CN207567348U - 高效高精度管道防腐状态远程监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高效高精度管道防腐状态远程监测系统，包括监测设备、极化探头、开关和上位机，其中，开关连接至极化探头的试片与管道之间；监测设备包括：连接在极化探头的参比电极与牺牲阳极之间的第一电位测量模块；连接在极化探头的参比电极与试片之间的第二电位测量模块；连接至管道的输出电流测量模块；连接至第一电位测量模块、第二电位测量模块和输出电流测量模块的ADC模块；连接至ADC模块的控制模块；连接至控制模块的无线传输模块、继电器和存储模块，其中继电器与开关连接；上位机与无线传输模块通信连接，并连接有显示模块和报警模块。本实用新型可以实现对各个监测点管道防腐状态的实时、准确远程监测，减少巡检人员的工作量。

Description

高效高精度管道防腐状态远程监测系统

技术领域

本实用新型涉及管道防腐领域，尤其涉及一种高效高精度管道防腐状态远程监测系统。

背景技术

随着我国经济转型升级步伐的加快，能源消费结构性变化的趋势越实用新型显，人们对燃气等能源的需求也越来越旺盛，而长输管道在输送石油天然气等方面具有运量大、损耗小、经济性好、适应性广等特点，因此越来越广泛地被应用到城市建设中。为了更好地保护管道，尽量延长其使用寿命，人们采取阴极保护与防腐层相结合的防腐蚀技术来减缓其腐蚀。目前主要采用牺牲阳极阴极保护来防止埋地管道腐蚀，通过人工现场使用万用表配合便携式参比电极检测牺牲阳极开路电位、牺牲阳极闭路电位、管道输出电流等进行测量来判断牺牲阳极阴极保护系统的有效运行状态，耗时长、成本高，长期以来，由于线路长、检测点分散、交通不便等问题，导致监控工作实施与管理难度高、工作量大。同时在干扰状态下，管道的抗干扰能力和受干扰程度到底有多大，常因缺乏有效监测手段，无法做到实时监测、量化采集而一无所知。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型提供一种高效高精度管道防腐状态远程监测系统，以实现对各个监测点管道防腐状态的实时、准确监测，减少巡检人员的工作量。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种高效高精度管道防腐状态远程监测系统，包括监测设备、极化探头、开关和上位机，其中，

所述开关连接至所述极化探头的试片与管道之间；

所述监测设备包括：连接在所述极化探头的参比电极与牺牲阳极之间的第一电位测量模块；连接在所述极化探头的参比电极与试片之间的第二电位测量模块；连接至管道的输出电流测量模块；连接至所述第一电位测量模块、第二电位测量模块和输出电流测量模块的ADC模块；连接至所述ADC模块的控制模块；以及连接至所述控制模块的无线传输模块、继电器和存储模块，其中所述继电器与所述开关连接；

所述上位机与所述无线传输模块通信连接，并且连接有显示模块和报警模块。

进一步地，所述极化探头为KR2极化探头，所述KR2极化探头包括外筒，所述外筒内设有电解质溶液和内筒；所述内筒固定至所述外筒的顶部并通过半透膜与所述外筒连通，且所述内筒内部设有盐溶液以及穿过其顶部向上延伸的金属电极；所述外筒下方设有钢盘，所述钢盘的中心开设有同心孔，所述同心孔与所述外筒和内筒同轴；所述外筒的底部中心设有一向下突出延伸至所述同心孔内的短管，所述短管内设有半透膜和微孔陶瓷，其中所述内筒内的盐溶液以及金属电极构成所述参比电极，所述钢盘构成所述试片。

进一步地，所述输出电流测量模块为电流传感器。

进一步地，所述系统还包括供电装置。

进一步地，所述监测设备和所述供电模块安装在一窨井中。

通过采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型采用无线通信技术，实现各监测点监测设备和上位机监控中心之间的实时、无线数据传输；引入电流传感器，在不改变原牺牲阳极阴极保护回路的基础上非接触测量管道的输出电流；使用KR2极化探头对埋地管道阴极保护电位进行测量，并将相关数据转换成数字信号后上传到上位机，上位机将数据传输到显示屏予以显示，同时判断数据是否在合法阈值范围内，若不在则通过报警模块报警；管理人员可以通过上位机浏览埋地管道阴极保护状态和统计管道状态的历史数据，也可以进行报警阈值以及数据采集频率的设定；巡检人员无需自带万用表和便携式参比电极，减少了巡检人员的工作量，杜绝人为虚假数据，实现管道阴极保护运行状态的实时动态监测，为城市燃气管道安全运行提供强有力的保障；通过输出电流测量模块可以得到干扰杂散电流，帮助分析解直流杂散电流对埋地管道阴极保护状态和牺牲阳极输出的影响规律，为埋地管道直流杂散电流干扰防护设计提供参考意见。

附图说明

图1为本实用新型一种高效高精度管道防腐状态远程监测系统的安装示意图；

图2为本实用新型中监测设备和上位机的连接框图；

图3为本实用新型中KR2极化探头的结构示意图；

图4为本实用新型中第一电位测量模块、第二电位测量模块和输出电流测量模块的接线示意图。

具体实施方式

本实用新型上述的和或者或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解。

管道牺牲阳极保护是指将被保护金属管道与一种电位更负的牺牲阳极相连，以使被保护管道阴极极化从而降低腐蚀速率。为了远程监测牺牲阳极防腐状态，本实用新型提供一种高效高精度管道防腐状态远程监测系统。如图1-4所示，监测系统包括监测设备1、KR2极化探头2、开关K和上位机110。其中，开关K连接至KR2极化探头2的钢盘209与管道3之间。监测设备1包括：连接在KR2极化探头2的金属电极202与牺牲阳极4之间的第一电位测量模块101；连接在KR2极化探头2的金属电极202与钢盘209之间的第二电位测量模块102；连接至管道3的输出电流测量模块103；连接至第一电位测量模块101、第二电位测量模块102和输出电流测量模块103的ADC模块104；连接至ADC模块104的控制模块105；以及连接至控制模块105的无线传输模块106、继电器107和存储模块108，其中继电器107与开关K连接。上位机110与无线传输模块106通信连接，并且连接有显示模块109和报警模块111。需要说明的是，此处的输出电流测量模块103采用电流传感器实现，在不改变牺牲阳极保护回路的情况下，实现对管道输出电流的无损非接触测量。

在本实用新型一个实施例中，如图3所示，前述KR2极化探头2包括塑料外筒205，外筒205内设有饱和电解质溶液208和塑料内筒201；内筒201固定至外筒205的顶部并通过半透膜204与外筒205连通，且其内部设有饱和盐溶液203(如硫酸铜溶液或锌盐溶液)以及穿过其顶部向上延伸的金属电极202；外筒205下方设有钢盘209，钢盘209的中心开设有同心孔，且该同心孔与外筒205和内筒201同轴；外筒205的底部中心设有一向下突出延伸至同心孔内的短管206，短管206内设有半透膜204和微孔陶瓷207，从而形成盐孔桥。其中，内筒201内的盐溶液以及金属电极202构成参比电极，钢盘209通过开关K与管道3连接构成试片。

在测量之前，首先如图1所示，将极化探头2埋设在管道3附近的土壤中，使极化探头2埋深及回填状态与管道3相同，同时将监测设备1安装在管道3附近的窨井7中，并在该窨井7中安装一用于为监测设备1供电的供电装置6。而后，按照图4所示的连接关系将监测设备1的各个模块连接到对应位置，其中部分连接点位于一测试桩5内。

当极化探头2被置于与埋地管道3相同的土壤介质后闭合开关K，探头底部的钢盘209通过导线并经测试桩与埋地管道3相连并引入极化，从而使钢盘2099与管道3具有相同的极化电位。通过内筒201内置的铜/硫酸铜参比电极就可以用电位第二电位测量模块102测出钢盘209的极化电位。由于短管206的管壁很薄，半透膜、微孔陶瓷与钢盘209距离很近则由此引起的IR降极小，在工程上可忽略不计，即所测出的电极电位就是管道3上真实的极化电位。当钢盘209面积与短管206之比足够大时，杂散电流将完全被钢盘209所屏蔽而不会影响电位测量(钢盘与管道处于并联关系而不是串联关系，所以钢盘对杂散电流的屏蔽不会影响后续对管道杂散电流的测量)。这种结构使KR2极化探头2在干扰严重地区实测时，数值也会非常稳定准确，完全不受干扰影响。也就是说，当开关K闭合时，连接在KR2极化探头2的金属电极202与钢盘209之间的第二电位测量模块102所测的电位即为精确的管道极化电位，当开关K断开时，第二电位测量模块102所测得的电位为断电电位，其中，开关K的通断由继电器107控制，而继电器107由上位机110远程操控；当牺牲阳极4与管道3连接时，连接在KR2极化探头2的金属电极202与牺牲阳极4之间的第一电位测量模块101所测得的电位即为牺牲阳极闭路电位，当牺牲阳极4与管道3断开时，第一电位测量模块101所测得的电位即为牺牲阳极开路电位(开路电位一般在埋设管道3和牺牲阳极4时测量，且一般只需要测一次即可)；此外，本实用新型中的输出电流测量模块103可以测量管道的输出电流，该输出电流由阳极电流和杂散电流构成，其中阳极电流在较长时间段内一般是比较稳定的，而杂散电流一旦出现就会导致管道3上的电流出现大范围的波动，因此通过监测管道电流即可实现对杂散电流的实时监测。可见，本实用新型无需人工现场使用万用表配合便携式参比电极检测牺牲阳极开路电位、牺牲阳极闭路电位、管道输出电流，从而减少巡检人员的工作量，杜绝人为虚假数据，实现管道阴极保护运行状态的实时动态监测，为城市燃气管道安全运行提供强有力的保障。

在图2所示的实施例中，通过ADC模块104实时采集模块101～103所测量的电位、电流值，并转换成相应的数字信号后上传至控制模块105；而后控制模块105将该信号分类存储至存储模块108并通过无线传输模块106上传至上位机110；上位机110将信号传输到显示模块109予以显示并分类保存以便后续分析调用为前端数据监控显示界面提供数据支持，同时上位机110对接收到的信号进行分析处理以判断信号是否在合法阈值范围内，若不在则通过报警模块报警，例如通过手机app及微信推送，实现管道输出电流、牺牲阳极闭路电位以及管道极化电位等实时数据的移动查看和报警。从而，管理人员可以实时浏览埋地管道阴极保护状态和统计管道状态的历史数据，也可以进行报警阈值以及数据采集频率的设定。

可选地，上位机可以通过网络页面对管道输出电流、牺牲阳极闭路电位以及管道极化电位等数据进行实时监测，结合地理信息系统(GIS)技术展示埋地钢制管道阴极保护状态以及统计的管道历史数据，分析牺牲阳极的消耗量，同时预警可能存在的危险状态。管理人员也可在网络页面上对报警阈值、数据采集频率以及数据上传时间等参数进行设定，取代人工现场测量，为相关管理人员提供及时准确的数据。

以上所述仅是本实用新型的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种高效高精度管道防腐状态远程监测系统，其特征在于，包括监测设备、极化探头、开关和上位机，其中，

所述开关连接至所述极化探头的试片与管道之间；

所述监测设备包括：连接在所述极化探头的参比电极与牺牲阳极之间的第一电位测量模块；连接在所述极化探头的参比电极与试片之间的第二电位测量模块；连接至所述管道的输出电流测量模块；连接至所述第一电位测量模块、第二电位测量模块和输出电流测量模块的ADC模块；连接至所述ADC模块的控制模块；以及连接至所述控制模块的无线传输模块、继电器和存储模块，其中所述继电器与所述开关连接；

所述上位机与所述无线传输模块通信连接，并且连接有显示模块和报警模块。

2.根据权利要求1所述的高效高精度管道防腐状态远程监测系统，其特征在于，所述极化探头为KR2极化探头，所述KR2极化探头包括外筒，所述外筒内设有电解质溶液和内筒；所述内筒固定至所述外筒的顶部并通过半透膜与所述外筒连通，且所述内筒内部设有盐溶液以及穿过其顶部向上延伸的金属电极；所述外筒下方设有钢盘，所述钢盘的中心开设有同心孔，所述同心孔与所述外筒和内筒同轴；所述外筒的底部中心设有一向下突出延伸至所述同心孔内的短管，所述短管内设有半透膜和微孔陶瓷，其中所述内筒内的盐溶液以及金属电极构成所述参比电极，所述钢盘构成所述试片。

3.根据权利要求1所述的高效高精度管道防腐状态远程监测系统，其特征在于，所述输出电流测量模块为电流传感器。

4.根据权利要求1所述的高效高精度管道防腐状态远程监测系统，其特征在于，所述系统还包括供电装置。

5.根据权利要求4所述的高效高精度管道防腐状态远程监测系统，其特征在于，所述监测设备和所述供电装置安装在一窨井中。