一种管道腐蚀与防护实验系统的制作方法
【专利摘要】一种管道腐蚀与防护实验系统，包括由管道防腐层缺陷检测试验系统和阴极保护及干扰检测试验系统，在管道防腐层缺陷检测试验系统中包括有设置在管道不同轴向上的测试接线箱，测试接线箱内包括有预埋在管道不同周向上的试片，阴极保护及干扰检测试验系统中包括有控制台和干扰附件设备。解决了现有技术中存在单一的试验方法不能综合各种干扰和实际情况做完整的试验，较难实现对管道真实环境的再现，无法保证测试精准度的技术问题，提供了一种能够高度还原真实环境，且全面准确的对管道进行防腐与防护检测的实验系统。
【专利说明】
一种管道腐蚀与防护实验系统
技术领域
[0001]本实用新型属于油气管道检测技术领域，特别是提供了一种管道腐蚀和防护实验系统。
【背景技术】
[0002]目前，油气管道应用广泛。随着公共走廊的建设，由于实际环境的复杂化，交流直流的干扰变得愈发普遍，会影响管道防腐系统的测试过程，由于现场环境复杂，在进行检测前往往需要对设备的检测精度进行验证，现有的设备多采用室内试验装置，较难实现对管道真实环境的再现，且单一的试验方法不能综合各种干扰和实际情况做完整的试验，如此一来就无法保证测试的精准度，可以说还没有一种实验设备能够真正的做到在线管道真实环境，且对其进行有效准确的检测。
【发明内容】
[0003]为了解决上述技术问题，本实用新型创造提供了一种管道腐蚀与防护实验系统，其中包括由管道防腐层缺陷检测试验系统和阴极保护及干扰检测试验系统，在管道防腐层缺陷检测试验系统中包括有设置在管道不同轴向上的测试接线箱，测试接线箱内包括有预埋在管道不同周向上的试片，阴极保护及干扰检测试验系统中包括有控制台和干扰附件设备。通过上述装置结合应用，解决了现有技术中存在单一的试验方法不能综合各种干扰和实际情况做完整的试验，较难实现对管道真实环境的再现，无法保证测试精准度的技术问题。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:一种管道腐蚀与防护实验系统，其特征在于:包括有阴极保护及干扰检测实验系统和管道防腐层缺陷检测试验系统；
[0005]阴极保护及干扰检测实验系统中工控机控制恒电位仪输出切换单元和干扰状态切换单元中电子开关的通断状态，从而控制连接在恒电位仪输出切换单元下的恒电位仪和连接在干扰状态切换单元下的整流器、调压器的信号输出状态，在恒电位仪的信号输出端连接有阴极保护外部回路，整流器的信号输出端连接有直流干扰外部回路，调压器的信号输出端连接有交流干扰外部回路，阴极保护外部回路、直流干扰外部回路和交流干扰外部回路共同组成外部回路，数据采集模块将外部回路的信息再传输给工控机，并通过连接在工控机上的输出设备显示出来，在工控机上连接有输入设备，用来输入控制命令；
[0006]管道防腐层缺陷检测试验系统由设置在模拟管道周围的若干个管道防腐系统测试接线箱组成，每个管道防腐系统测试接线箱通过电缆连接有不同暴露面积的试片，将不同暴露面积的试片预埋在模拟管道的不同周向上，并将若干个管道防腐系统测试接线箱设置在模拟管道的不同轴向上，通过数据采集模块采集实验信息后传输到显示设备中进行显不O
[0007]所述的阴极保护及干扰检测实验系统中的阴极保护外部回路中包括有参比电极
1、辅助阳极和模拟管道，参比电极1、辅助阳极和模拟管道通过恒电位仪输出切换单元与恒电位仪相连，为外部回路提供阴极保护；
[0008]直流干扰外部回路由模拟管道、干扰极c和干扰极d组成，通过工控机控制干扰状态切换单元中的电子开关，从而选择接入干扰极c或干扰极d或干扰极c与干扰极d共同接入模拟管道，为外部回路提供直流干扰；
[0009]交流干扰外部回路由模拟管道、干扰极a和干扰极b构成，通过通过工控机控制干扰状态切换单元中的电子开关，从而选择接入干扰极a或干扰极b或干扰极a与干扰极b共同接入模拟管道，为外部回路提供交流干扰。
[0010]管道防腐系统测试接线箱的测试接线板上设置有空气开关、测试接线柱、参比电极接线柱、管道导电接线柱、试片接线柱、直流电压表和交流电压表;模拟管道通过导线分别与管道测试接线柱和管道导电接线柱连接;参比电极II通过导线连接到参比电极接线柱上;每个试片与一个试片接线柱相连，管道导电接线柱与试片接线柱之间通过导线连接到空气开关的两端，通过空气开关控制此条线路的通断状态。
[0011]所述的整流器与干扰状态切换单元之间串联有过载保护和电阻器，电阻器与直流干扰调节旋钮连接，用于调节直流干扰大小，并通过直流电压数显器和直流干扰电流数显器实时显示施加的直流干扰电压和直流干扰的电流大小。
[0012]所述的调压器为外部回路提供交流干扰电流，前置有隔离变压器用于隔离高电压，在调压器与干扰状态切换单元之间串联有过载保护和电容，电容与交流干扰调节旋钮连接，用于调节交流干扰大小，交流电压数显器和交流干扰调节旋钮用于实时显示施加的交流干扰电压和交流干扰电流大小。
[0013]所述的直流电压表和交流电压表的两个接线柱分别通过导线与管道测试接线粧、参比电极接线柱连接，用于实时显示管道的阴保电位和干扰情况。
[0014]本实用新型创造的有益效果在于:本实用新型通过上述结构，包括由管道防腐层缺陷检测试验系统和阴极保护及干扰检测试验系统，在管道防腐层缺陷检测试验系统中包括有设置在管道不同轴向上的测试接线箱，测试接线箱内包括有预埋在管道不同周向上的试片，阴极保护及干扰检测试验系统中包括有控制台和干扰附件设备。提供了一种能够高度还原真实环境，且全面准确的对管道进行防腐与防护检测的实验系统。
【附图说明】
[0015]图1:为本实用新型电气连接原理图。
[0016]图2:为本实用新型阴极保护及干扰试验系统的连接原理图。
[0017]图3:为图2的控制面板布置图。
[0018]图4:为本实用新型管道防腐系统测试接线箱的结构示意图。
[0019]图5:为图4中测试接线板分布图。
【具体实施方式】
[0020]一种管道腐蚀与防护实验系统，其结构为:包括有阴极保护及干扰检测实验系统和管道防腐层缺陷检测试验系统；
[0021]阴极保护及干扰检测实验系统中工控机I控制恒电位仪输出切换单元8和干扰状态切换单元29中电子开关的通断状态，从而控制连接在恒电位仪输出切换单元8下的恒电位仪和连接在干扰状态切换单元29下的整流器19、调压器25的信号输出状态，在恒电位仪的信号输出端连接有阴极保护外部回路，整流器19的信号输出端连接有直流干扰外部回路，调压器25的信号输出端连接有交流干扰外部回路，阴极保护外部回路、直流干扰外部回路和交流干扰外部回路共同组成外部回路，数据采集模块4将外部回路的信息再传输给工控机，并通过连接在工控机上的输出设备2显示出来，在工控机I上连接有输入设备3，用来输入控制命令。
[0022]所述的阴极保护外部回路中包括有参比电极145、辅助阳极7和模拟管道5，参比电极145、辅助阳极7和模拟管道5通过恒电位仪输出切换单元8与恒电位仪相连，为外部回路提供阴极保护。
[0023]所述的直流干扰外部回路由模拟管道5、干扰极c42和干扰极d43组成，通过工控机I控制干扰状态切换单元29中的电子开关，从而选择接入干扰极c42或干扰极d43或干扰极c42与干扰极d43共同接入模拟管道5，为外部回路提供直流干扰。
[0024]所述的交流干扰外部回路由模拟管道5、干扰极a40和干扰极b41构成，通过通过工控机I控制干扰状态切换单元29中的电子开关，从而选择接入干扰极a40或干扰极b41或干扰极a40与干扰极b41共同接入模拟管道5，为外部回路提供交流干扰。
[0025]所述的整流器19与干扰状态切换单元29之间串联有过载保护和电阻器，电阻器与直流干扰调节旋钮46连接，用于调节直流干扰大小，并通过直流电压数显器11和直流干扰电流数显器15实时显示施加的直流干扰电压和直流干扰的电流大小。
[0026]所述的调压器25为外部回路提供交流干扰电流，前置有隔离变压器24用于隔离高电压，在调压器25与干扰状态切换单元29之间串联有过载保护和电容，电容与交流干扰调节旋钮16连接，用于调节交流干扰大小，交流电压数显器13和交流干扰调节旋钮16用于实时显示施加的交流干扰电压和交流干扰电流大小。
[0027]所述的数据采集模块4实施采集模拟管道5与参比电极145之间为电压差，作为反馈信号在输出设备2上进行显示。
[0028]所述的恒电位仪包括有恒电位仪117和恒电位仪1118，一个作为工作恒电位仪，一个作为备用恒电位仪，通过恒电位仪输出切换单元8控制两个恒电位仪之间的选择和切换。
[0029]管道阴极保护及干扰综合控制台的控制方法，其步骤为:
[0030]1)、通过手动总开关10控制总电源输入，为整个系统供电；
[0031]2)、使用恒电位仪切换开关48选择接入的恒电位仪117或恒电位仪1118，也可以在工控机I控制程序中设定为自动运行模式；
[0032]3)、通过直流干扰模拟切换旋钮12可在手动和自动之间进行切换:
[0033]3a)、自动模式下，启动载入的预置的运行程序，完成多种干扰工况；
[0034]3b)、手动模式下，可手动开启或关闭干扰状态切换单元29中的电子开关，选择接入的干扰极c42或干扰极d43，或将干扰极c42和干扰极d43同时接入，通过调节直流干扰调节旋钮46调节直流干扰大小；
[0035]4)、通过交流干扰调节旋钮16可在手动和自动之间进行切换:
[0036]4a)、自动模式下，启动载入的预置的运行程序，完成多种干扰工况；
[0037]4b)、手动模式下，可手动开启或关闭干扰状态切换单元29中的电子开关，选择接入的干扰极a40或干扰极b41，或将干扰极a40和干扰极干扰极b41同时接入，通过调节交流干扰调节旋钮16调节交流干扰大小。
[0038]5)、在输出设备2上读取结果，并记录。
[0039]具体使用时:
[0040]工控机I通过控制模块44对综合控制台内的恒电位仪输出切换单元8和干扰状态切换单元29进行控制。在电源输入方面，手动总开关10控制总电源输入，手动开关1149控制隔离变压器24和调压器25的电源输入，手动开关147控制整流器19的电源输入。均采用模拟电源灯显示各设备的电源状态。输入设备3为与工控机I连接的鼠标和键盘;输出设备2为与工控机I连接的液晶显示器。恒电位仪切换开关48控制恒电位仪117和恒电位仪1118的电源输入和切换。
[0041]阴极保护外部回路由模拟管道5、参比电极145和辅助阳极7组成。在实时模拟条件下，恒电位仪117或恒电位仪1118为外部回路提供阴极保护电流。恒电位仪输出切换单元8由电子开关组9组成，可在工控机I的控制下手动开启或闭合，实现在恒电位仪117和恒电位仪1118之间的切换，也可在工控机I控制程序中设定自动的运行模式。
[0042]直流干扰的外部回路由模拟管道5、干扰极c42和干扰极d43组成。整流器19为外部回路提供直流干扰电流。过载保护120和过载保护1122对输出回路进行保护。电阻器121和电阻器1123，与附图2中的直流干扰调节旋钮46连接，可用于调节直流干扰大小。直流干扰运行包括手动和自动两种运行模式，通过控制面板上的直流干扰模拟切换旋钮12可在自动和手动之间进行切换。自动模式下，可载入运行程序预置的多种干扰工况。手动模式下，可手动开启或关闭干扰状态切换单兀29的电子开关a30，电子开关b31，电子开关c32，电子开关d33，电子开关e34，电子开关f35，电子开关g36，电子开关h37，电子开关i38。直流电压数显器11和直流干扰电流数显器15用于实时显示施加的直流干扰电压和直流干扰电流大小。
[0043]交流干扰的外部回路由模拟管道5和干扰极a40、干扰极b41组成。调压器25为外部回路提供交流干扰电流。前置的隔离变压器24用于防止高电压可能对内部元件的损伤。过载保护III26对输出回路进行保护。电容27，与附图2中的交流干扰调节旋钮16连接，可用于调节交流干扰大小。交流干扰运行包括手动和自动两种运行模式，通过控制面板上的交流干扰模式切换旋钮14可在自动和手动之间进行切换。自动模式下，可载入运行程序预置的多种干扰工况。手动模式下，可手动开启或关闭干扰状态切换单元29的电子开关a30，电子开关b31，电子开关c32，电子开关d33，电子开关e34，电子开关f 35，电子开关g36，电子开关h37，电子开关i38，电子开关j39。交流干扰调节旋钮16用于调节交流干扰程度。交流电压数显器13和交流电流数显器28用于实时显示施加的交流干扰电压和交流干扰电流大小。
[0044]整流器19和调压器25可同时工作，用于模拟交直流干扰的复合工况。干扰状态切换单兀29中的电子开关g36和电子开关i38，电子开关h37和电子开关j39，电子开关a30和电子开关c32具有互斥作用，不能同时闭合。
[0045]数据采集模块4实时采集外部电路模拟管道5和参比电极145之间的电位差，作为反馈信号，在输出设备2上进行显示，并可保存在工控机I硬盘中。
[0046]如图2-3所示，工控机I采用ADVANTECH 610L工业控制机，安装有配套的控制软件PC-GDF2;输出设备2采用液晶显示器;输入设备3采用Logi tech鼠标和键盘;数据采集模块4采用ADAM4069型采集模块;模拟管道5采用直径159_的埋地钢管;参比电极145采用硫酸铜参比电极;辅助阳极7采用直径106mm的钢管;直流电子开关采用固态继电器;交流电子开关采用中间继电器;恒电位仪117采用PS-1LC型恒电位仪;恒电位仪1118采用IHF型恒电位仪；整流器19采用额定输出电压10V，电流20A的单相全控整流调压模块;过载保护120，过载保护1122，过载保护III26采用RGS4型熔断器；电阻器121，电阻器1123采用碳膜可调电阻；隔离变压器24采用单相屏蔽隔离变压器，额定输出功率3kVA(220V进/50V出)；调压器25采用智能全隔离单相调压模块，额定输出功率IkVA(可在O?50V范围内调节)；电容27采用可调电容;干扰极a40，干扰极b41，干扰极c42，干扰极d43采用直径106mm的钢管;控制模块44采用ADAM4069控制模块;手动开关采用圆形按钮，带LED指示灯;直流电压数显器11、交流电压数显器13、直流干扰电流数显器15、交流电流数显器28采用SX48数显仪表;直流干扰模拟切换旋钮12、交流干扰模式切换旋钮14、恒电位仪切换开关48采用旋钮开关;直流干扰调节旋钮46采用可调电阻器;交流干扰调节旋钮16采用可调电容。
[0047]管道防腐层缺陷检测试验系统由设置在模拟管道5周围的若干个管道防腐系统测试接线箱6组成，每个管道防腐系统测试接线箱6通过电缆连接有不同暴露面积的试片6-3，将不同暴露面积的试片6-3预埋在模拟管道5的不同周向上，并将若干个管道防腐系统测试接线箱6设置在模拟管道5的不同轴向上，通过数据采集模块4采集实验信息后传输到显示设备中进行显示。
[0048]管道防腐系统测试接线箱6的测试接线板6-13上设置有空气开关6-23、测试接线柱6-15、参比电极接线柱6-16、管道导电接线柱6-17、试片接线柱6-18、直流电压表6-9和交流电压表6-10;模拟管道5通过导线分别与管道测试接线柱6-15和管道导电接线柱6-17连接;参比电极II6-2通过导线连接到参比电极接线柱6-16上;每个试片6-3与一个试片接线柱相连，管道导电接线柱6-17与试片接线柱之间通过导线连接到空气开关的两端，通过空气开关控制此条线路的通断状态。所述的直流电压表6-9和交流电压表6-10的两个接线柱分别通过导线与管道测试接线粧6-15、参比电极接线柱6-16连接，用于实时显示管道的阴保电位和干扰情况。
[0049]测试接线板6-13通过螺丝6-14设置在箱体6-7内，箱体6-7通过支架6-6设置在底座6-5上，直流电压表6-9和交流电压表6-10通过箱体6-7上的开孔在箱体外部可视。测试接线板6-13上还设置有备用接线柱6-22。箱体6-7上设置有门锁6_11，将测试接线板6_13及内部结构锁在箱体6-7内部。
[0050]箱体6-7与支架6-6，支架6-6与底座6-5之间可焊接或螺栓连接。箱体6-7上设有铭牌6-8和门锁6-11。测试接线板6-13通过螺丝6-14固定在箱体6-7上。测试接线板6-13上设置有直流电压表6-9、交流电压表6-10、管道测试接线柱6-15、参比电极接线柱6-16、管道导电接线柱6-17、试片接线柱16-18，试片接线柱116-19，试片接线柱1116-20，试片接线柱IV6-21、备用接线柱6-22，空气开关16-23，空气开关116-24，空气开关1116-25，空气开关IV6-26。各接线柱均连接有橡胶插座。直流电压表6-9、交流电压表6-10通过箱体6-7上的开孔露在空气中，采用有机玻璃罩进行保护。模拟管道5通过两根管道导线6-12分别连接到管道测试接线柱6-15和管道导电接线柱6-17上。参比电极II6-2通过参比电极导线6-12连接到参比电极接线柱6-16上。试片6-3通过试片导线6-4连接到试片接线柱116-8上。试片6-3具有不同大小的固定裸露面积，除裸露部分外的其余位置采用环氧树脂和热收缩套密封保护。每个试片6-3对应一个试片接线柱和一个空气开关，管道导电接线柱6-17与试片接线柱之间分别通过导线连接到空气开关的两端。通过闭合不同的空气开关，可以将不同位置、不同大小的防腐层缺陷与管道电连接，用于模拟防腐层缺陷。直流电压表6-9、交流电压表6-10的两个接线柱分别通过导线与管道测试接线柱6-15和参比电极接线柱6-16连接，用于实时显示管道的阴保电位和干扰情况。
[0051]参比电极II6-2采用硫酸铜参比电极;试片6-3采用16Mn材质试片，裸露面积分别为lmm2、10mm2、100mm2不等，未裸露部分采用环氧树脂和热收缩套密封保护，具体使用时可以根据需要，扩展或减少试片6-3的数量。试片导线6-4采用1mm2的VV导线。
[0052]使用阴极保护及干扰检测试验系统对管道进行干扰，模拟真实干扰环境，使用管道防腐层缺陷检测试验系统对管道防腐缺陷进行模拟，由此能够最大程度上还原实际环境，提高检测准确度。
【主权项】
1.一种管道防腐与防护实验系统，其特征在于:包括有阴极保护及干扰检测实验系统和管道防腐层缺陷检测试验系统； 阴极保护及干扰检测实验系统中工控机(I)控制恒电位仪输出切换单元(8)和干扰状态切换单元(29)中电子开关的通断状态，从而控制连接在恒电位仪输出切换单元(8)下的恒电位仪和连接在干扰状态切换单元(29)下的整流器(19)、调压器(25)的信号输出状态，在恒电位仪的信号输出端连接有阴极保护外部回路，整流器(19)的信号输出端连接有直流干扰外部回路，调压器(25)的信号输出端连接有交流干扰外部回路，阴极保护外部回路、直流干扰外部回路和交流干扰外部回路共同组成外部回路，数据采集模块(4)将外部回路的信息再传输给工控机，并通过连接在工控机上的输出设备(2)显示出来，在工控机(I)上连接有输入设备(3)，用来输入控制命令； 管道防腐层缺陷检测试验系统由设置在模拟管道(5)周围的若干个管道防腐系统测试接线箱(6)组成，每个管道防腐系统测试接线箱(6)通过电缆连接有不同暴露面积的试片(6-3)，将不同暴露面积的试片(6-3)预埋在模拟管道(5)的不同周向上，并将若干个管道防腐系统测试接线箱(6)设置在模拟管道(5)的不同轴向上，通过数据采集模块(4)采集实验信息后传输到显示设备中进行显示。2.根据权利要求1所述的一种管道防腐与防护实验系统，其特征在于:所述的阴极保护及干扰检测实验系统中的阴极保护外部回路中包括有参比电极1(45)、辅助阳极(7)和模拟管道(5)，参比电极1(45)、辅助阳极(7)和模拟管道(5)通过恒电位仪输出切换单元(8)与恒电位仪相连，为外部回路提供阴极保护； 直流干扰外部回路由模拟管道(5)、干扰极c(42)和干扰极d(43)组成，通过工控机(I)控制干扰状态切换单元(29)中的电子开关，从而选择接入干扰极c(42)或干扰极d(43)或干扰极c(42)与干扰极d(43)共同接入模拟管道(5)，为外部回路提供直流干扰； 交流干扰外部回路由模拟管道(5)、干扰极a(40)和干扰极b(41)构成，通过通过工控机(I)控制干扰状态切换单元(29)中的电子开关，从而选择接入干扰极a(40)或干扰极b(41)或干扰极a(40)与干扰极b(41)共同接入模拟管道(5)，为外部回路提供交流干扰。3.根据权利要求1所述的一种管道防腐与防护实验系统，其特征在于:管道防腐系统测试接线箱(6)的测试接线板(6-13)上设置有空气开关(6-23)、管道测试接线柱(6-15)、参比电极接线柱(6-16)、管道导电接线柱(6-17)、试片接线柱(6-18)、直流电压表(6-9)和交流电压表(6-10);模拟管道(5)通过导线分别与管道测试接线柱(6-15)和管道导电接线柱(6-17)连接;参比电极11(6-2)通过导线连接到参比电极接线柱(6-16)上;每个试片(6-3)与一个试片接线柱相连，管道导电接线柱(6-17)与试片接线柱之间通过导线连接到空气开关的两端，通过空气开关控制此条线路的通断状态。4.根据权利要求2所述的一种管道防腐与防护实验系统，其特征在于:所述的整流器(19)与干扰状态切换单元(29)之间串联有过载保护和电阻器，电阻器与直流干扰调节旋钮(46)连接，用于调节直流干扰大小，并通过直流电压数显器(11)和直流干扰电流数显器(15 )实时显示施加的直流干扰电压和直流干扰的电流大小。5.根据权利要求2所述的一种管道防腐与防护实验系统，其特征在于:所述的调压器(25)为外部回路提供交流干扰电流，前置有隔离变压器(24)用于隔离高电压，在调压器(25)与干扰状态切换单元(29)之间串联有过载保护和电容，电容与交流干扰调节旋钮(16)连接，用于调节交流干扰大小，交流电压数显器(13)和交流干扰调节旋钮(16)用于实时显示施加的交流干扰电压和交流干扰电流大小。6.根据权利要求3所述的一种管道防腐与防护实验系统，其特征在于:所述的直流电压表(6-9)和交流电压表(6-10)的两个接线柱分别通过导线与管道测试接线柱(6-15)、参比电极接线柱(6-16)连接，用于实时显示管道的阴保电位和干扰情况。
【文档编号】C23F13/06GK205635782SQ201620241492
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】陈敬和, 郭莘, 胡亚博, 金哲, 刘志军, 朱子东, 刘凯峰, 李博, 李静, 阎宗攀, 王永丰, 庞笑, 田宏革, 宁磊
【申请人】沈阳龙昌管道检测中心