CN201892655U - 油气管道内腐蚀速度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了油气管道内腐蚀速度测量装置，包括测量探头和与测量探头连接的检测电路；检测电路包括接受测量探头传来的测量信号、并将接收到的测量信号经计算机放大后输出至数据采样模块的模拟信号测量单元，模拟信号测量单元与对模拟信号测量单元输入的数据进行A/D转换、并数字量经由通讯模块送至上位机的串行接口的数据采样单元，数据采样单元通过串行接口与上位机连接。本实用新型可以在实际工矿条件下对油气管道进行内部腐蚀在线监控测量，可实时测量管道内部腐蚀状况，极大的限制了管道内部腐蚀的发生，对管道的运行寿命可进行预测和评价。
Description
技术领域
本实用新型涉及电化学测量领域,是油气管道内腐蚀速度测量装置。
背景技术
金属管线的腐蚀包括点蚀、缝隙腐蚀、氧浓差腐蚀等，腐蚀通常发生在金属管线内、外部表面位置。对金属管道内腐蚀速度测量是对防止管道在服役期内提前失效、预防管道重大腐蚀事故具有非常重要的意义。与金属管道的均匀腐蚀不同，管线内局部腐蚀具有腐蚀速度快、难以测量等特点。对油气管道均匀腐蚀的测量主要集中在实验室内，电化学噪声、开尔文探针、扫描微电极等技术只能应用于实验室内测量或严格限定条件的有限实际工矿条件。各种孔深探测仪、超声、X射线均无法实现对油气管道内腐蚀进行原位、腐蚀速度测量，极大的限制了对金属管道内腐蚀发生、腐蚀速度的预测和评价。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种可以在实际工矿条件下对油气管道进行内部腐蚀在线监控测量的油气管道内腐蚀速度测量装置。
本实用新型的技术解决方案是：
一种油气管道内腐蚀速度测量装置，其特征是：包括测量探头和与测量探头连接的检测电路；检测电路包括接受测量探头传来的测量信号、并将接收到的测量信号经计算机放大后输出至数据采样模块的模拟信号测量单元，模拟信号测量单元与对模拟信号测量单元输入的数据进行A/D转换、并数字量经由通讯模块送至上位机的串行接口的数据采样单元，数据采样单元通过串行接口与上位机连接。
所述模拟信号测量单元包括多个运算放大器组成的测量电路，每个运算放大器的输入端与输出端之间并联多个可自动选择的取样电阻。
在采样电阻两端并联滤波电容，通过切换开关进行选择切换。
本实用新型具有以下有益效果及优点：
1、弥补了对金属管道内腐蚀检测的不足。本实用新型采用电池腐蚀原理，可对被测油气管道内部实时监控腐蚀速度，测量结果快速、精确、可靠；
2、性能稳定。本实用新型可在腐蚀初期准确测量管道内部腐蚀速度，并可对管道的内部腐蚀速度状况进行长期实时监测；
3、测量结果误差小，精度高。由于本实用新型采用32位A/D转换器，D-A干扰小，降低系统测量误差；
4、使用方便。本实用新型采用小型化、集成化设计，并采用节能环保电池供电，可以在野外进行便携测量，应用范围广泛；
5、可由多组本实用新型组成监测网络，通过控制程序调控，可以对大型地下管网进行内部腐蚀状态进行监测。
6、测量范围广。本实用新型可以拓展应用于石油、化工、冶金、电力、市政等各行业领域中，适用各种电化学腐蚀介质。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型电气结构框图；
图2为本实用新型模拟信号测量单元电气原理图；
图3为本实用新型探头安装示意图；
图4为本实用新型控制流程图。
具体实施方式：
本实施例以铁电极单通道测量为例。
如图1所示，本实用新型包括测量探头1及其检测电路，其中检测电路具有模拟信号测量单元2，将由测量探头1接收到的测量信号经运算放大后输出至数据采样单元3；数据采样单元对由模拟信号测量单元送至上位机4的串行接口。
如图2所示，所述模拟信号测量单元包括由一个或多个运算放大器组成的测量电路每个运算放大器的正输入端与输出端之间并联多个可选择的采样电阻用于测量量程的切换,采样电阻两端并联滤波电容以滤除电路产生的噪声。如图3所示，交本实用新型的测量探头安装在被测设备或管道中，首先将测量探头的后端与法兰盖焊接，经由工艺流程设备或管道的取样口或者开孔通过法兰连接，测量探头与工艺流程设备或管道内的被测腐蚀介质充分接触，稳定一段时间后可以进行测量。
本实用新型的工作原理如下：管道内部腐蚀的发生发展的机理为闭塞区阳极腐蚀。管道内腐蚀测量探头利用结构模拟了闭塞区阳极，并与外部同材质的阴极形成闭塞阳极—阴极腐蚀电池。图1中对探头的腐蚀电池电流进行测量采样，并计算出管线内部腐蚀的速度。
本实用新型的模拟信号测量单元采用多个高阻计算放大器组成的零阻电流测量电路，输入阻抗非常小，对测量探头闭塞阳极区与阴极区之间形成的微小电流能够准确捕捉，并几乎没有带来测量误差，模拟信号测量单元将采集到的电流信号通过精密电阻转变成电压信号，由数据采样单元接收，转换成数字信号，通过上位机的RD232接口由计算机接收并存储。数据采样单元由4个高速A/D转换器组成，配合前端4组测量单元可以组成多达4通道测量体系。
本实用新型的电流计算金属在介质中的腐蚀速度公式如下：
（2）
其中
（mm/a）为金属在介质中的腐蚀速度，
为金属的重量损失，
为金属的密度，
为金属的原子量，n为金属腐蚀反应中的电子数，F为法拉第常数（26.8mh/mol），
：测量计算的电流密度；
将Fe的相应常数带入公式（1）和（2），得到铁的腐蚀电流与腐蚀的关系为：
（3）
如图4所示，本实用新型的工作过程如下：
装置上电，对控制程序进行程序初始化；
选择测量通道；
设置通道测量时差及通讯端口；
开始测试，并由上位机实时进行状态显示及数据存储；
对测量的数据进行结束判定，如结束则截取符合要求的数据，对上述数据进行拟合计算，得到管道内部腐蚀速度的测量结果，根据需要继续测量或结束程序。
否则继续测量并显示及存储。
本实用新型的工作范围与测量范围：
本实用新型可以广泛应用于石油、化工、冶金、电力、市政等各行业领域中，适用各种电化学腐蚀介质，探头的工作介质温度范围为0～150℃，工作电压为0～3Mpa，测量电流密度范围为0～2.0,局部腐蚀速度测量范围为：0～23mm/a（对于铁）。
Claims (3)
1. 一种油气管道内腐蚀速度测量装置，其特征是：包括测量探头和与测量探头连接的检测电路；检测电路包括接受测量探头传来的测量信号、并将接收到的测量信号经计算机放大后输出至数据采样模块的模拟信号测量单元，模拟信号测量单元与对模拟信号测量单元输入的数据进行A/D转换、并数字量经由通讯模块送至上位机的串行接口的数据采样单元，数据采样单元通过串行接口与上位机连接。
2. 根据权利要求1所述的油气管道内腐蚀速度测量装置，其特征是：所述模拟信号测量单元包括多个运算放大器组成的测量电路，每个运算放大器的输入端与输出端之间并联多个可自动选择的取样电阻。
3. 根据权利要求2所述的油气管道内腐蚀速度测量装置，其特征是：在采样电阻两端并联可自动选择的滤波电容。
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|---|---|---|---|---|
| CN107036962A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-08-11 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 海水管道电偶腐蚀电流现场检测装置及测量方法 |
| CN109816133A (zh) * | 2017-11-21 | 2019-05-28 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种管道内腐蚀预测方法 |
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