一种阴极保护系统极化电位测量仪及评价方法与流程

本发明涉及一种阴极保护系统测量仪器与评价方法，具体涉及一种阴极保护系统极化电位测量仪及评价方法。

背景技术：

埋地管道作为油气的传输载体，地面工程的重要设施之一，是连接上游资源和下游用户的纽带，由于管道长期埋在地下，随着时间的推移，由于外界土壤特性及地形沉降等因素的影响，管道会发生腐蚀、穿孔和泄漏等情况，会给国家带来严重的经济损失，管道腐蚀不仅仅会造成严重的经济损失外，它还会引起有害物质的泄漏，对环境造成污染，甚至还会引起突发的灾难事故，危及人身安全。对于输送天然气的长输管道和集输管网，管道外防腐技术的采用和施工质量直接关系到管道的安全运行和使用寿命。由于管道穿越地区地形复杂、土壤性质千差万别，埋地钢质管道需要采取不同的外防腐措施。

阴极保护是一种控制金属电化学腐蚀的保护方法，在阴极保护系统构成的电池中，氧化反应集中发生在阳极上，从而抑制了作为阴极的被保护金属上的腐蚀。在埋地钢质管道中常用的两种阴极保护方法为牺牲阳极保护法和外加电流阴极保护法，牺牲阳极保护法是由一种比被保护金属电位更负性的金属或合金与被保护的金属电连接所构成，在电解液中，牺牲的阳极因为比较活泼优先溶解，释放出电流供被保护金属极化，实现保护；外加电流阴极保护法是通过外加直流电流以及辅助阳极，迫使电子流从土壤中流向被保护金属，使被保护金属结构电位低于周围环境，外加电流阴极保护法主要用于保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构，如：长输埋地管道，大型罐群等。

目前，评价埋地钢质管线阴极保护系统是否有效，是否起到了防腐蚀作用，主要用埋地钢质管线的极化电位来做评价，由于土壤电阻与涂层缺陷处各种电阻，IR降误差有时高达数百上千毫伏，致使埋地管道阴极保护测量电位完全失真，影响阴极保护有效性评价的准确性。

埋地钢质管线阴极保护系统极化电位的测量仪器，目前中国主要依赖国外仪器，进口仪器主要有两部分组成——电流中断器和电位测量仪，仪器比较笨重，价格昂贵，操作复杂、不利于单人携带和测量操作；并且电流中断器和电位测量仪测量极化电位时需要时钟同步，两个部件依赖接收卫星GPS信号实现同步，卫星信号差或室内往往不能够实现极化电位测量。

目前我国有几十万公里的埋地钢质管线都有阴极保护系统，测量阴极保护系统的极化电位是一项日常性的工作，普通万用表不能够测得极化电位，因此急需要一种轻便、操作方便、各种环境情况下都能够准确测量阴极保护系统极化电位的仪器。

申请公开号CN102337542A，申请公开日2011.07.19，名称为《地埋金属管道阴极保护系统检测方法和装置》的发明，利用地埋金属管道阴极保护系统的整流器通过GPS同步信号控制电流中断器周期性地接通或关断整流器给地埋管道提供激励信号，利用同步GPS电压测量数据记录仪测量起点和测量点之间的接通和关断管地电压，同时对测得的同步管地电压进行记录和显示，从而得出地埋管道的阴极保护状况。

技术实现要素：

本发明其目的在于公开一种阴极保护系统极化电位测量仪及评价方法，本发明中极化电位测量仪是将电流中断器与测量仪表组合在了一起，通过一个测量启动按钮实现阴极保护电流中断和测量极化电位测量仪表同时启动测量程序，实现时钟同步测量，不再依靠GPS信号实现电流中断器和测量仪表的时钟同步，并通过记录阴极保护系统关闭瞬间的管道电位，消除IR降的影响，准确得到管道极化电位值，从而评价阴极保护系统的有效性。

实现本发明所述阴极保护系统极化电位测量仪及评价方法的技术方案是：

一种阴极保护系统极化电位测量仪，所述极化电位测量仪内部设有电位测量记录模块与电流中断模块，所述电位测量记录模块包括电位测量模块、数据记录模块和延时记录模块，所述电流中断模块包括电流中断开关，所述极化电位测量仪内部设有芯片，所述芯片连接电位测量模块、数据记录模块、延时记录模块、电流中断开关控制端、显示模块和控制模块，所述芯片内部设有时钟模块，所述芯片通过测量触发开关连接电源，所述电位测量模块连接测量端口和参考电位端口，所述数据记录模块连接一个连接电脑的接口，所述延时记录模块连接延时记录调节控制器，所述电流中断开关两端分别连接一个中断端口，所述显示模块连接显示板，所述控制模块连接控制按键。

进一步地，所述极化电位测量仪的面板上设有显示板、测量触发开关和连接电脑的接口，所述显示板两侧与下方均设有控制按键，所述极化电位测量仪面板上还设有参考电位端口、测量端口和两个中断端口，所述极化电位测量仪前端面设有延时记录调节控制器。

进一步地，所述极化电位测量仪安装在一个矩形箱体内，所述箱体前端面设有携带把手与用于安装延时记录调节控制器的通孔。

一种阴极保护系统评价方法，所述极化电位测量仪的两个中断端口通过表笔连接在阴极保护系统与受保护地埋管线之间，形成阴极保护系统中的电子需要通过极化电位测量仪后流到受保护地埋管线的回路，所述极化电位测量仪的测量端口通过表笔接测试点A，所述测试点A位于阴极保护系统与受保护地埋管线的回路之中，测试点A靠近受保护地埋管线，所述极化电位测量仪的参考电位端口插入土地中，具体步骤如下：

1）完成接线后，按下极化电位测量仪的测量触发开关，所述极化电位测量仪内部电流中断模块与电位测量记录模块同时运行；

2）所述电流中断模块按N秒钟开“通”阴极保护系统和受保护地埋管线回路，然后按M秒钟关“断”阴极保护系统和受保护地埋管线回路的方式进行周期性工作；

3）所述电位测量记录模块测量数据包括阴极保护系统给受保护地埋管线通电时A点的电位（Von值），与阴极保护系统5断电瞬间A点的电位（Voff值），通过延时记录模块15，可在阴极保护系统断电后延时60—70毫秒后测量A点的电位（Voff值）；

4）在不按键中断测量情况下，将按每N+M秒钟为一个记录周期记录多组A点的电位数据，并记录存储；

5）记录多组A点电位数据，通过阴极保护系统断电瞬间A点的电位（Voff值）评价管道极化电位，能准确去除IR降的影响，准确得出管道极化电位。

进一步地，所述N的值为2，所述M的值为1。

进一步地，所述电位测量记录模块通过饱和硫酸铜参比电极测量与记录测试点A点电位。

附图说明

图1为本发明所述阴极保护系统极化电位测量仪原理图；

图2为本发明所述阴极保护系统极化电位测量仪的立体图；

图3为本发明所述阴极保护系统评价方法原理图；

图4为本发明所述阴极保护系统评价方法的接线图；

图5为本发明所述阴极保护系统评价方法测量出的数据图。

图中所标各部件的名称如下：

1、极化电位测量仪；11、芯片；111、时钟模块；12、电位测量记录模块；13、电位测量模块；131、测量端口；132、参考电位端口；14、数据记录模块；141、连接电脑的接口；15、延时记录模块；151、延时记录调节控制器；16、电流中断模块；161、电流中断开关；162、中断端口；17、显示模块；171、显示板；18、控制模块；181、控制按键；2、测量触发开关；3、箱体；31、携带把手；32、通孔；4、阴极保护系统；5、受保护地埋管线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例：一种阴极保护系统极化电位测量仪，所述极化电位测量仪1内部设有电位测量记录模块12与电流中断模块16，所述电位测量记录模块12包括电位测量模块13、数据记录模块14和延时记录模块15，所述电流中断模块16包括电流中断开关161，所述极化电位测量仪1内部设有芯片11，所述芯片11连接电位测量模块13、数据记录模块14、延时记录模块15、电流中断开关161控制端、显示模块17和控制模块18，所述芯片11内部设有时钟模块111，所述芯片11通过测量触发开关2连接电源，所述电位测量模块13连接测量端口131和参考电位端口132，所述数据记录模块14连接一个连接电脑的接口141，所述延时记录模块15连接延时记录调节控制器151，所述电流中断开关161两端分别连接一个中断端口162，所述显示模块17连接显示板171，所述控制模块18连接控制按键181，将电位测量记录模块12与电流中断模块16整合到一个仪器中，方便用户携带，电位测量记录模块12与电流中断模块16共用一个芯片11，芯片11内共用一个时钟模块111，保证两个模块运行过程中的时钟同步，不需要添加GPS接收信号模块，使得仪器更加轻便。

所述极化电位测量仪1的面板上设有显示板171、测量触发开关2和连接电脑的接口141，所述显示板171两侧与下方均设有控制按键181，所述极化电位测量仪1面板上还设有参考电位端口132、测量端口131和两个中断端口162，所述极化电位测量仪1前端面设有延时记录调节控制器151。

所述极化电位测量仪1安装在一个矩形箱体3内，所述箱体3前端面设有携带把手31与用于安装延时记录调节控制器的通孔32。

一种阴极保护系统评价方法，所述极化电位测量仪1的两个中断端口162通过表笔连接在阴极保护系统4与受保护地埋管线5之间，形成阴极保护系统4中的电子需要通过极化电位测量仪1后流到受保护地埋管线5的回路，所述极化电位测量仪1的测量端口131通过表笔接测试点A，所述测试点A位于阴极保护系统4与受保护地埋管线5的回路之中，测试点A靠近受保护地埋管线5，所述极化电位测量仪1的参考电位端口132插入土地中，具体步骤如下：

1）完成接线后，按下极化电位测量仪1的测量触发开关2，所述极化电位测量仪1内部电流中断模块16与电位测量记录模块12同时运行；

2）所述电流中断模块16按N秒钟开“通”阴极保护系统4和受保护地埋管线5回路，然后按M秒钟关“断”阴极保护系统4和受保护地埋管线5回路的方式进行周期性工作；

3）所述电位测量记录模块12测量数据包括阴极保护系统4给受保护地埋管线5通电时A点的电位（Von值），与阴极保护系统4断电瞬间A点的电位（Voff值），通过延时记录模块15，可在阴极保护系统断电后延时60—70毫秒后测量A点的电位（Voff值）；

4）在不按键中断测量情况下，将按每N+M秒钟为一个记录周期记录多组A点的电位数据，并记录存储；

5）记录多组A点电位数据，通过阴极保护系统4断电瞬间A点的电位（Voff值）评价管道极化电位，能准确去除IR降的影响，准确得出管道极化电位：阴极保护系统4通电时，假设保护电流强度为I，A点的电位V由管道的极化电位和系统及土壤的等效电阻R与系统的电流I的乘积组成，即：管道的通电电位（Von）= 管道极化电位+ IR；当阴极保护系统4断开瞬间，阴极保护系统4中的电流趋于零，管道的极化电位又没有随时间延长而消失（约70毫秒），这时测量A点的电位即为管道的极化电位，即：管道断电电位（Voff）=管道极化电位+IR=管道极化电位+0×R=管道极化电位+0。

所述N的值为2，所述M的值为1。

所述电位测量记录模块13通过饱和硫酸铜参比电极测量与记录测试点A点电位。

本实施例的工作原理：将电流中断器与电位测量仪表组合在一起，通过共用一块控制芯片11，芯片11内部设有时钟模块111，保证运行过程中，电流中断模块16与电位测量模块12同步运行，从而去除两个仪器中GPS信号接收模块，保证仪器轻小便捷。

本发明的有益效果为：

1）将评价埋地管道中阴极保护系统中用到的电流中断器与高精度电位测量仪表组合成一个极化电位测量仪，便于携带；

2）极化电位测量仪中的电位测量记录模块与电流中断模块共用一个时钟，保证运行过程中时钟同步，并且去除两个仪器中GPS接收模块，减小了仪器的重量。

在评价阴极保护系统有效性时，极化电位测量仪可以记录阴极保护系统断开瞬间管道的电位，通过阴极保护系统断开瞬间管道的电位更能准确的反应管道极化电位。