一种天然气管道腐蚀速率自动测试系统的制作方法

1.本发明属于管道阴极保护技术领域，尤其涉及一种天然气管道腐蚀速率自动测试系统。


背景技术：

2.埋地油气管道多为钢制管道，运行过程中难免受到土壤中杂散电流的影响发生腐蚀、穿孔甚至破裂，严重威胁油气管道的安全运行。目前，常用的防腐措施有投缓蚀剂、涂内外防腐涂层和阴极保护措施。为了确定阴极保护参数，首先需要判断管道附近土壤内杂散电流、细菌等的腐蚀能力，通常会在管道埋深处埋设一个与管道相同材质的试片，定期从设置在阴极保护桩处的腐蚀速率测试仪读数，从而得出管道附近土壤的腐蚀能力。目前在进行金属腐蚀速率测量时，通常采用手持式腐蚀速率检测仪进行测量，人工成本较高，而且容易受到周围环境或者操作人员的影响，造成数据偏差。
3.针对上述技术问题，故需要进行改进。


技术实现要素：

4.本发明目的是为了解决腐蚀速率记录困难的问题，提供一种能实施检测、记录腐蚀速率并将其传送给智能阴保系统的天然气管道腐蚀速率自动测试系统。
5.为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种天然气管道腐蚀速率自动测试系统，包括腐蚀速率计量模块、数据监测模块、数据采集模块、控制模块、数据处理模块、实时定位和通讯模块和电源模块；所述电源模块采用充电电池，为腐蚀速率测量模块、数据监测模块、数据采集模块、控制模块、数据处理模块、实时定位和通讯模块提供电源，其中腐蚀速率计量模块、数据监测模块位于一个电回路，数据采集模块、控制模块、数据处理模块、实时定位和通讯模块位于另一个电回路。
6.作为本发明的一种优选方案，所述腐蚀速率计量模块由腐蚀探头和温度补偿元件组成，腐蚀探头和温度补偿元件串联在同一电路中；所述腐蚀探头埋深和管道埋深相同。
7.作为本发明的一种优选方案，腐蚀探头电阻值计算公式：温度补偿单元电阻值计算公式：腐蚀速率计算公式：其中，rc为腐蚀探头的电阻，单位为欧姆；uc为腐蚀探头(21)两侧的电压，单位为伏特；i为流过腐蚀探头和温度补偿元件的电流，单位为安培；rr为温度补偿元件的电阻，单位为欧姆；ur为温度补偿元件两侧的电压，单位为伏特；a为腐蚀速率，单位为mm/(时间)，时间单位与等式右侧t的单位一致；t为测量腐蚀速率的时间，单位为月、日或者年；i为t之前的的任意时间，单位与t的单位一致；d(t＝i)为时间i时腐蚀探头的厚度，单位为mm；r
r(t)
、r
c(t)
分别表示时间为t时腐蚀探头和温度补偿元件的电阻，单位为欧姆；r
r(t＝i)
、r
c(t＝i)
分别表示时间为i时腐蚀探
头和温度补偿元件的电阻，单位为欧姆。
8.作为本发明的一种优选方案，所述数据监测模块由腐蚀探头电压测量单元、温度补偿元件电压测量单元和电流测量单元组成，腐蚀探头电压测量单元、温度补偿元件电压测量单元分别与腐蚀探头、温度补偿元件并联，电流测量单元串联在腐蚀探头和温度补偿元件组成的电回路中，用于监测流过腐蚀探头、温度补偿元件的电流和电压。
9.作为本发明的一种优选方案，所述数据监测模块与数据采集模块相连，数据采集模块采用嵌入式微处理器记录数据监测模块测得的电流值和电压值，数据采集模块后连接控制模块。
10.作为本发明的一种优选方案，所述控制模块分为b档和c档，用于设置腐蚀速率测试模式，控制模块后安装数据处理模块；b档所在的通道中有一个定期唤醒元件，其作用是周期性地唤醒数据处理模块和实时定位和通讯模块，计算休眠时间内腐蚀探头的腐蚀速率，用于长期监测；所述定期唤醒元件唤醒周期可以通过人工或者远程控制方式设置。
11.作为本发明的一种优选方案，所述c档所在的通道中有一个即时唤醒元件，根据智能阴极保护系统发送的指令开启或关闭，计算从即时唤醒元件从开启至关闭这段时间内的腐蚀速率，用于短时监测。
12.作为本发明的一种优选方案，所述数据处理模块由处理单元、计算单元和通信单元组成，处理单元、计算单元、通信单元顺次连接在控制模块的后方；所述处理单元采用微处理器，用于对记录的电压值进行滤波处理以周围干扰的影响并将接收到的电流和电压信号转化为计算单元能识别的数据类型，计算单元接收处理单元传输的电流和电压分别计算腐蚀探头和温度补偿单元的电阻值，根据它们的电阻值计算腐蚀速率。
13.作为本发明的一种优选方案，所述通信单元采用gprs接口、nb-iot接口、蓝牙接口、rs485接口中的一种或几种，通信单元后连接实时定位与通讯模块。
14.作为本发明的一种优选方案，所述实时定位和通讯模块由定位单元、通讯单元和数据存储单元组成，定位单元用于快速确定腐蚀速率检测仪的位置便于维修和更换，通讯单元的通讯方式为北斗通讯、蓝牙通讯中的一者或两者结合，其作用是将腐蚀速率自动测试系统的数据进行同步授时，并将腐蚀速率数据、腐蚀量数据、电源模块剩余电量数据、位置数据、时间数据等传输给智能阴极保护系统，在收到通讯单元发送的消息后，智能阴极保护系统会向通讯单元发出回执，收到回执后通讯单元会将发送的数据自动删除，在未收到回执的情况下，通讯单元会将数据存储在数据存储单元内，待下次启动时继续发送这条数据，直到收到回执。
15.本发明的有益效果是：本发明能够实现腐蚀探头腐蚀量长期或短期自动测试，自动计算腐蚀速率，并将测试结果实时传输回智能阴极保护系统，保证腐蚀速率测量时刻的准确性，减少人员劳动。
附图说明
16.图1是本发明实施例一种天然气管道腐蚀速率自动测试系统结构示意图。
17.图2是本发明实施例的测试流程图。
18.图中附图标记：1.管道，2.腐蚀速率计量模块，3.数据监测模块，4.数据采集模块，5.控制模块，6.数据处理模块，7.实时定位和通讯模块，8.电源模块，9.智能阴极保护系统，
21.腐蚀探头，22.温度补偿元件，31.腐蚀探头电压测量单元，32.温度补偿元件电压测量单元，33.电流测量单元，51.定期唤醒元件，52.即时唤醒元件，61.处理单元，62.计算单元，63.通信单元，71.定位单元，72.通讯单元，73.数据存储单元。
具体实施方式
19.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.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。
21.实施例：
22.如图1-2所示，本发明一种天然气管道腐蚀速率自动测试系统，包括腐蚀速率计量模块2、数据监测模块3、数据采集模块4、控制模块5、数据处理模块6、实时定位和通讯模块7和电源模块8；电源模块8采用充电电池，为腐蚀速率测量模块2、数据监测模块3、数据采集模块4、控制模块5、数据处理模块6、实时定位和通讯模块7提供电源，其中腐蚀速率计量模块2、数据监测模块3位于一个电回路，数据采集模块4、控制模块5、数据处理模块6、实时定位和通讯模块7位于另一个电回路，平时可以采用太阳能充电，必要时也可以进行更换。
23.其中，腐蚀速率计量模块2由腐蚀探头21和温度补偿元件22组成，腐蚀探头21埋深和管道1埋深相同，腐蚀探头21和温度补偿元件22串联在同一电路中，腐蚀探头21的作用是用于在土壤中发生腐蚀然后根据电阻变化测得腐蚀速率，温度补偿元件22的作用是防止温度变化影响腐蚀探头21的电阻率进而影响腐蚀速率的计算结果。
24.具体的，数据监测模块3由腐蚀探头电压测量单元31、温度补偿元件电压测量单元32、电流测量单元33组成，腐蚀探头电压测量单元31、温度补偿元件电压测量单元32分别与腐蚀探头21、温度补偿元件22并联，电流测量单元33串联在腐蚀探头21和温度补偿元件22组成的电回路中，用于监测流过腐蚀探头21、温度补偿元件22的电流和电压。
25.数据采集模块4与数据监测模块3相连，采用嵌入式微处理器记录数据监测模块3测得的电流值和电压值，数据采集模块4后连接控制模块5。
26.控制模块5分为b档和c档，用于设置腐蚀速率测试模式，b档所在的通道中有一个定期唤醒元件51，其作用是周期性地唤醒数据处理模块6和实时定位和通讯模块7，计算休眠时间内腐蚀探头21的腐蚀速率，用于长期监测，定期唤醒元件51唤醒周期可以通过人工或者远程控制方式设置；c档所在的通道中有一个即时唤醒元件52，根据智能阴极保护系统9发送的指令开启或关闭，计算从即时唤醒元件52从开启至关闭这段时间内的腐蚀速率，用于短时监测，控制模块5后安装数据处理模块6。
27.数据处理模块6由处理单元61、计算单元62和通信单元63组成，处理单元61、计算单元62、通信单元63顺次连接在控制模块5的后方，其中处理单元61采用微处理器，用于对记录的电压值进行滤波处理以周围干扰的影响；计算单元62接收处理单元61传输的电流和
电压分别计算腐蚀探头21和温度补偿单元22的电阻值，根据它们的电阻值计算腐蚀速率；通信单元63采用gprs接口、nb-iot接口、蓝牙接口、rs485接口中的一种或几种，通信单元63后连接实时定位与通讯模块7。
28.实时定位和通讯模块7主要由定位单元71和通讯单元72组成，定位单元71用于快速确定腐蚀速率检测仪的位置便于维修和更换，通讯单元72的通讯方式为北斗通讯、蓝牙通讯中的一者或两者结合，其作用是将腐蚀速率自动测试系统的数据进行同步授时，并将腐蚀速率数据、腐蚀量数据、电源模块剩余电量数据、位置数据、时间数据等传输给智能阴极保护系统9，在收到通讯单元72发送的消息后，智能阴极保护系统9会向通讯单元72发出回执，收到回执后通讯单元72会将发送的数据自动删除，在未收到回执的情况下，通讯单元72会将数据存储在数据存储单元73内，待下次启动时继续发送这条数据，直到收到回执。
29.腐蚀探头21电阻值计算公式：温度补偿元件22电阻值计算公式：腐蚀速率计算公式：其中，rc为腐蚀探头21的电阻，单位为欧姆；uc为腐蚀探头21两侧的电压，单位为伏特；i为流过腐蚀探头21和温度补偿元件22的电流，单位为安培；rr为温度补偿元件22的电阻，单位为欧姆；ur为温度补偿元件22两侧的电压，单位为伏特；a为腐蚀速率，单位为mm/(时间)，时间单位与等式右侧t的单位一致；t为测量腐蚀速率的时间，单位为月、日或者年；i为t之前的的任意时间，单位与t的单位一致；d(t＝i)为时间i时腐蚀探头的厚度，单位为mm；r
r(t)
、r
c(t)
分别表示时间为t时腐蚀探头21和温度补偿元件22的电阻，单位为欧姆；r
r(t＝i)
、r
c(t＝i)
分别表示时间为i时腐蚀探头21和温度补偿元件22的电阻，单位为欧姆。
30.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
31.尽管本文较多地使用了图中附图标记：1.管道，2.腐蚀速率计量模块，3.数据监测模块，4.数据采集模块，5.控制模块，6.数据处理模块，7.实时定位和通讯模块，8.电源模块，9.智能阴极保护系统，21.腐蚀探头，22.温度补偿元件，31.腐蚀探头电压测量单元，32.温度补偿元件电压测量单元，33.电流测量单元，51.定期唤醒元件，52.即时唤醒元件，61.处理单元，62.计算单元，63.通信单元，71.定位单元，72.通讯单元，73.数据存储单元等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。