实时阴极保护监测系统向管道提供保护和停止保护两种状态下，在每个监测点或监测点之间通过开关转换，借助于产生电流增量和增设恒流源等手段，分别检测点或区间的管道电位、大地电位、参比电极电位、采样电阻上的电压，利用欧姆定律计算不同的电流、电阻、温度，监视管道绝缘电阻的变化，一旦发现绝缘层漏电就根据欧姆定律、戴维南定理、基尔霍夫定律分析计算，报出漏电危险程度和具体位置，监视管道保护电压、保护电流的变化，所说产生电流增量的办法是指通过一个接地电极在大地和检测点之间引入一个电流，所说的增设恒流源是指在两个监测点之间管道长度上加一个恒流源，检测这两个点在此恒流源下的电位差求电阻的方法，有了准确的管道电阻值，就能够根据增量电流所引起的增量电压变化，求得电流进入点到参考点的管道电阻值，再根据管道电阻值与管道长度成正比的关系，确定管道进入电流的具体位置，从而实现了定位，这里所说的检测都是消除了检测引线电阻影响后得到的值，有两种方式，一种是采用4线制的检测方法，另一种是扣除检测引线和接触电阻影响的计算方法； 其中的检测电流是指在各个数据采集点检测的电流，它们通常是由下位机完成的，检测电流的方法一种是采用已知电阻检测两端电压的方法，这里的已知电阻是等效电阻，它可以是一段管道上的两个点，一段导线的两个点，一个电阻元件或者是它们的组合，测量这样等效电阻两端的电压，通过欧姆定律就得出了电流，另一种是先采用恒流源测量未知等效电阻上的电压求得实测电阻值，撤掉恒流源后再根据实测电压和已经实测电阻值求得管道电流，这两种方法都是采用开关转换操作完成的，在自动测量状态下，这种转换是由下位机操作完成的； 为了准确地检测电流，必须准确地检测电位，通过设立系统内所有监测点的统一检测电位参考点，将参考点用导线连接到每一个监测点，假定流过该连接导线电流所产生的电压降可以忽略或可以计算出来，各监测点均以该导线为参考，测量管道沿程各监测点的管道电位、大地电位、阳极粧电位、阴极保护电压，根据导线电阻和管道电阻以及附加测量电阻，利用欧姆定律计算就检测出了电流;比如将相邻的管道电位相减后再除以管道电阻，得到流过管道的电流，为了监视管道电阻的变化，所说的统一参考点，可以任选，但是，最好就是阴极保护电源负极通过电缆连接到管道上的那一点； 有些场合比如在用老管道，不允许在全网内建立统一有线连接的参考点，此时的参考点主要是计算基准点，以此为准，通过逐段电流在管道上产生的压差，计算出整个保护监控系统的各点电位，这种情况下检测电流的方法是在管道检测点不同位置焊接两个电极，以电极间的管道自然电阻为依据，通过检测两点间电压差的方式用欧姆定律计算出检测电流;但是这种方式的前提是该段管道电阻必须相对稳定，除了温度影响外，没有受到其它可能引起管道电阻变化的因素影响，否则检测的电流数据就会不准确； 还有一些在用管道连焊接电流测试引线都不允许，在这种情况下，可以采用参考电流检测法，所谓参考电流检测法是指在管道检测线与大地之间加一个采样电阻，使管道检测点经过该电阻与大地接通，测量该电阻两端的电压，得到流进管道的电流，当该电流是从阴极保护装置流出经过该点进入管道后又回到阴极保护装置负极形成回路的，根据欧姆定律，则该电流流经任意两个监测点之间的电压改变量与该电流之比，就是管道的实际检测电阻值，假定管道电阻是均匀的，则管道长度与电阻值成正比，当在这个检测区内有漏电流出现，也会引起电压改变，根据这个道理，就能计算出漏电点的位置，根据监控的实际需要，也可以将统一参考点计算电位应用于此种电路； 另外一个方法是恒流参比法，为了准确地检测电流，也为了从电阻的变化发现管壁减薄的情况，可以采用实际标定的办法检测管道电阻，进而再通过电压检测电流，具体方法是:通过远程数据终端RTU切换参比连接电缆，利用该电缆和管道电位检测线和管道与RTU给出的恒流源组成一个闭合回路，给回路通一个恒定的电流，该电流引起的电压改变量除以电流，就测出了该段管道的实时确切电阻值，所谓恒流参比法就是在测试段注入一个恒定的电流，其计算方法原理与参考电流法相同，所不同的是该方法电流回路是单独的，并不是阴极保护系统的电流;根据管道所处地情况，可以采用一种或多种检测电流的方法，同样地，根据监控的实际需要，也可以将统一参考点计算电位应用于此种电路。8.根据权利要求1所说的埋地金属管道安全保护方法，其特征是:其中的对作为电流检测的采样电阻都进行温度补偿计算，一种是通过温度传感器进行温度检测，根据管道和与标定有关的部分导体材料的电阻温度系数的换算进行补偿;另一种是采用恒定电流方式实际测量管道和与标定有关的部分导体材料的电阻值，根据材料电阻温度系数计算温度变化的影响，所谓的采样电阻，是指作为电流测量两个电压采集点之间的电阻，该电阻可以是管道、导线或具体的电阻元件或是它们的组合。9.根据权利要求1所说的埋地金属管道安全保护方法，其特征是:其中的管道绝缘漏电点实时监视报警定位方法，采用了电流扫描的方法，在管道合理保护电压区内满足检测要求的，扫描电流可以采用直流方法，需要超过这个范围监测的，则采用脉冲电流方法，具体做法是:从小到大开始不断地增加阴极保护恒流电源的供电电流，随着供电电流电压的提高，原有漏电点电流会相应增加，同时，也会不断地有新的漏电点逐渐加入到电流回路中，如果所加电流产生的热效应是可以忽略的，根据欧姆定律，则已知点间电压的上升值和电流上升值的比例始终是不变的，在两个监测点之间只有新增加未知位置的电流流入，才会改变这个比值，这样，就检测出了漏电流点发生在哪一段，由于一定长度管道电阻是已知的，管道是材质壁厚和直径都是不变的，故管道的电阻与其长度成正比，如果电流是一定的，电压改变数值与管道长度成正比，且抬升点总是从电流进入点开始，沿途经过η个监测点，到达管道与阴极保护恒流电源负极连接的那一点，就是我们说的统一参考点，最后回到阴极保护恒流电源，因为进入点的电流到第一个检测点之间的管道是未知长度，其余检测点都是已知长度，已知电流是检测出来的，管道电压上升数值与管道长度成正比，所以，根据未知段电压上升数值与已知段电压上升的比例，就能确定泄漏点的位置;所谓脉冲电流或电压方法是指在检测管道绝缘漏电点时，阴极保护电源输出的检测电流是频率和幅值可以改变的脉冲电流或电压源，同时，有沿管道移动的该脉冲信号检测仪器作为漏电点详细检查的配套设备配合使用，其结果输入到上位机中统一处理。10.根据权利要求1所说的埋地金属管道安全保护方法，其特征是:其中的管道内部损坏与应力危险预警，是根据管道电阻不仅随着温度变化，也随着材料应力、腐蚀、缺陷等变化而检测的，采用温度修正方法消除温度变化带来的影响，剩下的变化就是管壁因为腐蚀、应力或磨损减薄等增大电阻的影响，这样就初步检测出了这类故障，如果电阻值变大了，并没有出现局部漏电腐蚀情况，就可以调用专家经验，根据管道布置的受力情况，地形位移变化情况、流体冲刷情况、气候变化情况、管道埋设情况等各种因素综合分析，得出管道健康状况的诊断结果。11.根据权利要求1所说的埋地金属管道安全保护方法，其特征是:所说的埋地金属管道安全保护方法，其中的实现了杂散电流检测预警，是指系统检测杂散电流和报警的方法。因为杂散电流是外部磁场穿过管道时在管道上产生的感应电压，通过管道漏电点与大地接触，经过大地形成回路造成的，因为漏电点是系统检测到并记录在案的，当漏电点之间有杂散电流通过时，就会引起区间的电压波动，由于电压检测在网内是同步进行的，这样，就能将杂散电流影响区域和数值检测出来，因为漏电点距离是已知的，就知道了管道电阻，电压是实时监测的、且叠加在阴极保护电压之上的，去掉阴极保护电压，剩下的就是杂散电流引起的电压波动，该电压除以电阻，就是杂散电流，根据杂散电流的危害程度，可以设置报警区间进行预警。12.根据权利要求1所说的埋地金属管道安全保护方法，其特征是:所说的埋地金属管道安全保护方法，其特征是:其中的漏电及时修补法，不再大修，从而消灭管道外腐蚀百孔千疮造成的报废，延长管道寿命;是指为了阴极保护可靠，本发明除了按地电位合理划分阴极保护区段外，更重要的是采用以检测电流为准则的全区域检测反馈控制技术，自动判别调整管道的保护状态，这是指通过电流扫描发现绝缘损坏点后，实时监测管道漏电点是否有保护电流流入，如果没有，系统就会自动的提高恒电位仪的供电能量，直到有保护电流进入为止，如果在提高恒电位仪供电的过程中接近析氢电压发生还没有检测到漏电点返回的保护电流，系统就会发出必须及时修补报警，在接近析氢电压到可接受的析氢电压区间，可以设置不同的报警级别，该报警状态还可以同时采用图像方式直观的进行表达。
【专利摘要】一种埋地金属管道安全保护方法，建立以保护管道绝缘良好为目标的埋地管道安全保护准则，阴极保护作为防护的辅助方法，管道划分成独立检测保护区间，安装能够以恒定直流电流或电压输出、也能够以直流脉冲方式输出、还能够在整个保护区内建立一个监测网络、实现以检测电流为特征的实时阴极保护监测系统，通过设立系统内的统一检测电位参考点，检测点或区间的管道电位，发现绝缘层漏电就根据欧姆定律、戴维南定理、基尔霍夫定律具体位置，实现了管道内部损坏与应力危险预警，根据同步综合电流检测方法实现了杂散电流检测预警，分辨出漏电部位杂散电流腐蚀与原电池腐蚀性质的差异以及腐蚀被抑制的程度，提出了管道不再大修的及时修补法。
【IPC分类】C23F13/22, C23F13/04
【公开号】CN105695997
【申请号】CN201610128110
【发明人】陈久会, 张昆, 陈靖
【申请人】陈久会, 张昆, 陈靖
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2016年3月8日