本发明涉及阴极保护，是一种用于长输管道阴保系统相互干扰的模拟实验装置及方法。
背景技术：
1、近年来，我国管道建设取得了长足发展。在很多地区，由于区域自然环境和用地的限制，在局部地区形成了多条管道并行、交叉或同沟敷设的局面，因而导致了各管道阴极保护系统之间产生相互干扰。
2、由阴极保护系统产生的直流杂散干扰是一种典型的静态、持续的直流干扰，且往往集中在局部管段，电位偏移范围较小，波动频率不明显，难以发现。在局部管段杂散电流流入位置，电位负移存在防腐层阴极保护剥离风险；在局部管段电流流出位置，电位正移存在管体腐蚀风险。因此，获得长输管道阴保系统的相互干扰规律及主要影响因素，设计降低或消除相互干扰问题的有效措施和方案，对于保障管线安全运行，促进管道完整性管理具有重要意义。
3、国内外关于并行管道阴极保护体系相互干扰影响因素、规律及防护措施的报道较多，主要研究方法是数值模拟结合现场测试。数值模拟研究结果表明，管道敷设间距、土壤电阻率、防腐层质量、辅助阳极特性（埋深、距离管道垂直距离、输出电流密度）等因素均会对管道阴极保护系统相互干扰产生影响。
4、但是，当土壤电阻率、涂层破损率等影响因素大小不均匀时，数值模拟则难以给出变化规律。现场测试干扰时，需获得各管道消除ir降的自腐蚀电位、管地电位等，对于长距离管道或特殊地域管道，存在测试难度大、数据精度低、工作量大的问题。因此，在现场条件下难以获得各影响因素对阴极保护系统相互干扰的影响规律，进而难以和数值模拟结果进行比对验证，从而不利于制定出合理有效的干扰防护措施。
5、此外，现场测试及有限元模拟相结合并不能解决相关问题，如直流杂散干扰与其他因素耦合作用下长输管道的腐蚀机理及腐蚀速率、干扰电流对牺牲阳极服役性能的影响规律及机制等，这些问题可借助室内模拟实验来开展研究。但是，由于影响长输管道阴极保护系统相互干扰的因素较多，且模拟管道长度受实验室限制，使得构建室内模拟装置并开展相关实验存在较大难度。
技术实现思路
1、本发明提供了一种用于长输管道阴保系统相互干扰的模拟实验装置及方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决在现场条件下难以获得各影响因素对阴极保护系统相互干扰的影响规律，且构建室内模拟装置并开展相关实验存在较大难度的问题。
2、本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种用于长输管道阴保系统相互干扰的模拟实验装置，包括供电模块、实验模块和电位测试模块；
3、其中，供电模块用于为模拟管道提供强制电流阴极保护；
4、其中，实验模块包括箱体容器、辅助电极、参比电极、若干管段、连接件和电阻元器件；箱体容器内部含有腐蚀介质；连接件用于将若干管段之间连接起来构成模拟管道；模拟管道、辅助电极、参比电极均埋设在箱体容器中；电阻元器件用于将相邻管段串联，并通过改变电阻大小来控制模拟管道的长短；
5、其中，电位测试模块包括数据采集卡、测量单元、多路驱动器及继电器；数据采集卡的ai口与各模拟管道和参比电极连接，数据采集卡的do口与多路驱动器连接；多路驱动器与各模拟管道的继电器相连，用于控制模拟管道上所有管段的连接状态从而获得各管段的通电电位和断电电位；测量单元用于测试各管段间的电压降进而获得各管段电流。
6、下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：
7、上述供电模块可包括恒电位仪，恒电位仪设置在整个箱体装置的外侧，与参比电极、辅助电极和模拟管道相连接。
8、上述参比电极可为硫酸铜参比电极，参比电极置于各管段腐蚀介质上方。
9、还可包括电路板，电路板用于连接继电器和电阻元器件。
10、本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种用于长输管道阴保系统相互干扰的模拟实验方法，包括以下步骤：测出土壤电阻平均值，并根据电阻率计算公式得到土壤电阻率；测试管段电压降，根据电压降和电阻大小，计算出管段电流；控制继电器的开合，使所有管道连通，测得所有管段通电电位，得到管段通电电位；控制继电器的开合，同时断开所有管段，测得所有管段断电电位，得到管段断电电位。
11、下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：
12、可通过改变各管道的铺设方式，模拟并行管道、同沟敷设管道及交叉管道之间阴保系统的相互影响。
13、可通过控制串联电阻的大小，模拟不同的管道长度。
14、在相同极化电位下，可通过增加串联电阻的阻值来减小干扰管道的极化电流；在相同串联电阻下，可通过增加极化电位来提高干扰电流。
15、可通过改变土壤电阻率、管道涂层类型、涂层破损率和辅助阳极距离，模拟不同敷设环境下管道阴保系统的相互干扰规律。
16、本发明利用模拟管道、辅助电极、参比电极构成的系统模拟长输管道在土壤中的阴极保护相互干扰情况；通过安装电路板连接继电器和电阻，数据采集卡与多路驱动器连接，各继电器与多路驱动器连接；继电器用于控制管段之间的连接状态，实现对并行管道的自腐蚀电位和工作电位的准确测试。本发明的数据采集种类多、快速、准确，可测试管道通电电位、断电电位、管段电压降和管段电流；通过将继电器和数据采集卡连接，建立了触发式断电测量系统，可实现所有管段同时断电进而获得各管段的通电电位和断电电位；测试断电电位可降低相邻管段之间的电位影响以及ir降影响，用于评估各管道受干扰程度及干扰措施的有效性。本发明旨在提供一种可用于长输管道阴极保护系统相互干扰的模拟实验装置，具有结构简单、安装方便、检测精度高及测试速度快的特点，可验证有限元模拟结果的可靠性，并与有限元结果相互补充，提高现场长输管道阴极保护系统干扰防护措施的有效性，并可开展多因素耦合作用下管道的腐蚀机理研究，促进管道完整性管理。
1.一种用于长输管道阴保系统相互干扰的模拟实验装置，其特征在于包括供电模块、实验模块和电位测试模块；
2.根据权利要求1所述的用于长输管道阴保系统相互干扰的模拟实验装置，其特征在于供电模块包括恒电位仪，恒电位仪设置在整个箱体装置的外侧，与参比电极、辅助电极和模拟管道相连接。
3.根据权利要求1或2所述的用于长输管道阴保系统相互干扰的模拟实验装置，其特征在于参比电极为硫酸铜参比电极，参比电极置于各管段腐蚀介质上方。
4.根据权利要求1或2所述的用于长输管道阴保系统相互干扰的模拟实验装置，其特征在于还包括电路板，电路板用于连接继电器和电阻元器件。
5.一种用于长输管道阴保系统相互干扰的模拟实验方法，其特征在于包括以下步骤：测出土壤电阻平均值，并根据电阻率计算公式得到土壤电阻率；测试管段电压降，根据电压降和电阻大小，计算出管段电流；控制继电器的开合，使所有管道连通，测得所有管段通电电位，得到管段通电电位；控制继电器的开合，同时断开所有管段，测得所有管段断电电位，得到管段断电电位。
6.根据权利要求5所述的用于长输管道阴保系统相互干扰的模拟实验方法，其特征在于通过改变各管道的铺设方式，模拟并行管道、同沟敷设管道及交叉管道之间阴保系统的相互影响。
7.根据权利要求5或6所述的用于长输管道阴保系统相互干扰的模拟实验方法，其特征在于通过控制串联电阻的大小，模拟不同的管道长度。
8.根据权利要求5或6所述的用于长输管道阴保系统相互干扰的模拟实验方法，其特征在于在相同极化电位下，通过增加串联电阻的阻值来减小干扰管道的极化电流；在相同串联电阻下，通过增加极化电位来提高干扰电流。
9.根据权利要求7所述的用于长输管道阴保系统相互干扰的模拟实验方法，其特征在于在相同极化电位下，通过增加串联电阻的阻值来减小干扰管道的极化电流；在相同串联电阻下，通过增加极化电位来提高干扰电流。
10.根据权利要求5或6或9所述的用于长输管道阴保系统相互干扰的模拟实验方法，其特征在于通过改变土壤电阻率、管道涂层类型、涂层破损率和辅助阳极距离，模拟不同敷设环境下管道阴保系统的相互干扰规律。