CN115821270A - 一种用于油气管道阴保电流检测的内检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于油气管道阴保电流检测的内检测方法，包括以下步骤：安装内检测系统；进行信号拾取并进行预处理；进行信号放大后进行数据采样；记录内检测系统在管道中实时运行里程及位置信息；进行数据处理并存入储存介质中。上述技术方案通过阴保前轮组和阴保后轮组进行信号拾取进行数据采样，将计算出的管道的通过电流与系统检测的电流进行比较，根据偏差的大小，可以分析阴保电流异常情况，再结合检测系统记录的时间、位置等信息，可以非常准确的定位异常点，提高了油气管道阴保电流异常点定位精确度，同时该内检测系统具有很好的组合性，可以与其他油气管道内检测设备搭载使用，从而节约检测成本。
Description
技术领域
本发明涉及管道腐蚀与防护技术领域，尤其涉及一种用于油气管道阴保电流检测的内检测方法。
背景技术
大多数油气管道采用埋地的方式进行敷设，但在运行中，经常遭受周围环境以及输送介质的腐蚀，长此以往就会加重管道的老化，对地下管道产生损害，埋下各种安全隐患。阴极保护是防止或延缓埋地管道腐蚀的重要技术。目前常采用恒电位仪向被保护金属管道加外加电流，使管道表面各点达到同一负电位，从而有效降低了油气管道的腐蚀速率，达到保护管道的目的。在管道的阴极保护过程中，对保护电位的检测准确性很大程度决定着对保护效果的监控能力。
有资料显示，当前实际工程中存在问题有如下几点：首先对于长输管道阴极保护的电位检测方法主要以人工现场巡检为主。由于长输油气管道管线较长、经过的地区比较复杂，检测过程不仅耗费人力物力，人工巡检的方法也受工作条件影响。其次对于管道的电位控制，管道保护电位的大小经常是根据检测电位进行手动调节保护设备，以改变保护电位设置，难免会造成对油气管道保护不及时的情况。最后针对管道现场参数传输的问题，受限于现场检测以及手动调节的客观条件，无法实现远程监控，这往往会导致防腐效率低下。
中国专利文献CN114774927A公开了一种“用于油气管道的阴极保护系统”。包括：杂散电流检测仪，用于检测管道的杂散电流数据；环境监测模块，用于采集管道的环境数据；阴极保护装置，用于采集参比电位数据和电源输出数据；站控系统，用于接收远程传输的杂散电流数据、环境数据、参比电位数据和电源输出数据，根据这些数据确定理想电位；站控系统确定理想电位后，生成相应的控制指令，将控制指令发送至阴极保护装置，阴极保护装置根据控制指令控制输出的保护电流，使管道处在理想电位。上述技术方案难以准确定位阴保电流异常位置，无法有效进行开挖验证，对于水下管道以及穿越城市公路等埋地管道检测难以有效检测，无法预判慢腐蚀引起的阴保电流异常。
发明内容
本发明主要解决原有的技术方案难以准确定位阴保电流异常位置，无法有效进行开挖验证，对于水下管道以及穿越城市公路等埋地管道检测难以有效检测，无法预判慢腐蚀引起的阴保电流异常的技术问题，提供一种用于油气管道阴保电流检测的内检测方法，通过阴保前轮组和阴保后轮组进行信号拾取，对信号预处理之后放大，进行数据采样，将计算出的管道的通过电流与系统检测的电流进行比较，根据偏差的大小，可以分析阴保电流异常情况，再结合检测系统记录的时间、位置等信息，可以非常准确的定位异常点，并且通过测量分析电流曲线趋势变化，可以更加进一步精确定位阴保电流异常点位置，提高了油气管道阴保电流异常点定位精确度，同时该内检测系统具有很好的组合性，可以与其他油气管道内检测设备搭载使用，从而节约检测成本。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括以下步骤：
S1安装内检测系统；
S2进行信号拾取并进行预处理；
S3进行信号放大后进行数据采样；
S4记录内检测系统在管道中实时运行里程及位置信息；
S5进行数据处理并存入储存介质中。
作为优选，所述的步骤S1内检测系统具体包括阴保轮前轮组和阴保轮后轮组，设定阴保轮前轮组和阴保轮后轮组间距为L，前后两轮组所在位置存在电压降△U，阴保轮与油气管道内壁接触保持导电性，震动时保证阴保轮与油气管道有效接触面积。阴保轮与油气管道内壁接触要求导电性良好，震动时阴保轮保证有效接触面积，防止信号抖动过大，引入误差。确保阴保轮耐磨性好，滑动流畅，寿命长。
作为优选，所述的步骤S2具体包括通过铜芯线从阴保轮引入信号进行信号拾取，通过对信号进行限幅、滤波进行预处理。确保采集的信号可以有效应用。
作为优选，所述的步骤S3采用差分放大或级联放大对信号进行识别并放大，频率不超过1KHz，对放大后的信号进行数据采样，采样率达到100KSPS。采用差分放大，增益可调，可达10000倍以上。采用级联放大方式，逐级放大。对于微伏级的微弱信号可以进行有效识别并放大。该放大模块对频率有一定要求，一般不超过1KHz，否则信号有一定程度的失真。对于阴保电流属于低频信号，完全满足要求。
作为优选，所述的步骤S5具体包括：当油气管道进行阴极保护措施时，则管道上存在导通电流，假定保护电流为i，则内检测系统前后两组阴保轮接触油气管道内壁时，内检测系统获取到管道上的电位差为△U，电阻率为ρ，管道长度为L的电阻为R，则：
R＝ρ×L÷S
其中，S为管道横截面积，管道外径为D1，内径为D2，则横截面面积为：
S＝π×(D1-D2)2÷4
根据系统测量的△U，通过欧姆定律，计算出管道的通过电流I：
I＝ΔU÷R
油气管道阴保电流为i，当系统检测的电流I与i有偏差时，根据偏差的大小，分析阴保电流异常情况，再结合检测系统记录的时间和位置信息定位异常点。内检测系统在管道中运行一遍时，基本所有的异常点都可以检测出来。当管道同一圆周位置上发生多个异常点，该系统会判断为一个异常点，因为该系统无法判定异常点的钟点方位。
作为优选，所述的定位异常点具体包括：假定管道P点保护层破损，导致电流泄露，管道内检测设备的前阴保轮到达P点位置之前，假定管道的阴保电流位i1，由于P点存在泄露，那么P点之后的阴保电流变为i2；
假如在t0时刻，内检测设备的前阴保轮到达P点，则在t0时刻之前，内检测系统采集的信号差分电压△U为V0；
在t1时刻，内检测设备的阴保前轮到达P点，内检测系统采集的信号电压为V1；
在t2时刻，内检测设备的阴保后轮到达P点，内检测系统采集的信号电压为V2；
由于P点存在电流泄露，故i1>i2，在[t0,t2]区间，V0一直减小到V2；在t1时刻，内检测设备的前后阴保轮中心与P点位置重合，此时系统采集的电压信号为V1，则：
V1＝0.5X(V0+V2)
根据上式，找到电压曲线变化的中值，根据内检测设备的里程记录信息，结合公式1计算的中值V1，找到时间信息t1，根据t1时刻点，查询对应的里程信息，将里程信息结合GPS信息，计算出P点的精确位置。里程信息可以精确到毫米，高精度GPS也可以精确到毫米，因此异常点定位可以精确到毫米。若内检测设备搭载了精度更高的惯导设备，则异常点定位将更加准确。
作为优选，若已知阴保前轮A点或阴保后轮B点的位置信息，管道长度为L，则P点位置通过如下公式计算
P＝A+0.5L
P＝B-0.5L
P＝0.5(A+B)。
已知阴保前轮A点或阴保后轮B点的位置信息，根据管道长度L，计算中位点处的位置，判定中位点为故障点，定位误差最大为L，也即异常点必然在两组阴保轮之间的位置。
本发明的有益效果是：通过阴保前轮组和阴保后轮组进行信号拾取，对信号预处理之后放大，进行数据采样，将计算出的管道的通过电流与系统检测的电流进行比较，根据偏差的大小，可以分析阴保电流异常情况，再结合检测系统记录的时间、位置等信息，可以非常准确的定位异常点，并且通过测量分析电流曲线趋势变化，可以更加进一步精确定位阴保电流异常点位置，提高了油气管道阴保电流异常点定位精确度，同时该内检测系统具有很好的组合性，可以与其他油气管道内检测设备搭载使用，从而节约检测成本。
附图说明
图1是本发明的一种流程图。
图2是本发明的一种异常点定位原理图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。实施例：本实施例的一种用于油气管道阴保电流检测的内检测方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1安装内检测系统，内检测系统具体包括阴保轮前轮组和阴保轮后轮组，设定阴保轮前轮组和阴保轮后轮组间距为L，前后两轮组所在位置存在电压降△U，阴保轮与油气管道内壁接触保持导电性，震动时保证阴保轮与油气管道有效接触面积。
S2进行信号拾取并进行预处理，具体包括通过铜芯线从阴保轮引入信号进行信号拾取，通过对信号进行限幅、滤波进行预处理。
S3进行信号放大后进行数据采样，采用差分放大，增益可调，可达10000倍以上。采用级联放大方式，逐级放大。对于微伏级的微弱信号可以进行有效识别并放大。该放大模块对频率有一定要求，一般不超过1KHz，否则信号有一定程度的失真。对于阴保电流属于低频信号，完全满足要求。系统可以选取16/24位ADC进行数据采样，采样率可达100KSPS。
S4记录内检测系统在管道中实时运行里程及位置信息，具体包括：当油气管道进行阴极保护措施时，则管道上存在导通电流，假定保护电流为i，则内检测系统前后两组阴保轮接触油气管道内壁时，内检测系统获取到管道上的电位差为△U，电阻率为ρ，管道长度为L的电阻为R，则：
R＝ρ×L÷S
其中，S为管道横截面积，管道外径为D1，内径为D2，则横截面面积为：
S＝π×(D1-D2)2÷4
根据系统测量的△U，通过欧姆定律，计算出管道的通过电流I：
I＝ΔU÷R
油气管道阴保电流为i，当系统检测的电流I与i有偏差时，根据偏差的大小，可以分析阴保电流异常情况，再结合检测系统记录的时间、位置等信息，可以非常准确的定位异常点。定位误差最大为L，也即异常点必然在两组阴保轮之间的位置。通过测量分析I曲线趋势变化，可以更加进一步精确定位阴保电流异常点位置。该内检测系统在管道中运行一遍时，基本所有的异常点都可以检测出来。当管道同一圆周位置上发生多个异常点，该系统会判断为一个异常点，因为该系统无法判定异常点的钟点方位，这是该内检测系统存在的一个需要改进的地方。
S5进行数据处理并存入储存介质中。定位异常点具体包括：假定管道P点保护层破损，导致电流泄露，管道内检测设备的前阴保轮到达P点位置之前，假定管道的阴保电流位i1，由于P点存在泄露，那么P点之后的阴保电流变为i2；
假如在t0时刻，内检测设备的前阴保轮到达P点，则在t0时刻之前，内检测系统采集的信号差分电压△U为V0；
在t1时刻，内检测设备的阴保前轮到达P点，内检测系统采集的信号电压为V1；
在t2时刻，内检测设备的阴保后轮到达P点，内检测系统采集的信号电压为V2；
由于P点存在电流泄露，故i1>i2，在[t0,t2]区间，V0一直减小到V2；在t1时刻，内检测设备的前后阴保轮中心与P点位置重合，此时系统采集的电压信号为V1，则：
V1＝0.5X(V0+V2)
根据上式，找到电压曲线变化的中值，根据内检测设备的里程记录信息，结合公式1计算的中值V1，找到时间信息t1，根据t1时刻点，查询对应的里程信息，将里程信息结合GPS信息，计算出P点的精确位置。
如图2所示，假定管道P点保护层破损，导致电流泄露到大地中。管道内检测设备的前阴保轮到达P点位置之前，假定管道的阴保电流位i1，由于P点存在泄露，那么P点之后的阴保电流变为i2。
假如在t0时刻，内检测设备的前阴保轮到达P点，则在t0时刻之前，本系统采集的信号差分电压△U为V0。
在t1时刻，内检测设备的阴保前轮到达B点，本系统采集的信号电压为V1。
在t2时刻，内检测设备的阴保后轮到达P点，本系统采集的信号电压为V2。
由于P点存在电流泄露，故i1>i2，在[t0,t2]区间，V0一直减小到V2。在t1时刻，内检测设备的前后阴保轮中心与P点位置重合，此时系统采集的电压信号为V1，则：
V1＝0.5X(V0+V2) (1)
当内检测设备匀速运动时，V0到V2的曲线变化如图中所示。实际中，内检测设备运行不一定是匀速的。因此要确认异常点，必须根据公式1，找到曲线变化的中值。根据内检测设备的里程记录信息，结合公式1计算的中值V1，找到时间信息t1，根据t1时刻点，查询对应的里程信息，将里程信息结合GPS信息，计算出P点的精确位置。里程信息可以精确到毫米，高精度GPS也可以精确到毫米，因此异常点定位可以精确到毫米。若内检测设备搭载了精度更高的惯导设备，则异常点定位将更加准确。
若已知阴保前轮A点或阴保后轮B点的位置信息，则P点位置也可以通过如下公式计算
P＝A+0.5L (2)
P＝B-0.5L (3)
P＝0.5(A+B) (4)
内检测系统，提高了油气管道阴保电流异常点定位。该内检测系统具有很好的组合性，可以与其他油气管道内检测设备搭载使用，从而节约检测成本。
Claims (7)
1.一种用于油气管道阴保电流检测的内检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1安装内检测系统；
S2进行信号拾取并进行预处理；
S3进行信号放大后进行数据采样；
S4记录内检测系统在管道中实时运行里程及位置信息；
S5进行数据处理并存入储存介质中。
2.根据权利要求1所述的一种用于油气管道阴保电流检测的内检测方法，其特征在于，所述步骤S1内检测系统具体包括阴保轮前轮组和阴保轮后轮组，设定阴保轮前轮组和阴保轮后轮组间距为L，前后两轮组所在位置存在电压降△U，阴保轮与油气管道内壁接触保持导电性，震动时保证阴保轮与油气管道有效接触面积。
3.根据权利要求1所述的一种用于油气管道阴保电流检测的内检测方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括通过铜芯线从阴保轮引入信号进行信号拾取，通过对信号进行限幅、滤波进行预处理。
4.根据权利要求1所述的一种用于油气管道阴保电流检测的内检测方法，其特征在于，所述步骤S3采用差分放大或级联放大对信号进行识别并放大，频率不超过1KHz，对放大后的信号进行数据采样，采样率达到100KSPS。
5.根据权利要求1所述的一种用于油气管道阴保电流检测的内检测方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：当油气管道进行阴极保护措施时，则管道上存在导通电流，假定保护电流为i，则内检测系统前后两组阴保轮接触油气管道内壁时，内检测系统获取到管道上的电位差为△U，电阻率为ρ，管道长度为L的电阻为R，则：
R＝ρ×L÷S
其中，S为管道横截面积，管道外径为D1，内径为D2，则横截面面积为：
S＝π×(D1-D2)2÷4
根据系统测量的△U，通过欧姆定律，计算出管道的通过电流I：
I＝ΔU÷R
油气管道阴保电流为i，当系统检测的电流I与i有偏差时，根据偏差的大小，分析阴保电流异常情况，再结合检测系统记录的时间和位置信息定位异常点。
6.根据权利要求5所述的一种用于油气管道阴保电流检测的内检测方法，其特征在于，所述定位异常点具体包括：假定管道P点保护层破损，导致电流泄露，管道内检测设备的前阴保轮到达P点位置之前，假定管道的阴保电流位i1，由于P点存在泄露，那么P点之后的阴保电流变为i2；
假如在t0时刻，内检测设备的前阴保轮到达P点，则在t0时刻之前，内检测系统采集的信号差分电压△U为V0；
在t1时刻，内检测设备的阴保前轮到达P点，内检测系统采集的信号电压为V1；
在t2时刻，内检测设备的阴保后轮到达P点，内检测系统采集的信号电压为V2；
由于P点存在电流泄露，故i1>i2，在[t0,t2]区间，V0一直减小到V2；在t1时刻，内检测设备的前后阴保轮中心与P点位置重合，此时系统采集的电压信号为V1，则：
V1＝0.5X(V0+V2)
根据上式，找到电压曲线变化的中值，根据内检测设备的里程记录信息，结合公式1计算的中值V1，找到时间信息t1，根据t1时刻点，查询对应的里程信息，将里程信息结合GPS信息，计算出P点的精确位置。
7.根据权利要求6所述的一种用于油气管道阴保电流检测的内检测方法，其特征在于，若已知阴保前轮A点或阴保后轮B点的位置信息，管道长度为L，则P点位置通过如下公式计算
P＝A+0.5L
P＝B-0.5L
P＝0.5(A+B)。
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| PB01 | Publication | ||
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Effective date of registration: 20231107 Address after: No. 1751 Binsheng Road, Binjiang District, Hangzhou City, Zhejiang Province, 310000 Applicant after: Zhejiang Provincial Natural Gas Development Co.,Ltd. Address before: 310012 room 205, No. 20, Youdian new village, Xihu District, Hangzhou City, Zhejiang Province Applicant before: ZHEJIANG ZHENENG NATURAL GAS OPERATION CO.,LTD. |
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