柔性阳极与检测系统的制作方法

文档序号:15363897发布日期:2018-09-05 01:17阅读:252来源:国知局

本申请涉及石油领域,具体而言,涉及一种柔性阳极与检测系统。



背景技术:

随着石油化工行业的发展,大量的储油设备和管道建立起来,如果发生泄漏,将严重影响当地生态环境,成为安全环保领域的一个隐形杀手。因此,探索高效的储油设备泄漏检测技术,在储油设备发生泄漏初期或尚未扩散前,及时发现泄漏并采取有效措施显得十分重要。

目前,国内外广泛应用的储油设备泄漏检测方法主要包括以下几种:

(1)人工检尺测量通过罐内液位变化、盘库计算和外观检查的方式判断储油设备是否泄漏,该方法的缺点是受到人员操作、油品温度和液面动态变化影响,精度低,该方法只能检测油品泄漏,很难发现微小渗漏,对于收发油频繁的储油设备,即使较大泄漏也难以发现。

(2)容积/质量测量系统是通过分析储油设备一定时期内库存、发油、计量以及温度等数据,评价储油设备运行状态,判断是否渗漏,缺点是只适用于有效容积不超过80m3的小型储油设备。

(3)手工钻孔法是沿罐周钻直达砂垫层的探测孔,钻孔后用硅胶封闭,定期利用高灵敏度的光离子化油气含量检测仪探测油气,判断储油设备是否发生渗漏。该方法能够快速判定储油设备是否渗漏,也可应用于设计基础检漏层的储油设备,缺点是只能大致判断储油设备底板泄漏位置和泄漏程度,不能完全准确定位。

(4)停运储油设备检测方法:针对停运储油设备或者计划修理储油设备,进行储油设备清洗和通风处理后,开罐进行泄漏检测。缺点是储油设备必须处于停运状态,不能实现自动化实时监控。

(5)通过在罐底部铺设感应电缆实时监测泄漏。美国tycothermalcontrol公司研发的漏油感应电缆在发生泄漏后,将信号送至控制器,经微处理器处理后报警并显示泄漏位置。

除漏油感应电缆、罐基础预埋检测元件法,还有导电性粉体元件监测法、电场感应技术和光导纤维监测法等,这些方法均需预先将检测设备铺设在储油设备基础中。

上述的感应电缆测漏的方法克服了其余四种方法的技术缺点,但是,应用于管道和储油设备时,测漏感应电缆和用于阴极保护系统的柔性阳极要分别敷设,浪费人力和财力,影响了工程建设的施工效率。



技术实现要素:

本申请的主要目的在于提供一种柔性阳极与检测系统,以解决现有技术中的柔性阳极和用于检测泄露的感应电缆需要分别敷设导致的施工效率较低的问题。

为了实现上述目的,根据本申请的一个方面,提供了一种柔性阳极,该柔性阳极包括:柔性导体;检漏元件,与上述柔性导体平行且间隔设置,上述检漏元件用于检测储油设备是否发生泄漏。

进一步地,上述柔性导体与上述检漏元件的距离大于或等于上述柔性导体的横截面的最大宽度的一半。

进一步地,上述检漏元件包括缆式传感器和/或感应电缆。

进一步地,上述检漏元件的横截面积在10~70mm2之间。

进一步地,上述柔性导体为金属芯电缆,上述金属芯电缆包括:金属芯;导电聚合物包覆层,套设在上述金属芯的外侧。

进一步地,上述柔性阳极还包括:填料层,上述柔性导体和上述检漏元件设置在上述填料层中。

进一步地,上述柔性阳极还包括:阳极芯,设置在上述填料层中,上述阳极芯包括多个依次连接的芯段体,各上述芯段体包括本体部和与上述本体部连接的连接部,各上述本体部与上述柔性导体平行设置,各上述连接部与上述柔性导体电连接。

进一步地,上述柔性阳极还包括:护套层,包裹在上述填料层的远离上述柔性导体的表面上;耐磨层,包裹在上述护套层的远离上述填料层的表面上。

根据本申请的另一方面,提供了一种检测保护系统,该检测保护系统包括柔性阳极,该柔性阳极为任一种上述的柔性阳极。

进一步地,上述检测保护系统还包括:监控单元,与上述柔性阳极电连接,上述监控单元用于监控储油设备的泄露信息。

应用本申请的技术方案,该柔性阳极不仅包括用作阳极保护的柔性导体,还包括检漏元件,使得检漏元件和阳极保护电极集成在一起,进而避免了二者应用时,需要敷设两次的问题,简化了施工过程,提高了施工效率,降低了施工带来的人力物力消耗。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:

图1示出了根据本申请的一种柔性阳极的实施例的结构示意图;

图2示出了本申请的另一种柔性阳极的实施例的结构示意图;

图3示出了本申请的再一种柔性阳极的实施例的结构示意图;以及

图4示出了本申请的一种检测系统的实施例的结构框图。

其中,上述附图包括以下附图标记:

10、柔性阳极;11、柔性导体;12、检漏元件;13、填料层;14、阳极芯;15、护套层;16、耐磨层;17、防水绝缘层;111、金属芯;112、导电聚合物包覆层;141、本体部;142、连接部;20、控制单元;30、监控单元。

具体实施方式

应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的,现有技术中的柔性阳极和用于检测泄露的感应电缆在应用到储油设备时,需要分别敷设,进而导的施工效率较低,为了解决如上的技术问题,本申请提出了一种柔性阳极与检测系统。

本申请的一种典型的实施方式中,提供了一种柔性阳极,如图1、图2和图3所示,该柔性阳极包括柔性导体11和检漏元件12,其中,柔性导体用于阳极保护,即用于抑制金属构筑物和储油设备被腐蚀;检漏元件12与上述柔性导体11平行且间隔设置,上述检漏元件12用于检测储油设备是否发生泄漏。

柔性导体被连接在外接电源的正极部分,管道等被保护体则连接到负极上,形成一个回路,通电后,阴极防护电流通过柔性导体均匀地分散到每一个部位,使被保护体得到完整的保护。柔性导体使得保护电流不受被保护体的表面及地理条件的影响而均匀分布,在应用环境的条件确定下,柔性导体的输出电流衰减率(柔性导体单点供电单向保护的长度)直接由柔性导体的单位长度横向散流电阻和单位长度纵向电阻的比值决定。单位长度横向散流电阻越大,单位长度纵向散流电阻越小,则柔性导体的沿纵向的横向输出电流衰减率越小,保护距离越长。

柔性阳极在进行敷设时,为了节约成本,在保证阴极保护系统所需电流的情况下可以进行分节敷设,即每一节柔性阳极长度小于10米,自带一定长度的柔性导体和检测元件,与另一节柔性阳极的柔性导体和检测元件进行连接。

本申请的柔性阳极埋设在地下,一般埋设在储油设备的底板上或者随着管道一起埋设在地下。

本申请的储油设备可以是现有技术中的任何可以储油的设备,现有技术中,一般为储罐。

该柔性阳极不仅包括用作阳极保护的柔性导体,还包括检漏元件,使得检漏元件和阳极保护电极集成在一起,进而避免了二者应用时,需要敷设两次的问题,简化了施工过程,提高了施工效率,降低了施工带来的人力物力消耗。

本申请的一种实施例中,上述柔性导体11与上述检漏元件12的距离大于或等于上述柔性导体11的横截面的最大宽度的一半。这里的距离就是指柔性导体的中心和检漏元件的中心的距离。当该柔性导体和检漏元件均为圆柱形时,则该距离就是指柔性导体的中心线和检漏元件的中心线之间的距离。

本申请的一种具体的实施例中,上述柔性导体和上述检漏元件均为圆柱形结构。

本申请的检漏元件可以是任何的可以用于检测储油设备是否发生泄漏的元件,本领域技术人员可以根据实际情况选择具有合适结构的元件作为本申请的检漏元件。例如,具有检测功能的导电性粉体元件或光导纤维等。

本申请的另一种实施例中,上述检漏元件12包括缆式传感器和/或感应电缆,即检漏元件可以仅包括缆式传感器,也可以仅仅包括感应电缆,当然,还可以同时包括缆式传感器和感应电缆。

上述的感应电缆对液态的碳氢化合物(例如柴油,机油,汽油,航空燃油等)非常敏感,如果感应电缆遇到液态的碳氢化合物,那么将引起电缆内部雷达波形图的变化,从而达到报警的目的,同时,可以根据雷达波反射回对应单元的时间准确地判断出渗漏点的位置。

具体地,当检漏元件12包括感应电缆时,通过向感应电缆连续发射安全脉冲波(比如每秒2000次),感应电缆的发生故障会被侦测到。

缆式传感器就是指电缆式的传感器,当检漏元件包括缆式传感器时,通过传感器发出的震动波、音波、压力波或电阻等的变化来检测泄漏处。

为了更准确地检测储油设备的泄露,保证填料层具有较大体积,进一步确保柔性阳极能够以合适的弯曲度进行弯曲,同时尽量保证柔性阳极具有较低的成本,本申请的一种实施例中,上述检漏元件12的横截面积在10~70mm2之间。

当然,本申请的检漏元件的横截面积并不限于上述的范围内,本领域技术人员可以根据实际情况选择具有合适横截面积的检漏元件。

需要说明的是,没有特殊说明的情况下,本申请的横截面积就是指垂直于柔性导体的长度方向的截面积,例如,对于圆柱体的柔性导体来说,其长度方向就是指圆柱体的高度方向。

本申请中的柔性导体可以为任何结构,只要其包括柔性的导体即可。本领域技术人员可以根据实际情况选择具有合适结构的柔性导体。

为了进一步保证该柔性导体具有良好的保护作用,本申请的一种实施例中,如图3所示,上述柔性导体11为金属芯电缆,上述金属芯电缆包括金属芯111和导电聚合物包覆层112。导电聚合物包覆层112套设在上述金属芯111的外侧。

本申请的一种图中未示出的实施例中,图3中的金属芯和导电聚合物包覆层之间,还具有绝缘护套层。

一种具体的实施例中,上述金属芯为铜芯,铜芯的导电性能较好,且柔性较好,能够进一步保证该柔性阳极对阴极的保护作用。

当然,本申请的金属芯并不限于上述的铜芯,还可以是其他柔性较好的金属芯。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的材料形成本申请的金属芯。

为了降低柔性导体单位长度纵向电阻,从而实现对需要较大排流密度的埋地管道和储油设备阴极的保护,且同时保证柔性阳极的制作成本较低,本申请的一种实施例中,上述金属芯111的横截面积在10~70mm2之间。

当然,本申请的上述金属芯的截面积并不限于上述的范围,本领域技术人员可以根据实际情况选择具有合适的横截面积的金属芯形成本申请的柔性导体。

为了提高柔性导体的导电性,同时更好地保护柔性导体,本申请的一种实施例中,如图1至图3所示,上述柔性阳极还包括填料层13,上述柔性导体11和上述检漏元件12设置在上述填料层13中。填料层可以将柔性导体产生的气泡排出,降低电阻。

本申请的一种具体的实施例中,上述填料层为焦炭粉层,即焦炭粉末形成的结构层,该叫碳粉层中具有较大的空隙,能够很好地将柔性导体产生的气体排出,从而能够很好地提高柔性导体的导电性。

本申请的上述填料层的材料并不限于上述的焦炭分层,还可以是其他与焦炭粉层具有相似性质的材料形成的结构层,本领域技术人员可以根据实际情况选择具体的材料形成填料层。

本申请的再一种实施例中,如图3所示,上述柔性阳极还包括阳极芯14,该阳极芯14设置在上述填料层13中,上述阳极芯14包括多个依次连接的芯段体,各上述芯段体包括本体部141和与上述本体部141连接的连接部142,各上述本体部141与上述柔性导体11平行设置,各上述连接部142与上述柔性导体11电连接,继而柔性导体可以通过阳极芯更加方便地与电源的负极电连接。

一种具体的实施例中,上述阳极芯为mmo/ti丝,该mmo/ti丝的导电性能等较好。当然,本申请的阳极芯并不限于mmo/ti丝,还可以是其他合适的材料,本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的材料形成上述的阳极芯,此处就不在赘述了。

为了进一步保证该柔性导体与阳极芯电连接的稳定性,本申请的一种实施例中,上述芯段体的长度在1~3m之间,即柔性导体和阳极芯每隔1~3m电连接。

本申请的再一种实施例中,如图3所示,上述柔性阳极还包括防水绝缘层17,防水绝缘层17包裹在上述连接部与上述柔性导体11的电连接处的外部,且同时位于碳粉层内。该防水绝缘层17可以很好地保护电连接处的连接部和柔性导体,进一步保证了二者的电连接的稳定性。

为了进一步保护该柔性阳极,进而保证其性能的稳定性,本申请的一种实施例中,如图3所示,上述柔性阳极还包括纤维护套层15,该纤维护套层15包裹在的远离上述柔性导体11的表面上,即包裹在上述填料层13的外部,该纤维护套层由化纤材料制成,可以方便有效地生产出具有不同横纵向电阻比的柔性阳极,增加柔性阳极的电流衰减率的可调性,从而解决现有柔性阳极产品的在需要较大排流密度和较长保护距离的情况下不能满足要求的问题,提高柔性阳极产品在埋地管道和储油设备阴极保护项目中的应用范围。

上述的纤维护套层的材料可以是编织密度在170t~430t之间的化纤材料制成。具体地,化纤材料可以为锦纶210t、涤纶210t、维纶、腈纶、氯纶、丙纶、乙纶或防水涤纶。

具体地,可根据使用环境的外界条件,改变所使用的化纤材料,改变柔性阳极的输出电流衰减率柔性阳极单点供电单向保护的长度,以符合被保护体对外部电流的要求。

如图3中,一种具体的实施例中,上述柔性阳极还包括耐磨层16,耐磨层16包裹在远离上述填料层13的表面上,即包裹在上述护套层15的外部,用于保护纤维护套层15,防止其磨损。

为了进一步保证柔性阳极能够起到较好的保护以及检测作用,本申请的一种实施例中,上述柔性阳极的横截面积在10~70mm2之间。

本申请的另一种典型的实施方式中,提供了一种检测系统,该检测系统包括柔性阳极10,该柔性阳极10为上述任一种的柔性阳极。

该检测系统由于包括上述柔性阳极,不仅可以对储油设备等进行保护,还能够对储油设备进行泄露检测,并且,该检测系统的敷设较简单,只需要一次敷设,就能将检漏元件和柔性导体敷设在地下的预定位置,无需分别对检漏元件和柔性导体进行敷设,施工的成本较低,效率较高。

一种具体的实施例中,如图4所示,上述检测保护系统还包括监控单元30,与上述柔性阳极电连接,上述监控单元30用于监控上述储油设备的泄露信息。

根据实际的柔性阳极中的检漏元件的不同,检测系统包括的单元不同。当上述柔性阳极包括缆式传感器时,上述检测系统还包括信号接收处理单元,该单元接收传感器发出的信号,并对信号进行处理,得到泄露信号,根据对应的泄露信号判断储油设备的泄露位置。

当上述柔性阳极包括感应电缆时,该检测系统还包括信号发射单元和感应接口单元,信号发射单元与感应接口单元电连接,感应接口单元还与感应电缆电连接,信号发射单元发射安全脉冲波,并通过感应接口单元传输至感应电缆,如果感应电缆感应到液态的碳氢化合物,则液态的碳氢化合物会引起电缆内部雷达波形图发生变化,并且,可以根据雷达波反射回感应接口单元的时间准确地判断出渗漏点的位置。

一种具体的实施例中,上述检测系统还包括控制单元20,控制单元20包括发射模块和感应接口模块,发射模块用于发射信号,感应接口模块控制信号的发射和接收。

另外,该控制单元可以包括一个主控制模块和多个辅助控制模块,各辅助控制模块控制一段柔性阳极的工作,主控制模块与各辅助控制模块电连接,对各辅助控制模块进行控制,并且,主控制模块与辅助控制模块均可以包括一个发射模块和一个感应接口模块,各发射模块对应向一段柔性阳极发送安全脉冲信号,每个感应接口模块对应控制一个发射模块的信号的发射与接收。

控制单元的对外接口可与主计算机相连,或者通过电话呼叫的形式对控制单元实现远程监控。

从以上的描述中,可以看出,本申请上述的实施例实现了如下技术效果:

1)、本申请的柔性阳极不仅包括用作阳极保护的柔性导体,还包括检漏元件,使得检漏元件和阳极保护电极集成在一起,进而避免了二者应用时,需要敷设两次的问题,简化了施工过程,提高了施工效率,降低了施工带来的人力物力消耗。

2)、本申请的检测系统由于包括上述柔性阳极,不仅可以对储油设备等进行保护,还能够对储油设备进行泄露检测,并且,该检测系统的敷设较简单,只需要一次敷设,就能将检漏元件和柔性导体敷设在地下的预定位置,无需分别对检漏元件和柔性导体进行敷设,施工的成本较低,效率较高。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

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