CN114717564B - 管道的阴极保护电位确定方法及装置 - Google Patents
管道的阴极保护电位确定方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114717564B CN114717564B CN202110005498.0A CN202110005498A CN114717564B CN 114717564 B CN114717564 B CN 114717564B CN 202110005498 A CN202110005498 A CN 202110005498A CN 114717564 B CN114717564 B CN 114717564B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ground potential
- signal
- pipeline
- pipe
- potential gradient
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004210 cathodic protection Methods 0.000 title claims abstract description 95
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 48
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 34
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 15
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 10
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 16
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 4
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 2
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F13/00—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection
- C23F13/02—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection cathodic; Selection of conditions, parameters or procedures for cathodic protection, e.g. of electrical conditions
- C23F13/04—Controlling or regulating desired parameters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F13/00—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection
- C23F13/02—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection cathodic; Selection of conditions, parameters or procedures for cathodic protection, e.g. of electrical conditions
- C23F13/06—Constructional parts, or assemblies of cathodic-protection apparatus
- C23F13/08—Electrodes specially adapted for inhibiting corrosion by cathodic protection; Manufacture thereof; Conducting electric current thereto
- C23F13/22—Monitoring arrangements therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F2213/00—Aspects of inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection
- C23F2213/30—Anodic or cathodic protection specially adapted for a specific object
- C23F2213/32—Pipes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
Abstract
本公开提供了一种管道的阴极保护电位确定方法及装置，属于油气储运技术领域。本公开实施例通过对剧烈波动动态杂散电流干扰信号进行处理，可有效滤除剧烈波动的动态杂散电流干扰信号，以获取较为稳定的管道阴极保护电位，能够用于准确评价动态杂散电流干扰段的阴极保护有效性，以保证阴极保护系统能够为管道金属提供有效的保护，达到提高管道安全水平的目的。
Description
技术领域
本公开涉及油气储运领域，特别涉及一种管道的阴极保护电位确定方法及装置。
背景技术
在油气储运领域，管道(例如埋地钢质管道)很容易发生腐蚀，为了避免造成安全隐患，管道会采取一些外腐蚀控制措施，例如采用防腐层+阴极保护系统，来对管道进行联合保护。然而，管道的防腐层不可能做到完全没有破损或不老化失效，阴极保护系统作为防腐层的补充，可以在管道运行期间为管道提供外腐蚀防护的屏障。然而，随着我国电气化铁路、电力工业的发展，在“公共走廊”内，埋地钢质管道与高压输电线路、电气化铁路近距离平行或交叉的情况越来越多，管道遭受到的杂散电流干扰情况也越来越严重，尤其在城市地下轨道交通系统大规模建成投运后，城市轨道交通(如地铁、轻轨、有轨电车)的供电系统对管道造成的动态杂散电流干扰问题越来越突出，这不仅会加速防腐层破损点处管体金属的腐蚀，还会对管道的阴极保护系统的正常运行造成影响。
动态杂散电流干扰的影响主要表现为：(1)城市轨道交通供电系统的输出电流会从轨道对地绝缘失效处泄漏到大地。泄漏电流会经由附近的管道回流至牵引变电所，管道上的电流流出点就会发生金属溶解，从而导致腐蚀；(2)泄漏电流还可能经由管道进入管道的阴极保护系统的回路，导致阴极保护系统的电源输出电流不稳定，从而影响阴极保护系统的正常运行，甚至导致系统失效；(3)泄漏电流会造成管道周围的地电场出现剧烈的波动，导致管道对地电位呈现出剧烈的波动，如图1所示的动态杂散干扰下的管地电位信号图可以看出，这种波动严重影响测量和评价结果的准确性，尤其是进行密间隔电位测量时，难以得到准确的管道阴极保护电位。
目前，在动态杂散电流干扰段，主要采用检查片的方法进行阴极保护电位测量，用检查片来模拟管道上防腐层缺陷的金属极化行为，以此来反映管道阴极保护水平，而并非直接测量管道的阴极保护电位，而且检查片仅能代表管道防腐层破损面积与其面积相当的金属极化行为，其精确性很低，无法得到准确的管道阴极保护电位。因此，亟需一种用于动态杂散电流干扰段管道的阴极保护电位确定方法，以准确评价管道阴极保护水平，确保阴极保护系统能够为管道提供足够的阴极保护电流。
发明内容
本公开实施例提供了一种管道的阴极保护电位确定方法及装置，以准确评价管道阴极保护水平，确保阴极保护系统能够为管道提供足够的阴极保护电流。所述技术方案如下：
一方面，提供了一种管道的阴极保护电位确定方法，所述方法包括：
获取管道在目标时间段内的管地电位信号和地电位梯度信号，其中，管地电位信号为所述管道与相邻电解质的直流电位差，所述地电位梯度信号为所述管道周围电解质中两点之间的电压差；
基于所述目标时间段内管地电位信号的第一峰值点和第一谷值点、所述地电位梯度信号的第二峰值点和第二谷值点，获取目标修正参数，其中，所述第一峰值点与所述第二峰值点对应于相同时刻，所述第一谷值点和所述第二谷值点对应于相同时刻；
基于所述目标修正参数、所述管地电位信号和地电位梯度信号，获取管道阴极保护电位；
输出所述管道阴极保护电位。
在一些实施例中，所述基于所述目标时间段内管地电位信号的第一峰值点和第一谷值点、所述地电位梯度信号的第二峰值点和第二谷值点，获取目标修正参数包括：
基于所述目标时间段内管地电位信号的第一峰值点和第一谷值点、所述地电位梯度信号的第二峰值点和第二谷值点，分别计算出管地电位信号的波动幅度和地电位梯度信号的波动幅度；
将所述管地电位信号的波动幅度和所述地电位梯度信号的波动幅度之间的比值，作为所述目标修正参数。
在一些实施例中，所述基于所述目标修正参数、所述管地电位信号和地电位梯度信号，获取管道阴极保护电位包括：
基于所述目标时间段内的地电位梯度信号，获取地电位梯度均值；
应用下述公式获取管道阴极保护电位：
其中，EP(n)表示管道阴极保护电位，单位为V；
E(n)表示管道管地电位信号，单位为V；
S(n)表示地电位梯度信号，单位为V；
表示所选时间段内地电位梯度信号的平均值，单位为V；
W表示修正系数。
在一些实施例中，所述方法还包括：
检测相邻的至少两个时间段的目标修正参数；
若所述至少两个时间段的目标修正参数的差值小于目标阈值，则将所述至少两个时间段的管地电位信号和地电位梯度信号作为一个时间段内的信号来处理。
在一些实施例中，所述方法还包括：
对所述管道在目标时间段内的管地电位信号和地电位梯度信号之间的相关性进行检测，过滤掉相关性不符合目标条件的管地电位信号和地电位梯度信号。
在一些实施例中，所述管道在目标时间段内的管地电位信号和地电位梯度信号的采样频率不低于1Hz。
在一些实施例中，所述管道在目标时间段内的管地电位信号和地电位梯度信号的测量位置在所述管道正上方的地表且垂直于管道方向，且每两个测量位置之间间隔1米至3米。
在一些实施例中，对所述测量位置上的测量时间不少于60秒。
在一些实施例中，所述方法还包括：
通过设置于所述管道对应位置上的第一参比电极和第二参比电极，分别对所述管道的管地电位和地电位梯度进行测量，其中，所述第一参比电极用于测量管地电位，所述第二参比电极用于测量地电位梯度；
通过与所述第一参比电极和第二参比电极基于金属导线连接的数据记录仪，对所述第一参比电极和第二参比电极测量得到的管地电位信号和地电位梯度信号进行记录。
一方面，提供了一种管道的阴极保护电位确定装置，所述装置包括：
信号获取模块，用于获取管道在目标时间段内的管地电位信号和地电位梯度信号，其中，管地电位信号为所述管道与相邻电解质的直流电位差，所述地电位梯度信号为所述管道周围电解质中两点之间的电压差；
修正参数获取模块，用于基于所述目标时间段内管地电位信号的第一峰值点和第一谷值点、所述地电位梯度信号的第二峰值点和第二谷值点，获取目标修正参数，其中，所述第一峰值点与所述第二峰值点对应于相同时刻，所述第一谷值点和所述第二谷值点对应于相同时刻；
电位获取模块，用于基于所述目标修正参数、所述管地电位信号和地电位梯度信号，获取管道阴极保护电位；
输出模块，用于输出所述管道阴极保护电位。
一方面，提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括一个或多个处理器和一个或多个存储器，所述一个或多个存储器中存储有至少一条程序代码，所述程序代码由所述一个或多个处理器加载并执行以实现所述管道的阴极保护电位确定方法。
一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一条程序代码，所述程序代码由处理器加载并执行以实现所述管道的阴极保护电位确定方法。
一方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述任一方面方面的各种可选实现方式中提供的管道的阴极保护电位确定方法。
本公开实施例提供了一种管道的阴极保护电位确定方法，通过对剧烈波动动态杂散电流干扰信号进行处理，可有效滤除剧烈波动的动态杂散电流干扰信号，以获取较为稳定的管道阴极保护电位，能够用于准确评价动态杂散电流干扰段的阴极保护有效性，以保证阴极保护系统能够为管道金属提供有效的保护，达到提高管道安全水平的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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。
图1是动态杂散干扰下的管地电位信号图；
图2是本公开实施例提供的一种管道密间隔电位/直流电位梯度测量示意图；
图3是本公开实施例提供的一种管道的阴极保护电位确定方法的流程图；
图4是本公开实施例提供的一种管道的阴极保护电位确定方法的流程图；
图5是某原油管道受轻轨供电系统干扰时的现场实测案例所测得的信号示意图；
图6是本公开实施例提供的一种管道的阴极保护电位确定装置结构示意图；
图7是本公开实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
在本公开实施例实施时，沿管道分别采集管地电位和垂直于管道方向的地电位梯度信号。图2是本公开实施例提供的一种管道密间隔电位/直流电位梯度测量示意图，在该图中可以看出，为了对埋地钢制管道1进行管道测量，提供了相应测量器件，包括：测试桩2、第一数据记录仪3、第二数据记录仪4、第一参比电极5和第二参比电极6。
其中，该测试桩2用于容纳和引导埋地钢制管道1上所连接的金属导线7，对管道所连接的金属导线7起到固定以及保护的作用。
第一数据记录仪3和第二数据记录仪4分别用于记录数据。该第一数据记录仪3与第一参比电极5和埋地钢制管道1通过金属导线连接，用于记录管道管地电位。该第二数据记录仪4分别与第一参比电极5和第二参比电极6通过金属导线连接，用于记录地电位梯度。其中，管地电位是指所述管道与其相邻电解质(土壤)的直流电位差，用万用表(或数据记录仪)分别连接管道和参比电极即可测量。地电位梯度是管道周围土壤中两点之间的电压差，用万用表(或数据记录仪)分别连接两支参比电极即可测量。
第一参比电极5和第二参比电极6在所述管道正上方的地表沿垂直于管道方向。第一参比电极5用于管道管地电位进行测量，位于管道正上方，并通过金属导线7，将测量得到的数据发送给第一数据记录仪3,第二参比电极6用于对埋地钢制管道1的地电位梯度进行测量，位于垂直于管道方面，并通过金属导线7将测量得到的信号发送给第二数据记录仪4进行记录。上述第一参比电极5和第二参比电极6，可以为硫酸铜参比电极，且在同一校准条件下校准，各参比电极之间的误差不超过5mV。
需要说明的是，管道的测量位置在所述管道正上方的地表沿垂直于管道方向，且每两个测量位置之间间隔1米至3米，也即是，每次采用第一参比电极5和第二参比电极6对一个测量位置测量结束后，可以间隔1米至3米，再一次进行测量。
上述金属导线7用于数据记录仪与管道、参比电极之间的电连接，可选地，该金属导线为铜导线。
在一些实施例中，所述管道在目标时间段内的管地电位信号和地电位梯度信号的采样频率在1Hz至500Hz之间可调节，也即是，上述参比电极在测量时的采样频率在1Hz至500Hz之间可调节。又或者，对于数据记录仪来说，可将其所记录的信号进行采样后再发送。
在一些实施例中，上述各个参比电极对所述测量位置上的测量时间不少于60秒，以保证测量到的信号稳定且准确。
需要说明的是，上述通过数据记录仪所记录的数据可以实时传输至计算机设备进行处理，以对管道阴极保护电位进行实时确定，还可以是保存后由计算机设备进行周期性处理，以便输出更稳定的管道阴极保护电位，并且，还能减少阴极保护系统的电位切换，避免对系统的频繁操作。
图3是本公开实施例提供的一种管道的阴极保护电位确定方法流程图，参见图3，该实施例包括下述步骤。
301、获取管道在目标时间段内的管地电位信号和地电位梯度信号，其中，管地电位信号为所述管道与相邻电解质的直流电位差，所述地电位梯度信号为所述管道周围电解质中两点之间的电压差。
302、基于所述目标时间段内管地电位信号的第一峰值点和第一谷值点、所述地电位梯度信号的第二峰值点和第二谷值点，获取目标修正参数，其中，所述第一峰值点与所述第二峰值点对应于相同时刻，所述第一谷值点和所述第二谷值点对应于相同时刻。
303、基于所述目标修正参数、所述管地电位信号和地电位梯度信号，获取管道阴极保护电位。
304、输出所述管道阴极保护电位。
上述步骤301至304的执行主体为计算机设备，该计算机设备可以为终端或服务器，该计算机设备能够控制管道阴极保护系统的信号输出，当然，该计算机设备也可以是管道阴极保护系统中的一个处理设备或者处理模块，用以对管道阴极保护系统的信号输出进行控制，在获取到计算出的管道阴极保护电位后，该计算机设备可以控制该管道阴极保护系统输出相应的电信号，以对管道进行保护。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。
本公开实施例提供了一种管道的阴极保护电位确定方法，通过对剧烈波动动态杂散电流干扰信号进行处理，可有效滤除剧烈波动的动态杂散电流干扰信号，以获取较为稳定的管道阴极保护电位，能够用于准确评价动态杂散电流干扰段的阴极保护有效性，以保证阴极保护系统能够为管道金属提供有效的保护，达到提高管道安全水平的目的。
进一步地，该方法所涉及的计算过程简单，可编程进行实时处理，也可以在后台对数据进行批量处理，大大提高了方案的可用性。
在一些实施例中，所述基于所述目标时间段内管地电位信号的第一峰值点和第一谷值点、所述地电位梯度信号的第二峰值点和第二谷值点，获取目标修正参数包括：
基于所述目标时间段内管地电位信号的第一峰值点和第一谷值点、所述地电位梯度信号的第二峰值点和第二谷值点，分别计算出管地电位信号的波动幅度和地电位梯度信号的波动幅度；
将所述管地电位信号的波动幅度和所述地电位梯度信号的波动幅度之间的比值，作为所述目标修正参数。
在一些实施例中，所述基于所述目标修正参数、所述管地电位信号和地电位梯度信号，获取管道阴极保护电位包括：
基于所述目标时间段内的地电位梯度信号，获取地电位梯度均值；
应用下述公式获取管道阴极保护电位：
其中，EP(n)表示管道阴极保护电位，单位为V；
E(n)表示管道管地电位信号，单位为V；
S(n)表示地电位梯度信号，单位为V；
表示所选时间段内地电位梯度信号的平均值，单位为V；
W表示修正系数。
在一些实施例中，所述方法还包括：
检测相邻的至少两个时间段的目标修正参数；
若所述至少两个时间段的目标修正参数的差值小于目标阈值，则将所述至少两个时间段的管地电位信号和地电位梯度信号作为一个时间段内的信号来处理。
在一些实施例中，所述方法还包括：
对所述管道在目标时间段内的管地电位信号和地电位梯度信号之间的相关性进行检测，过滤掉相关性不符合目标条件的管地电位信号和地电位梯度信号。
在一些实施例中，所述管道在目标时间段内的管地电位信号和地电位梯度信号的采样频率不低于1Hz。
在一些实施例中，所述管道在目标时间段内的管地电位信号和地电位梯度信号的测量位置在所述管道正上方的地表沿垂直于管道方向，且每两个测量位置之间间隔1米至3米。
在一些实施例中，对所述测量位置上的测量时间不少于60秒。
在一些实施例中，所述方法还包括：
通过设置于所述管道对应位置上的第一参比电极和第二参比电极，分别对所述管道的管地电位和地电位梯度进行测量，其中，所述第一参比电极用于测量管地电位，所述第二参比电极用于测量地电位梯度；
通过与所述第一参比电极和第二参比电极基于金属导线连接的数据记录仪，对所述第一参比电极和第二参比电极测量得到的管地电位信号和地电位梯度信号进行记录。
图4是本公开实施例提供的一种管道的阴极保护电位确定方法流程图，参见图4，该实施例包括下述步骤。
401、计算机设备获取管道在目标时间段内的管地电位信号和地电位梯度信号，其中，管地电位信号为所述管道与相邻电解质的直流电位差，所述地电位梯度信号为所述管道周围电解质中两点之间的电压差。
在本公开实施例中，技术人员可以沿管道设置如图2所示的测量器件，以对管地电位信号和地电位梯度信号进行测量和记录，从而为计算机设备进行计算作为基础数据。
计算机设备获取管地电位信号和地电位梯度信号的过程可以包括：计算机设备接收各个数据记录仪所发送的数据，该数据包括管地电位信号和地电位梯度信号，将接收到的数据存储至目标存储空间，并按照数据的测量时间，来分时间段来对数据进行处理，以便基于相应时间段，对管道阴极保护电位进行确定，以输出符合该时间段内干扰情况波动的管道阴极保护电位。
在一些实施例中，所述管道在目标时间段内的管地电位信号和地电位梯度信号的测量位置在所述管道正上方的地表沿垂直于管道方向，且每两个测量位置之间间隔1米至3米。在测试过程中，可以在管道正上方的地表沿垂直于管道方向以固定间距(1m～3m)同步测量管地电位E(n)和地电位梯度S(n)，在每个测量点上连续测量的时间不少于60s，采样频率宜不低于1Hz。所得到的E(n)和S(n)如图5所示。
由图5可见，管地电位信号和地电位梯度信号有较高的自相关性。在一些实施例中，所述方法还包括：计算机设备对所述管道在目标时间段内的管地电位信号和地电位梯度信号之间的相关性进行检测，过滤掉相关性不符合目标条件的管地电位信号和地电位梯度信号，通过滤除相关性不符合条件的数据，可以避免数据干扰，使得一些无关的信号不至于被引入计算过程中，导致计算的准确度降低，大大提高了对管道保护的精准度。
需要说明的是，上述目标时间段为一个可设置的时间段，其可以根据对精准度的要求来进行调整，例如，在精准度要求较高的情况下，可设置较短的时间段，从而能够根据较短时间内的干扰波动来确定所需的调整力度。
402、计算机设备基于所述目标时间段内管地电位信号的第一峰值点和第一谷值点、所述地电位梯度信号的第二峰值点和第二谷值点，分别计算出管地电位信号的波动幅度和地电位梯度信号的波动幅度，其中，所述第一峰值点与所述第二峰值点对应于相同时刻，所述第一谷值点和所述第二谷值点对应于相同时刻。
计算机设备通过对目标时间段内的数据进行分析，以确定各个信号的峰值点和谷值点，在确定峰值点和谷值点的过程中，仅获取相同时刻对应的峰值点和谷值点，能够避免一些测量中产生的干扰，对于各个测量位置来说，第一参比电极和第二参比电极均为对应设置，其距离很近，因此，所产生的干扰理应对两类信号产生对应的干扰，因此，通过获取相同时刻对应的峰值点和谷值点，可以保证所采用的信号的可信度，从而使得所确定的波动幅度的准确性更高。
在一些实施例中，计算机设备可以对于每类信号，先确定其目标时间段内的峰值点和谷值点，再基于时刻对其进行筛选，若管地电位信号的任一峰值点和地电位梯度信号的任一峰值点之间的测量时间间隔小于目标间隔，则确定其对应于相同时刻，若管地电位信号的任一谷值点和地电位梯度信号的任一谷值点之间的测量时间间隔小于目标间隔，则确定其对应于相同时刻。该目标间隔的设置可以基于计算精准度要求调整，本公开实施例对此不作限定。
可选地，将目标时间段内管地电位信号的第一个峰值点和第一个谷值点，分别作为第一峰值点和第一谷值点，将地电位梯度信号在与上述第一个峰值点和第一个谷值点对应时刻(也即是同一时刻)的峰值点和谷值点，作为地电位梯度信号的第二峰值点和第二谷值点。
403、计算机设备将所述管地电位信号的波动幅度和所述地电位梯度信号的波动幅度之间的比值，作为所述目标修正参数。
在确定了管地电位波动信号的波动幅度和地电位梯度信号的波动幅度后，可以根据其波动，来确定相应的修正参数，以便对干扰带来的波动进行相应抵消。例如，该过程可以通过波动幅度之间的比值来确定，参考下述公式一：
公式一：
其中，ΔE为管地电位波动信号的波动幅度，ΔS为地电位梯度信号的波动幅度，W为目标修正参数。
例如，表1所示即为根据不同时刻所对应的信号的峰值点和谷值点所计算得到的修正参数列表。
表1
通过上表1可以获知，对于不同时刻，其所对应的修正参数可以不同，具体大小也可能会差异较大，因此，需每隔一段时间就根据管道的实际测量数据来对修正参数进行计算，以达到最佳的保护效果。
404、计算机设备基于所述目标修正参数、所述管地电位信号和地电位梯度信号，获取管道阴极保护电位。
该步骤404包括下述过程：基于所述目标时间段内的地电位梯度信号，获取地电位梯度均值；应用下述公式二获取管道阴极保护电位：
公式二：
其中，EP(n)表示管道阴极保护电位，单位为V；
E(n)表示管道管地电位信号，单位为V；
S(n)表示地电位梯度信号，单位为V；
表示所选时间段内地电位梯度信号的平均值，单位为V；
W表示修正系数。
405、计算机设备输出所述管道阴极保护电位。
上述步骤401至405的执行主体为计算机设备，该计算机设备可以为终端或服务器，该计算机设备能够控制管道阴极保护系统的信号输出，当然，该计算机设备也可以是管道阴极保护系统中的一个处理设备或者处理模块，用以对管道阴极保护系统的信号输出进行控制，在获取到计算出的管道阴极保护电位后，该计算机设备可以控制该管道阴极保护系统输出相应的电信号，以对管道进行保护。
在一些实施例中，在动态杂散电流干扰区，例如，机车通过区域，所采集的管地电位信号的波动幅度会随机车的负载和机车位置的变化而变化，即在一个测量周期内，管地电位信号的波动幅值变化与地电位梯度信号的波动幅值变化之比并不是总是一致的，参见表1。修正参数W会随着机车的运动频次和位置的变化而变化。因此，在一些实施例中，还可以先将采集到的信号进行分段计算W，也即是，以目标时间段为一个时间单元来计算W，再对目标时间段进行合并，以减少对阴极保护系统的电位变化控制。例如，以两个相邻的目标时间段之间的目标修正参数W的变化小于1为条件进行时间段合并。
相应地，在一些实施例中，所述方法还包括：检测相邻的至少两个时间段的目标修正参数；若所述至少两个时间段的目标修正参数的差值小于目标阈值，则将所述至少两个时间段的管地电位信号和地电位梯度信号作为一个时间段内的信号来处理。在对时间段进行合并后，可以基于这两个时间段内的修正参数平均值来确定相应的阴极保护电位。
本公开实施例提供了一种管道的阴极保护电位确定方法，通过对剧烈波动动态杂散电流干扰信号进行处理，可有效滤除剧烈波动的动态杂散电流干扰信号，以获取较为稳定的管道阴极保护电位，能够用于准确评价动态杂散电流干扰段的阴极保护有效性，以保证阴极保护系统能够为管道金属提供有效的保护，达到提高管道安全水平的目的。
进一步地，该方法所涉及的计算过程简单，可编程进行实时处理，也可以在后台对数据进行批量处理，大大提高了方案的可用性。
下面以一个现场实例来对整个方案进行介绍，上述图5所示的即为某原油管道受轻轨供电系统干扰时的现场实测案例，在某一点进行了管地电位和地电位梯度的连续监测，采样频率为25Hz。采集完成后，由计算机设备进行处理。具体流程为：
(1)信号采集：同步采集管地电位信号和地电位梯度信号，如要求采样时钟严格同步，采样频率为25Hz。
(2)计算机设备进行信号分析：将所采集到的动态杂散电流干扰下管道管地电位和地电位梯度数据以EXCEL表格的形式进行存储。计算机设备基于存储的数据，分析管地电位信号和地电位梯度信号，要求两种信号有较高的自相关性。需要说明的是，对于有排流器的管道，信号会有延迟，故该方法不适用。
(3)计算机设备计算目标修正系数W：选取两种信号的峰值点和谷值点，计算波动幅值，要求选择同一时刻上两种信号对应的电位值。
(4)分段间隔选取：根据权重w计算的结果，选取权重相近的时段作为一个信号处理分段间隔。当根据信号波动幅度计算的权重w随时间变化而变化时，其中以权重差异不大于1来确定分段时间间隔，以便在该分段时间间隔内对信号进行处理，见表2，所选时间窗口为4s。
(5)计算地电位梯度均值
(6)按上述公式二计算管道阴极保护电位，表2所示为基于计算所得到的管道阴极保护电位。
表2
通过阴极保护系统输出上述计算得到的管道阴极保护电位，基于测量结果可知，处理前的管地电位波动幅度最大为300mV，处理后得到的管道保护电位波动幅度小于10mV。
图6是本公开实施例提供的一种管道的阴极保护电位确定装置结构示意图，参见图6，所述装置包括：
信号获取模块601，用于获取管道在目标时间段内的管地电位信号和地电位梯度信号，其中，管地电位信号为所述管道与相邻电解质的直流电位差，所述地电位梯度信号为所述管道周围电解质中两点之间的电压差；
修正参数获取模块602，用于基于所述目标时间段内管地电位信号的第一峰值点和第一谷值点、所述地电位梯度信号的第二峰值点和第二谷值点，获取目标修正参数，其中，所述第一峰值点与所述第二峰值点对应于相同时刻，所述第一谷值点和所述第二谷值点对应于相同时刻；
电位获取模块603，用于基于所述目标修正参数、所述管地电位信号和地电位梯度信号，获取管道阴极保护电位；
输出模块604，用于输出所述管道阴极保护电位。
在一些实施例中，修正参数获取模块602，用于基于所述目标时间段内管地电位信号的第一峰值点和第一谷值点、所述地电位梯度信号的第二峰值点和第二谷值点，分别计算出管地电位信号的波动幅度和地电位梯度信号的波动幅度；
将所述管地电位信号的波动幅度和所述地电位梯度信号的波动幅度之间的比值，作为所述目标修正参数。
在一些实施例中，电位获取模块603，用于基于所述目标时间段内的地电位梯度信号，获取地电位梯度均值；
应用下述公式获取管道阴极保护电位：
其中，EP(n)表示管道阴极保护电位，单位为V；
E(n)表示管道管地电位信号，单位为V；
S(n)表示地电位梯度信号，单位为V；
表示所选时间段内地电位梯度信号的平均值，单位为V；
W表示修正系数。
在一些实施例中，该装置还包括：
检测模块，用于检测相邻的至少两个时间段的目标修正参数；
时间段合并模块，用于若所述至少两个时间段的目标修正参数的差值小于目标阈值，则将所述至少两个时间段的管地电位信号和地电位梯度信号作为一个时间段内的信号来处理。
在一些实施例中，该装置还包括：
信号过滤模块，用于对所述管道在目标时间段内的管地电位信号和地电位梯度信号之间的相关性进行检测，过滤掉相关性不符合目标条件的管地电位信号和地电位梯度信号。
在一些实施例中，所述管道在目标时间段内的管地电位信号和地电位梯度信号的采样频率不低于1Hz。
在一些实施例中，所述管道在目标时间段内的管地电位信号和地电位梯度信号的测量位置在所述管道正上方的地表沿垂直于管道方向，且每两个测量位置之间间隔1米至3米。
在一些实施例中，对所述测量位置上的测量时间不少于60秒。
需要说明的是：上述实施例提供的管道的阴极保护电位确定装置在管道的阴极保护电位的确定时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的管道的阴极保护电位确定装置与管道的阴极保护电位确定方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
图7是本公开实施例提供的一种计算机设备的结构示意图，该计算机设备700可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或多个处理器(Central ProcessingUnits，CPU)701和一个或多个的存储器702，其中，所述一个或多个存储器702中存储有至少一条程序代码，所述至少一条程序代码由所述一个或多个处理器701加载并执行以实现上述各个方法实施例提供的方法。当然，该计算机设备700还可以具有有线或无线网络接口、键盘以及输入输出接口等部件，以便进行输入输出，该计算机设备700还可以包括其他用于实现设备功能的部件，在此不做赘述。
在示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，例如包括程序代码的存储器，上述程序代码可由处理器执行以完成上述实施例中的管道的阴极保护电位确定方法。例如，该计算机可读存储介质可以是只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读光盘(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)、磁带、软盘和光数据存储设备等。
在示例性实施例中，还提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机程序代码，该计算机程序代码存储在计算机可读存储介质中，计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机程序代码，处理器执行该计算机程序代码，使得该计算机设备执行上述实施例中提供的管道的阴极保护电位确定方法步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来程序代码相关的硬件完成，该程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
上述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种管道的阴极保护电位确定方法，其特征在于，所述方法包括：
获取管道在目标时间段内的管地电位信号和地电位梯度信号，其中，管地电位信号为所述管道与相邻电解质的直流电位差，所述地电位梯度信号为所述管道周围电解质中两点之间的电压差；
基于所述目标时间段内所述管地电位信号的第一峰值点和第一谷值点、所述地电位梯度信号的第二峰值点和第二谷值点，分别计算出所述管地电位信号的波动幅度和所述地电位梯度信号的波动幅度；其中，所述第一峰值点与所述第二峰值点对应于相同时刻，所述第一谷值点和所述第二谷值点对应于相同时刻；
将所述管地电位信号的波动幅度和所述地电位梯度信号的波动幅度之间的比值，作为目标修正参数；
基于所述目标时间段内的地电位梯度信号，获取地电位梯度均值；
应用下述公式获取管道阴极保护电位：
其中，EP(n)表示管道阴极保护电位，单位为V；
E(n)表示管道管地电位信号，单位为V；
S(n)表示地电位梯度信号，单位为V；
表示所选时间段内地电位梯度均值，单位为V；
W表示目标修正参数；
输出所述管道阴极保护电位。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
检测相邻的至少两个时间段的目标修正参数；
若所述至少两个时间段的目标修正参数的差值小于目标阈值，则将所述至少两个时间段的管地电位信号和地电位梯度信号作为一个时间段内的信号来处理。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述管道在目标时间段内的管地电位信号和地电位梯度信号之间的相关性进行检测，过滤掉相关性不符合目标条件的管地电位信号和地电位梯度信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述管道在目标时间段内的管地电位信号和地电位梯度信号的采样频率不低于1Hz。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述管道在目标时间段内的管地电位信号和地电位梯度信号的测量位置在所述管道正上方的地表沿垂直于管道方向，且每两个测量位置之间间隔1米至3米。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对所述测量位置上的测量时间不少于60秒。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过设置于所述管道对应位置上的第一参比电极和第二参比电极，分别对所述管道的管地电位和地电位梯度进行测量，其中，所述第一参比电极用于测量管地电位，所述第一参比电极和第二参比电极用于测量地电位梯度；
通过与所述第一参比电极和第二参比电极基于金属导线连接的数据记录仪，对所述第一参比电极和第二参比电极测量得到的管地电位信号和地电位梯度信号进行记录。
8.一种管道的阴极保护电位确定装置，其特征在于，所述装置包括：
信号获取模块，用于获取管道在目标时间段内的管地电位信号和地电位梯度信号，其中，管地电位信号为所述管道与相邻电解质的直流电位差，所述地电位梯度信号为所述管道周围电解质中两点之间的电压差；
修正参数获取模块，用于基于所述目标时间段内所述管地电位信号的第一峰值点和第一谷值点、所述地电位梯度信号的第二峰值点和第二谷值点，分别计算出所述管地电位信号的波动幅度和所述地电位梯度信号的波动幅度；其中，所述第一峰值点与所述第二峰值点对应于相同时刻，所述第一谷值点和所述第二谷值点对应于相同时刻；将所述管地电位信号的波动幅度和所述地电位梯度信号的波动幅度之间的比值，作为目标修正参数；
电位获取模块，用于基于所述目标时间段内的地电位梯度信号，获取地电位梯度均值；应用下述公式获取管道阴极保护电位：
其中，EP(n)表示管道阴极保护电位，单位为V；
E(n)表示管道管地电位信号，单位为V；
S(n)表示地电位梯度信号，单位为V；
表示所选时间段内地电位梯度均值，单位为V；
W表示目标修正参数；
输出模块，用于输出所述管道阴极保护电位。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110005498.0A CN114717564B (zh) | 2021-01-05 | 2021-01-05 | 管道的阴极保护电位确定方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110005498.0A CN114717564B (zh) | 2021-01-05 | 2021-01-05 | 管道的阴极保护电位确定方法及装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114717564A CN114717564A (zh) | 2022-07-08 |
| CN114717564B true CN114717564B (zh) | 2023-09-26 |
Family
ID=82234451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110005498.0A Active CN114717564B (zh) | 2021-01-05 | 2021-01-05 | 管道的阴极保护电位确定方法及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114717564B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116356331B (zh) * | 2023-03-28 | 2023-09-26 | 北京市燃气集团有限责任公司 | 柔性阳极阴极保护系统失效原因排查和恢复方法及装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1456879A (zh) * | 2003-03-18 | 2003-11-19 | 天津大学 | 阴极保护管道的管地电位和地表电位综合检测方法及装置 |
| JP2008292360A (ja) * | 2007-05-25 | 2008-12-04 | Tokyo Gas Co Ltd | 埋設パイプラインのカソード防食状況計測評価装置及び計測評価方法 |
| JP2014218731A (ja) * | 2013-05-10 | 2014-11-20 | 東京瓦斯株式会社 | パイプラインのカソード防食方法及びカソード防食装置 |
| CN105780014A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-07-20 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种埋地管道阴极保护法及阴极保护系统 |
| CN108411308A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-08-17 | 东北电力大学 | 新型埋地管道阴极保护装置及方法 |
| CN109136939A (zh) * | 2017-11-30 | 2019-01-04 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种管道极化电位获取方法 |
-
2021
- 2021-01-05 CN CN202110005498.0A patent/CN114717564B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1456879A (zh) * | 2003-03-18 | 2003-11-19 | 天津大学 | 阴极保护管道的管地电位和地表电位综合检测方法及装置 |
| JP2008292360A (ja) * | 2007-05-25 | 2008-12-04 | Tokyo Gas Co Ltd | 埋設パイプラインのカソード防食状況計測評価装置及び計測評価方法 |
| JP2014218731A (ja) * | 2013-05-10 | 2014-11-20 | 東京瓦斯株式会社 | パイプラインのカソード防食方法及びカソード防食装置 |
| CN105780014A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-07-20 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种埋地管道阴极保护法及阴极保护系统 |
| CN109136939A (zh) * | 2017-11-30 | 2019-01-04 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种管道极化电位获取方法 |
| CN108411308A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-08-17 | 东北电力大学 | 新型埋地管道阴极保护装置及方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 埋地燃气管道杂散电流测试及分析;秦朝葵;周策;陈志光;;上海煤气(第01期);第13-18页 * |
| 轨道交通对埋地燃气管道直流干扰与排流研究;秦朝葵等;城市燃气(第08期);第13-22页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114717564A (zh) | 2022-07-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106597555B (zh) | 一种瞬变电磁法的接地网腐蚀程度评价方法 | |
| CN102175597A (zh) | 地铁杂散电流腐蚀在线监测系统的在线监测方法 | |
| US20100213955A1 (en) | Method and device for monitoring and detecting the coating defects of underground or underwater pipelines | |
| NL2015770B1 (en) | Monitoring of electric railway systems. | |
| EP0882975A1 (en) | Testing cathodic protection of underground pipelines | |
| CN114717564B (zh) | 管道的阴极保护电位确定方法及装置 | |
| CN103605060A (zh) | 油浸倒置式电流互感器局部放电检测系统 | |
| CN102323488B (zh) | 一种基于谐波分量的输电线路正序电容抗干扰测量方法 | |
| CN106526317A (zh) | 同步相量测量单元的相量测量精度评估方法及评估装置 | |
| CN101865817B (zh) | 用于埋地金属腐蚀探测的传感器与探测方法 | |
| KR101941278B1 (ko) | 전력케이블의 부분방전 원인 측정 장치 및 방법 | |
| CN112985353A (zh) | 一种基于电磁检测的电缆防沉降位移监测方法及系统 | |
| CN103123303B (zh) | 一种桥梁安全可靠性的定量、在线监测方法 | |
| CN206876855U (zh) | 一种变压器悬浮电极局部放电模型 | |
| JP2005091191A (ja) | 埋設金属管の塗覆装欠陥部検出方法 | |
| US6885945B2 (en) | Method for estimating origin time, hypocentral distance, and scale based on electric field observation, and apparatus for prediction | |
| CN113970709A (zh) | 一种地铁钢轨对地局部绝缘损坏点定位方法及系统 | |
| Glökler | Reactor noise measurements in the safety and regulating systems of CANDU stations | |
| JP3104711B2 (ja) | 欠陥碍子の検出方法及び装置 | |
| CN114778984B (zh) | 基于地表电位变化的变电站杂散电流检测方法 | |
| CN114638510B (zh) | 高压直流干扰分析方法、装置、设备、系统及存储介质 | |
| CN111307030A (zh) | 顾及有色噪声影响的gb-rar高铁桥梁形变信息估计模型 | |
| CN110617401A (zh) | 一种智能管道排流系统 | |
| RU2263333C2 (ru) | Способ обнаружения нарушений изоляционного покрытия подземного трубопровода | |
| Qixiao et al. | Abnormal vibration analysis of GIS based on time frequency detection |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |