一种密闭储罐阴极保护电位监测装置的制作方法

本发明涉及安全监测和腐蚀防护领域，具体涉及一种密闭储罐阴极保护电位监测装置。

背景技术：

随着石油天然气工业的发展和深度开发，尤其是高含h2s和高含盐油气田的开发，油气田采出液中腐蚀性介质日益增加，给油气田地面设施的安全平稳运行带来了极大的风险，特别是对于生产水处理系统大型储罐的腐蚀防护和腐蚀监测提出了更高的要求。目前，生产水处理系统储罐多为密闭系统，一方面避免储罐内部h2s的泄露危害场站人员安全，另一方面避免外界空气的进入，特别是o2的进入，其在高含盐介质工况下，极大地增加了油气田生产水处理系统的腐蚀泄露风险。然而，目前现有的储罐内部阴极保护多采用牺牲阳极方法，且未设置阴极保护电位的监测装置，无法对储罐内部阴极保护效果进行监测和评估；对于储罐内部采用强制电流阴极保护方法，其多用于不含h2s环境和/或非密闭系统，监测装置相对比较单一。因此，为了更好的解决含h2s密闭储罐内部阴极保护监测的难题，实现储罐内部阴极保护电位的实时准确监测，及时对储罐阴极保护效果进行有效的评估，有必要设计一种结构简单、性能可靠、安全稳定、实时监测，能够很好的解决在硫化氢环境下密闭储罐内部阴极保护的监测装置。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于高含h2s、高温、高含盐油气水等腐蚀性环境下密闭储罐阴极保护(牺牲阳极/强制电流)的电位监测装置，评价储罐内壁阴极保护的效果。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种密闭储罐阴极保护电位监测装置,包括监测器和参比电极，所述监测器和所述参比电极通过电缆连接，所述监测器和所述密闭储罐通过电缆连接，所述参比电极位于所述密闭储罐内，所述监测器位于所述密闭储罐外。

本发明的有益效果是：能够对高含h2s、高温、高含盐油气水等腐蚀性环境下密闭储罐阴极保护(牺牲阳极/强制电流)进行电位监测，评价储罐内壁阴极保护的效果，以便及时进行调整，从而延长设备的使用时间。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，还包括参比电极接线箱，所述参比电极接线箱与所述监测器通过连接电缆连接，所述参比电极接线箱与所述参比电极通过参比电极电缆连接，所述参比电极接线箱固定于所述密闭储罐外壳上。

采用上述进一步方案的有益效果是提高设备的密封性能，一方面避免储罐内部h2s的泄露危害场站人员安全，另一方面避免外界空气的进入，特别是o2的进入，其在高含盐介质工况下，极大地增加了油气田生产水处理系统的腐蚀泄露风险。

进一步，所述参比电极接线箱包括参比电极接线箱壳体、密封盖板、密封垫片、电缆密封格兰、接线板和连接端子，所述参比电极接线箱壳体上端或一侧具有第一敞口，所述参比电极接线箱壳体下端具有第二敞口，所述密封盖板密封固定连接于所述参比电极接线箱壳体的第一敞口处，所述电缆密封格兰固定于所述参比电极接线箱壳体侧壁或顶壁上，所述连接端子和所述接线板位于所述参比电极接线箱内部，所述连接端子与所述接线板固定连接，所述接线板与所述参比电极接线箱壳体固定连接，所述参比电极电缆一端与所述参比电极相连，所述参比电极电缆另一端穿过所述第二敞口并与所述连接端子相连，所述连接电缆一端与所述监测器相连，所述连接电缆另一端穿过所述电缆密封格兰并与所述连接端子相连。

采用上述进一步方案的有益效果是密封盖板密封固定连接于所述参比电极接线箱壳体，即可将二者拆卸，方便检修安装，参比电极接线箱上设置电缆密封格兰有利于提高整个设备的密封性能。

进一步，还包括密封垫片，所述密封垫片位于所述密封盖板和所述参比电极接线箱壳体之间，实现所述密封盖板和所述参比电极接线箱壳体之间的密封。

采用上述进一步方案的有益效果是密封盖板和接线箱壳体之间采用密封垫片有利于整个设备密封性能的进一步提高。

进一步，还包括中空的支撑段，所述支撑段上端与所述参比电极接线箱下端固定连接，所述支撑段下端与所述密闭罐体固定连接，所述支撑段和所述密闭储罐相连通，所述支撑段和所述参比电极接线箱通过所述第二敞口相连通。

采用上述进一步方案的有益效果是支撑段支撑参比电极接线箱，同时方便接线箱的安装和拆卸。

进一步，所述支撑段分为上支撑段和下支撑段，所述上支撑段的上端和所述参比电极接线箱下端固定连接，所述上支撑段的下端和所述下支撑段的上端固定连接，所述下支撑段的下端和密封储罐固定连接。

采用上述进一步方案的有益效果是将支撑段分为两段，方便装置的组装、拆卸、参比电极的取出和参比电极的放入，从而有利于后期的维护。

进一步，所述上支撑段的下端具有第一法兰，所述下支撑段的上端具有第二法兰，所述第一法兰和所述第二法兰固定连接。

采用上述进一步方案的有益效果是通过法兰实现上支撑段和下支撑段的紧密且牢固的安装在一起。

进一步，还包括缠绕垫，所述缠绕垫位于所述第一法兰和所述第二法兰之间，实现所述上支撑段和所述下支撑段之间的密封。

采用上述进一步方案的有益效果是增加缠绕垫，进一步提高了两个支撑段之间连接的密封性。

进一步，还包括钢棒、尼龙绳和重锤，所述钢棒的两端固定于所述支撑段的内侧壁，所述尼龙绳一端固定于所述钢棒上，所述尼龙绳另一端连接所述重锤，所述参比电极固定于所述尼龙绳上，所述重锤位于所述密闭储罐内。

采用上述进一步方案的有益效果是钢棒用于通过尼龙绳悬挂重锤，尼龙绳悬挂有重锤，使得尼龙绳不易随着罐内液体或者气体流动而晃动，具有很好的稳定性。

进一步，还包括扎带，所述参比电极和所述参比电极接线箱通过参比电极电缆连接，所述参比电极电缆和所述尼龙绳通过所述扎带固定连接，所述参比电极和所述尼龙绳通过所述扎带固定连接。

采用上述进一步方案的有益效果是尼龙绳悬挂有重锤，使得尼龙绳不易随着罐内液体或者气体流动而晃动，具有很好的稳定性，将参比电极电缆和参比电极固定于尼龙绳上，增加了参比电极的稳定性，使得监测器通过参比电极读得的数据更加稳定；利用尼龙扎带进行固定，方便拆卸。

附图说明

图1为本发明示意图；

图2为本发明示意图；

图3为本发明示意图；

图4为本发明局部放大示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、监测器，2、连接电缆，3、参比电极接线箱，4、上支撑段，5、钢棒，6、第一法兰，7、缠绕垫，8、第一垫圈，9、第一螺母，10、双头螺柱，11、第二法兰，12、下支撑段，13、罐顶，14、方形卸扣，15、卡箍，16、尼龙绳，17、扎带，18、参比电极电缆，19、参比电极，20、重锤，21、罐底板，22、罐侧壁，23、监测电缆连接件，24、监测电缆，25、参比电极接线箱壳体，26、电缆密封格兰，27、第二螺母，28、第二垫圈，29、密封垫片，30、第二螺栓，31、密封盖板，32、接线板，33、连接端子，34、固定部。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例

一种密闭储罐阴极保护电位监测装置,包括监测器1和参比电极19，所述监测器1和所述参比电极19通过电缆连接，所述监测器1和所述密闭储罐通过电缆连接，所述参比电极19位于所述密闭储罐内，所述监测器1位于所述密闭储罐外。

具体的，监测器和参比电极通过连接电缆2连接，密闭储罐罐顶13具有开口与电缆相适配，保证储罐的密闭性，也可在密闭储罐的开口位置设置密封圈，电缆穿过密封圈，实现参比电极和监测器的密封连接。

监测器和罐体通过监测电缆24连接，在罐体上需要测量的位置设置监测电缆连接件23，用于固定监测电缆且实现监测电缆和罐体的接触，监测电缆连接件优选设置于罐侧壁22外侧。具体的，监测电缆连接件23包括钢板、螺栓、螺母和接线头，钢板上带有螺栓孔，具体为带有φ10mm螺栓孔的碳钢钢板(规格为50mm×50mm×5mm)，螺栓依次穿过钢板上的螺栓孔和接线头上的孔，螺栓与螺母通过螺纹连接，螺栓和螺母的连接实现钢板和接线头的固定连接，接线头材质为铜质合金，钢板的一端焊接于密闭储罐侧壁外侧，监测电缆一端插入接线头的接线管内，实现监测电缆的一端固定在密闭储罐上并与其电连接，监测电缆的另一端连接于监测器，实现密闭储罐与监测器的电连接。

具体的监测器可为测试桩或者恒电位仪(例如：规格为50v/50a或者是50v/30a)。

作为本实施例进一步的方案，还包括参比电极接线箱3，所述参比电极接线箱3与所述监测器1通过连接电缆2连接，所述参比电极接线箱3与所述参比电极19通过参比电极电缆18连接，所述参比电极接线箱3固定于所述密闭储罐外壳上。

具体的，需要说明的是连接电缆和参比电极电缆即为连接监测器和参比电极的电缆。

具体的，将接线箱焊接于罐顶13，接线箱和参比电极通过参比电极电缆18连接，接线箱所连接的参比电极个数可视储罐高度和容积而定。

作为本实施例进一步的方案，如图1-3，所述参比电极接线箱3包括参比电极接线箱壳体25、密封盖板31、密封垫片29、电缆密封格兰26、接线板32和连接端子33，所述参比电极接线箱壳体25上端或一侧具有第一敞口，所述参比电极接线箱壳体25下端具有第二敞口，所述密封盖板31密封固定连接于所述参比电极接线箱壳体25的第一敞口处，所述电缆密封格兰26固定于所述参比电极接线箱壳体25侧壁或顶壁上，所述连接端子33和所述接线板32位于所述参比电极接线箱3内部，所述连接端子33与所述接线板32固定连接，所述接线板32与所述参比电极接线箱壳体25固定连接，所述参比电极电缆18一端与所述参比电极19相连，所述参比电极电缆18另一端穿过所述第二敞口并与所述连接端子33相连，所述连接电缆2一端与所述监测器1相连，所述连接电缆2另一端穿过所述电缆密封格兰26并与所述连接端子33相连。

具体的，如图1-3，连接电缆一端与监测器连接，另一端通过密封格兰进入接线箱与接线板上的连接端子相连，密封格兰实现了连接电缆与接线箱的密封；参比电极电缆的一端与参比电极相连，另一端通过第二敞口进入接线箱和接线板上对应的连接端子相连。

作为本实施例进一步的方案，还包括密封垫片29，所述密封垫片29位于所述密封盖板31和所述参比电极接线箱壳体25之间，实现所述密封盖板31和所述参比电极接线箱壳体25之间的密封。

具体的，如图1-2，参比电极接线箱壳体上部边缘向外延伸的延伸端，延伸端设置螺栓孔，密封盖板及密封垫片的对应位置设置螺栓孔，第二螺栓30依次通过密封盖板、密封垫片和延伸端上的螺栓孔，第二螺栓30和第二螺母27通过螺纹连接，第二垫圈28夹设在延伸端和第二螺母27之间，第二垫圈28为钢质垫圈，通过螺栓和螺母可实现密封盖板和参比电极接线箱壳体的固定连接，且通过密封垫片和第二垫圈很好的实现密封连接。

具体的，如图3，接线板上具有固定部34，固定部为圆柱体，圆柱体一端与接线板相连，另一端与参比电极接线箱的壳体内侧相连，用于接线板固定于参比电极接线箱上，圆柱体个数为4个，分别位于接线板的四个角的位置。

作为本实施例进一步的方案，还包括中空的支撑段，所述支撑段上端与所述参比电极接线箱3下端固定连接，所述支撑段下端与所述密闭罐体固定连接，所述支撑段和所述密闭储罐相连通，所述支撑段和所述参比电极接线箱3通过所述第二敞口相连通。

具体的，支撑段为抗硫化氢碳钢管，支撑段优选为竖直设置。

作为本实施例进一步的方案，如图1，所述支撑段分为上支撑段4和下支撑段12，所述上支撑段4的上端和所述参比电极接线箱3下端固定连接，所述上支撑段4的下端和所述下支撑段12的上端固定连接，所述下支撑段12的下端和密封储罐固定连接。

具体的，上支撑段和下支撑段均为抗硫化氢碳钢接管

作为本实施例进一步的方案，如图1，所述上支撑段4的下端具有第一法兰6，所述下支撑段12的上端具有第二法兰11，所述第一法兰6和所述第二法兰11固定连接。

具体的，法兰为抗硫化氢碳钢法兰，如图1，还包括第一垫圈8、第一螺母9和双头螺柱10，第一垫圈8为钢质垫圈，第一法兰和第二法兰通过双头螺柱10和第一螺母9固定，双头螺柱的两端分别螺纹连接两个第一螺母，第一垫圈夹设在第一螺母和两个法兰之间。

作为本实施例进一步的方案，还包括缠绕垫7，所述缠绕垫7位于所述第一法兰6和所述第二法兰11之间，实现所述上支撑段4和所述下支撑段12之间的密封。

具体的，如图1，缠绕垫夹设在第一法兰和第二法兰之间，缠绕垫的材质为316l不锈钢+石墨缠绕垫。

作为本实施例进一步的方案，还包括钢棒5、尼龙绳16和重锤20，所述钢棒5的两端固定于所述支撑段的内侧壁，所述尼龙绳16一端固定于所述钢棒5上，所述尼龙绳16另一端连接所述重锤20，所述参比电极19固定于所述尼龙绳16上，所述重锤20位于所述密闭储罐内。

具体的，钢棒为抗硫化氢碳钢棒，如图1，钢棒优选为水平放置，钢棒优选焊接于上支撑段。

具体的，如图1，还包括方形卸扣14，方形卸扣为不锈钢材质，方形卸扣扣在钢棒5上，使得卸扣套设于钢棒外，同时完成套设后卸扣内仍留有间隙，尼龙绳与钢棒连接的一端穿过方形卸扣后再与尼龙绳其他部分(靠近钢棒的位置)接触，接触的部分用不锈钢卡箍15固定，从而实现尼龙绳一端固定于钢棒，尼龙绳与重锤连接的一端穿过重锤上的吊环后再与尼龙绳的其他部分(靠近重锤的位置)接触，接触的部分也用不锈钢卡箍固定。

作为本实施例进一步的方案，如图1，还包括扎带17，所述参比电极19和所述参比电极接线箱3通过参比电极电缆18连接，所述参比电极电缆18和所述尼龙绳16通过所述扎带17固定连接，所述参比电极19和所述尼龙绳16通过所述扎带17固定连接。

对本发明的材料或者工艺进行说明：

第一垫圈和第二垫圈均为钢质垫圈；支撑段、法兰和钢棒均使用抗硫化氢碳钢或抗硫化氢低合金材料；

方形卸扣和卡箍使用不锈钢材料；

重锤使用不锈钢材料；

接线板使用聚丙烯材料；

扎带为尼龙扎带；

参比电极电缆18，材质为氯丁橡胶保护层的铜芯电缆，规格为10m2，适用于高温浸泡环境，浸泡深度高达100米，最高适用温度为85℃，防水等级ipx8；

连接电缆2和监测电缆24材质为xlpe/awa/pvc保护层的铜芯电缆，规格10m2；

参比电极接线箱壳体25和密封盖板31使用材料为抗硫化氢碳钢或抗硫化氢低合金材料；

螺栓和螺母分别采用抗硫化氢低合金材料(astma193b7m和a1942hm)；

密封缠绕垫片为ss316l+石墨材质；

抗硫化氢碳钢和/或抗硫化氢低合金钢材料的选用，解决了h2s环境下氢致开裂和硫化物应力腐蚀开裂的风险；

根据储罐内介质的成分(如：cl-含量)，可采用cu/cuso4参比电极或者ag/agcl参比电极，一般低含盐介质选用cu/cuso4参比电极，高含盐介质选用ag/agcl参比电极，参比电极的精度不低于±20mv，稳定性不低于±5mv，参比电极的数量需按照储罐的尺寸和最高液位的高度确定；

接线端子的数量以及参比电极接线箱的密封格兰的数量根据参比电极的数量确定；

不锈钢重锤20实现了参比电极的固定和定位，参比电极距离最近的储罐侧壁22约500mm，最底部的参比电极距离储罐底板21约500mm，并且按照储罐容积的大小和最高液位的高度确定参比电极的数量和位置，对于多个参比电极安装，其应均匀分布，每个参比电极的间距一般为3-4m；也可根据需求采用多套参比电极接线箱，均匀分布于储罐圆周方向，每个参比电极接线箱可带有几个参比电极，以实现对整个储罐阴极保护电位的监测。

本发明中用到的焊接(如法兰和支撑段的焊接、参比电极接线箱和支撑段的焊接、下支撑段与储罐罐顶的焊接，钢棒与上支撑段侧壁的焊接等)采用h2s环境用焊接工艺和低氢低磷硫焊材确保阴极保护监测装置的抗h2s氢致开裂和硫化物应力腐蚀开裂的性能；

阴极保护电位监测可采用万用电表在测试桩上进行测量或者采用恒电位仪自带的电位监测仪表进行读取。

工作过程：

在上支撑段内焊接钢棒，钢棒的两端焊接于上支撑段的侧壁，将不锈钢方形卸扣打开后套在钢棒外侧，尼龙绳的一端穿过不锈钢方形卸扣与尼龙绳所选定的部分(靠近钢棒)接触后用不锈钢卡箍将接触的部分固定，同样，尼龙绳的另一端穿过重锤吊环与尼龙绳另一选定的部分(靠近重锤端)接触后用不锈钢卡箍将接触的部分固定；

将参比电极接线箱焊接于上支撑段上端，参比电极电缆一端连接参比电极，另一端穿过参比电极接线箱第二敞口进入接线箱并与接线箱内部的连接端子相连；

参比电极电缆与尼龙绳上间隔设置尼龙扎带将二者捆在一起，参比电极与尼龙绳接触并通过尼龙扎带将二者捆绑固定；

连接电缆一端连接监测器，另一端穿过电缆密封格兰进入接线箱后与对应的连接端子相连；

此时上支撑段连接有不锈钢重锤、参比电极、参比电极电缆、参比电极接线箱。

在罐体开口处焊接下支撑段，将缠绕垫放置于下支撑段法兰上，然后将上支撑段所连接的不锈钢重锤和参比电极放入罐内，再将上支撑段法兰对应放置于缠绕垫上，上支撑段和下支撑段通过法兰固定连接，用螺栓和螺母实现第一法兰和第二法兰的固定连接，在装入螺母前先将第一垫圈套入螺栓，并与法兰接触，再装上螺母；

在罐侧壁外侧焊接监测电缆连接件，监测电缆一端与监测器相连，另一端与设置在罐体上的监测电缆连接件相连，从而实现监测器与密闭储罐的连接。

打开监测器或采用万用电表即可对密闭储罐金属内壁的电位进行监测并及时调整密闭储罐内部阴极保护。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。