专利名称：地埋金属管道防腐层破损精确定位检测方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及精确定位检测地埋金属管道防腐层破损的方法和装置。
背景技术：
地埋金属管道运送各种介质且工作压力高，沿途经过环境变化大，目前大都采用外防腐层覆盖进行管道防腐，受各种因素影响，防腐层会出现老化及破损，如何确定防腐层老化、破损及渗水位置以及时修补是减小管道腐蚀风险，从而确保地埋金属管道安全运行的必要条件之一。目前地埋金属管道运行管理大都采用观察流量、压力值的变化等来判断管道是否发生破损泄漏，未能起到预防管道破损的作用，造成管内运输介质流失；且对微小的泄漏不敏感，不能准确得知管道泄漏点位置，后期开挖更换管道的费用高、工作量大。为保证管道的安全运行和方便维修管理，需要掌握平时管道的运行状况。目前常用的标准管地电位(P/ S)测试法通常仅在预定测点获得数据，不能准确获得破损位置。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以准确定位防腐层破损点位置的地埋金属管道防腐层破损精确定位检测方法和装置。本发明的技术解决方案是
地埋金属管道防腐层破损精确定位检测方法，利用恒流源通过电流中断器周期性地接通或关断恒流源给地埋管道提供激励信号，利用两个分别与信号测量处理器相连的饱和硫酸铜参比电极探杖测量沿地埋管道走向两点的地面电压，信号测量处理器测量、记录并显示接通和关断管地电压，根据管地接通和关断电压即可判断出地埋管道的破损处的位置。使用上述方法对地埋金属管道防腐层破损精确定位检测的装置
它包括激励信号装置和信号检测装置，对于具有阴极保护系统的地埋管道，激励信号装置由接地阳极、阴极保护整流器、地埋管道测试桩和电流中断器构成，埋于地下与大地相连通的接地阳极通过导线与阴极保护整流器的正极相连通，插入地下与地埋金属管道相连的地埋管道测试桩通过导线与电流中断器的一端相连，电流中断器的另一端与阴极保护整流器的负极相连，地埋管道测试桩、电流中断器、阴极保护整流器和接地阳极顺次相连接构成激励信号回路；对于不具有阴极保护系统的地埋管道，激励信号装置由接地阳极、外接恒流源、地埋管道测试桩和电流中断器构成，外接恒流源的正极通过导线与电流中断器的一端相连，电流中断器的另一端通过导线与埋于地下与大地相连通的接地阳极相连，插入地下与地埋金属管道相连的地埋管道测试桩通过导线与恒流源的负极相连，地埋管道测试桩、恒流源、电流中断器和接地阳极顺次相连接构成激励信号回路；信号检测装置由两个饱和硫酸铜参比电极探杖和信号测量处理器构成，信号测量处理器的两个信号输入端分别与两个饱和硫酸铜参比电极探杖相连。本发明的技术效果是该方法可以精确定位防腐层破损点的位置，提高了地埋管道防腐层破损的检测准确度，为掌握管道的运行状况，保证管道的安全运行和方便维修管理提供了重要保证。该方法的抗干扰能力高于现有的标准管地电位法和皮尔逊法。使用该方法对地埋金属管道进行检测，可实现地埋金属管道运行状况的全面检测，能有效地避免爆管等事故的发生。本检测方法被称为直流电压梯度(DCVG，Direct Current Voltage Gradient)法，在采用管中电流法或密间隔电位法确定地埋管道防腐层破损管段的基础上， 它计算缺陷等效圆直径，以较低的成本实现对地埋管道的维护。检测装置具有结构简单造价低，操作使用方便的优点。直流电压梯度的有益效果
1)与传统方法相比，直流电压梯度法对防腐层破损的定位精度高，且抗干扰性好，适用范围广，可在不同的地质(包括沙漠，浙青地面等)情况下进行有效的检测。2)采用等效圆的方法，可以对不同的破损等级进行分级评估，确定破损的严重程度及维护顺序。
图1为本发明实施例一地埋管道检测的系统结构图； 图2为本发明实施例二地埋管道检测的系统结构图； 图3为本发明实施例信号处理器及显示单元结构组成； 图4为本发明实施例参比探杖的结构； 图5为本发明实施例信号处理器信号处理流程图； 图6为本发明实施例地埋管道防腐层破损检测结果示意图。
具体实施例方式如图1、图2所示，地埋金属管道防腐层破损精确定位检测方法的具体步骤如下
1)、激励信号接入若地埋管道存在阴极保护系统，则直接断开阴极保护整流器2负极与地埋管道测试桩3的连接，在其中间接入电流中断器4，使接地阳极1、阴极保护整流器 2、电流中断器4、地埋管道测试桩3和地埋管道之间形成激励信号回路；若地埋管道不存在阴极保护系统，则需要外接恒流源5、接地阳极1和地埋管道测试桩3，将接地阳极1埋入地下，地埋管道测试桩3插入地下与地埋管道良好接触，将接地阳极1、电流中断器4、外接恒流源5和地埋管道测试桩3连接成地埋管道激励信号回路，电流中断器4连接在外接恒流源5正极与接地阳极1之间；
2)、信号检测装置接入将两个饱和硫酸铜参比电极探杖6分别连接到信号测量处理器7的两个测量线缆上；
3)、信号检测、记录和显示打开阴极保护整流器2或外接恒流源5及电流中断器4，测量人员持两个饱和硫酸铜参比电极探杖6，背向信号接入点沿管线行走，探杖在管道正上方一前一后相距1 2m，杖尖接触地面，平行于管道移动测量地表电压梯度变化，若发现信号测量处理器的高灵敏度毫伏电压表发生由正偏到负偏的反转，则减小检测间距，找到电压表的示数为零的A点，则以A点为起点再沿与管线走向垂直的方向进行上述的操作，找到高灵敏度毫伏电压表的示数为零的B点，B点即位于地埋管道破损点的正上方，由此测得管道破损的精确位置以便后期处理；
4)、定性检测以测得的B点为中心，缩小两个探杖的距离用两个探杖和信号测量处理器7测出管地电位的衰减率，即可判断出地埋管道在该点的破损程度从而确定解决方案。电流中断器4工作时以接通的时间短、关断的时间长的固定频率工作(如接通0.3 秒，关断0. 7秒，电流中断器4接通的时间要小于关断时间)，电流中断器4非对称周期性通断可以消除检测过程中其他直流干扰信号对检测结果的影响。使用上述方法对地埋金属管道防腐层破损精确定位的装置
实施例一，如图1所示，它包括激励信号装置和信号检测装置，对于具有阴极保护系统的地埋管道，激励信号装置由接地阳极1、阴极保护整流器2、地埋管道测试桩3和电流中断器4构成，埋于地下与大地相连通的接地阳极1通过导线与阴极保护整流器2的正极相连通，插入地下与地埋金属管道相连的地埋管道测试桩3通过导线与电流中断器4的一端相连，电流中断器4的另一端与阴极保护整流器2的负极相连，地埋管道测试桩3、电流中断器 4、阴极保护整流器2和接地阳极1顺次相连接构成激励信号回路；信号检测装置由两个饱和硫酸铜参比电极探杖6和信号测量处理器7构成，信号测量处理器7的两个信号输入端分别与两个饱和硫酸铜参比电极探杖6相连。如图3、图5所示，信号测量处理器7由采样保持器、中央控制处理器、时钟、DA转换器和高灵敏度毫伏电压表构成，采样保持器、时钟和DA转换器分别与中央控制处理器相连，DA转换器与高灵敏度毫伏电压表相连。如图4所示，饱和硫酸铜参比电极探杖6的上部为装有饱和硫酸铜溶液参比电极 61，下部为利于与地面接触的较尖锐的金属头62，金属头62外表覆铜层，参比电极61和金属头62两部分之间用铜导线电气连接。实施例二，如图2所示，与实施例一的不同点是，对于不具有阴极保护系统的地埋管道，激励信号装置由接地阳极1、外接恒流源5、地埋管道测试桩3和电流中断器4构成， 外接恒流源5的正极通过导线与电流中断器4的一端相连通，电流中断器4的另一端通过导线与埋于地下与大地相连通的接地阳极1相连，插入地下与地埋金属管道相连的地埋管道测试桩3通过导线与外接恒流源5的负极相连，地埋管道测试桩3、外接恒流源5、电流中断器4和接地阳极1顺次相连接构成激励信号回路。直流电压梯度(DCVG，Direct Current Voltage (Gradient)法施加的管道电流经过破损的露铁点流入与其接触的外部介质中，从而在破损处的地面上形成一个电位梯度场。破损越大，破损处流失电流越大；距离防腐层破损的区域越近，电压梯度将变大且更加集中。本发明基本原理及测量实施步骤如图5、图6所示，当地埋管道中的电流经过破损的露铁点流入与其接触的外部介质土壤中，从而在破损处的地面上形成一个直流电位梯度场。破损越大，破损处流失电流越大；距离防腐层破损的区域越近，电压梯度将变大且更加集中。测量人员沿管道正上方图1、图2所示箭头方向行走，使用两个饱和硫酸铜参比探杖接触地面进行电位梯度检测，当测量人员靠近破损点时，经过放大的两参比电极之间电压显示在高灵敏度毫伏表上，毫伏表对开/关脉冲电流有反应并指针偏转；在破损处的前方，毫伏表指针正向偏转，经过破损后，指针向相反的方向偏转，随着远离破损偏转逐渐减少，则通过缩小探杖距离到0. 3米左右，再反向测量，可找到指针几乎在零点处的位置，则破损位于两个电极的中间部位正下方。为精确定位，在与第一次的检测行走方向垂直的方向上做同样检测，两次检测直线的交点就是电压梯度的源头，此点位于破损处的正上方，实现了对防腐层缺陷的精确定位。
权利要求
1.地埋金属管道防腐层破损精确定位检测方法，其特征在于利用恒流源通过电流中断器周期性地接通或关断恒流源给地埋管道提供激励信号，利用两个分别与信号测量处理器相连的饱和硫酸铜参比电极探杖测量沿地埋管道走向两点的地面电压，信号测量处理器测量、记录并显示接通和关断管地电压，根据管地接通和关断电压即可判断出地埋管道的破损处的位置，具体步骤如下1)、激励信号接入若地埋管道存在阴极保护系统，则直接断开阴极保护整流器(2)负极与地埋管道测试桩(3)的连接，在其中间接入电流中断器(4)，使接地阳极(1)、阴极保护整流器(2)、电流中断器(4)、地埋管道测试桩(3)和地埋管道之间形成激励信号回路；若地埋管道不存在阴极保护系统，则需要外接恒流源(5)、接地阳极(1)和地埋管道测试桩(3)， 将接地阳极(1)埋入地下，地埋管道测试桩(3)插入地下与地埋管道良好接触，将接地阳极 (1)、电流中断器(4)、外接恒流源(5)和地埋管道测试桩(3)连接成地埋管道激励信号回路，电流中断器(4)连接在外接恒流源(5)正极与接地阳极(1)之间；2)、信号检测装置接入将两个饱和硫酸铜参比电极探杖(6)分别连接到信号测量处理器(7)的两个测量线缆上；3)、信号检测、记录和显示打开阴极保护整流器(2)或外接恒流源(5)及电流中断器 (4)，测量人员持两个饱和硫酸铜参比电极探杖(6)，背向信号接入点沿管线行走，探杖在管道正上方一前一后相距1 2m，杖尖接触地面，平行于管道移动测量地表电压梯度变化，若发现信号测量处理器的高灵敏度毫伏电压表发生由正偏到负偏的反转，则减小检测间距， 找到电压表的示数为零的A点，以A点为起点再沿与管线走向垂直的方向进行上述的操作， 找到高灵敏度毫伏电压表的示数为零的B点，B点即位于地埋管道破损点的正上方，由此测得管道破损的精确位置以便后期处理；4)、定性检测以测得的B点为中心，缩小两个探杖的距离用两个探杖和信号测量处理器(7)测出管地电位的衰减率，即可判断出地埋管道在该点的破损程度从而确定解决方案。
2.如权利要求1所述的地埋金属管道防腐层破损精确定位检测方法，其特征在于所述电流中断器(4)工作时以接通的时间短、关断的时间长的固定频率工作。
3.使用权利要求1所述的地埋金属管道防腐层破损精确定位检测法对地埋金属管道防腐层破损精确定位的装置，其特征在于它包括激励信号装置和信号检测装置，对于具有阴极保护系统的地埋管道，激励信号装置由接地阳极(1)、阴极保护整流器(2)、地埋管道测试桩(3)和电流中断器(4)构成，埋于地下与大地相连通的接地阳极(1)通过导线与阴极保护整流器(2)的正极相连通，插入地下与地埋金属管道相连的地埋管道测试桩(3)通过导线与电流中断器(4)的一端相连，电流中断器(4)的另一端与阴极保护整流器(2)的负极相连，地埋管道测试桩(3)、电流中断器(4)、阴极保护整流器(2)和接地阳极(1)顺次相连接构成激励信号回路；信号检测装置由两个饱和硫酸铜参比电极探杖(6)和信号测量处理器(7)构成，信号测量处理器(7)的两个信号输入端分别与两个饱和硫酸铜参比电极探杖 (6)相连。
4.使用权利要求1所述的地埋金属管道防腐层破损精确定位检测法对地埋金属管道防腐层破损精确定位的装置，其特征在于它包括激励信号装置和信号检测装置，对于不具有阴极保护系统的地埋管道，激励信号装置由接地阳极(1)、外接恒流源(5)、地埋管道测试桩(3)和电流中断器(4)构成，外接恒流源(5)的正极通过导线与电流中断器(4)的一端相连通，电流中断器(4)的另一端通过导线与埋于地下与大地相连通的接地阳极(1)相连， 插入地下与地埋金属管道相连的地埋管道测试桩(3)通过导线与外接恒流源(5)的负极相连，地埋管道测试桩(3)、外接恒流源(5)、电流中断器(4)和接地阳极(1)顺次相连接构成激励信号回路；信号检测装置由两个饱和硫酸铜参比电极探杖(6)和信号测量处理器(7) 构成，信号测量处理器(7)的两个信号输入端分别与两个饱和硫酸铜参比电极探杖(6)相连。
5.如权利要求3或4所述的地埋金属管道防腐层破损点精确定位检测装置，其特征在于所述信号测量处理器(7)由采样保持器、中央控制处理器、时钟、DA转换器和高灵敏度毫伏电压表构成，采样保持器、时钟和DA转换器分别与中央控制处理器相连，DA转换器与高灵敏度毫伏电压表相连。
6.如权利要求3或4所述的地埋金属管道防腐层破损点精确定位检测装置，其特征在于所述饱和硫酸铜参比电极探杖(6)的上部为装有饱和硫酸铜溶液参比电极(61)，下部为利于与地面接触的较尖锐的金属头(62)，金属头(62)外表覆铜层，参比电极(61)和金属头 (62)两部分之间用铜导线电气连接。
全文摘要
本发明涉及地埋金属管道防腐层破损精确定位检测方法和装置。利用恒流源通过电流中断器周期性地接通或关断恒流源给地埋管道提供激励信号，利用两个分别与信号测量处理器相连的饱和硫酸铜参比电极探杖测量沿地埋管道走向两点的地面电压，信号测量处理器测量、记录并显示接通和关断管地电压，根据管地接通和关断电压即可判断出地埋管道的破损处的位置。该方法可以精确定位防腐层破损点的位置，提高了地埋管道防腐层破损的检测准确度，为掌握平时管道的运行状况，保证管道的安全运行和方便维修管理提供了重要保证。
文档编号F17D5/02GK102252168SQ20111020097
公开日2011年11月23日 申请日期2011年7月19日 优先权日2011年7月19日
发明者柏春光 申请人:华电能源股份有限公司