/c)+d+eV，其中，Y为所述感应电流密度，X为所述高压输电线与所述管道之间的距离，V为所述高压输电线上的电压值，a，b，c，d，e为大于零的常数。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二确定模块用于通过以下公式确定所述管道的腐蚀速率：
R＝e*exp(Y/f)+g，其中，R为所述管道的腐蚀速率，f，g为大于零的常数。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第三确定模块，用于依据所述高压输电线上的电压值确定所述高压输电线与所述管道之间的安全距离，所述安全距离为所述高压输电线在所述管道上产生感应电流密度随距离发生变化的变化率绝对值小于预设阈值的临界距离。
10.一种“计算机可读存储介质”或“非易失性存储介质”，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1至5中任意一项所述的管道腐蚀状况的评估方法。
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