專利名稱：埋地金屬管道防護層健康狀況診斷方法
技術領域：
本發(fā)明涉及埋地金屬管道防護層健康狀況的檢測、診斷、預警領域。
背景技術：
埋地金屬管道防護層健康診斷技術對金屬管道的安全運行意義重大，多年來各國防腐工作者研究了許多種用于檢測金屬管道防護層缺陷的方法和技術，主要有向管線輸入直流電信號或交流電信號，沿管線檢測電位、電流或磁場強度的變化來實現，常用技術有管對地電位法(P/S)、密間隔電位測試法(CIPS)、直流電位梯度法(DCVG)、皮爾遜法 (PEARSON)、磁場法、電位差法、管內電流法、變頻選頻法、電流梯度法等。上述檢測方法和技術成本高、實現一條完整的金屬管道檢測耗時、費力。目前，在油、氣田現場，絕大多數還是采用人工巡線方法，用便攜式硫酸銅參比電極和萬用表為工具，檢測沿埋地金屬管道間隔一定距離布置的測試樁上的陰極保護電位， 以-0. 85V為標準來評價金屬管道的受保護情況。這種工作方式存在以下缺點1)采用人工巡線法測得的陰極保護電位，都是采用便攜式硫酸銅參比電極，工作人員責任心不強、專業(yè)技術技能不同、經驗不同、參比電極埋設位置和深度不同，以及不同時間土壤含水率的變化、通電點電位的變化、測量時間不同等等，都會造成測量得到的陰極保護電位具有較大差異，測得結果沒有可比對性；2)埋地金屬管道是否受保護，僅以測試樁上的陰極保護電位是否低于-0.85V為判斷依據是不科學的。事實上存在這種情況由于通電點電位較負， 即使兩個測試樁之間出現了防護層脫落，但所有測試樁上的陰極保護電位都低于-0. 85V, 因此無法發(fā)現管道防護層缺陷；3)陰極保護電位測量中存在測量誤差，不同的測量誤差引入到不同管段其單位長度防護層橫向絕緣層電阻的計算誤差是不同的，簡單地由相鄰兩個測試樁上的陰極保護電位計算得到的管段單位長度防護層橫向絕緣電阻來評價管段的防護層健康狀況會引入很大的評價誤差，從而無法實現對管道防護層的健康狀況作出正確評價；4)無法實現對管道防護層缺陷的定位。本發(fā)明基于埋地金屬管道陰極保護電位遙測技術，能夠消除通電點電位變化、不同時段土壤水分含量不同等引起的陰極保護電位波動對管道防護層健康診斷結果的影響， 精確測量測試樁上的陰極保護電位，使測量得到的陰極保護電位具有可比對性；能夠根據不同的儀表測量誤差對不同位置管段實現相應的單位長度防護層橫向絕緣電阻的可靠評定；并在現有管道運行條件下無需開挖施工，根據測試樁的歷史和當前陰極保護電位測量值，實現對管道防護層的安全預警和缺陷位置的定位。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一套埋地金屬管道陰極保護電位精確測量方法、單位長度防護層橫向絕緣電阻可靠評估方法、防護層安全預警和缺陷定位方法。本發(fā)明采用的技術方案采用基于GPRS無線通信技術的埋地金屬管道陰極保護電位無線遙測系統(tǒng)，監(jiān)控機采用固定IP的ADSL網絡通信。采用長效硫酸銅參比電極，固定埋設在測試樁旁邊，以保證每次測量結果具有相同的參考?，F場儀表采用電池供電，軟硬件采用低功耗設計，保證系統(tǒng)的可實現性和長期運行。埋地金屬管道陰極保護電位的測量由微功耗單片機實現。測試樁上的金屬片與A/ D轉換器的輸入端連接，埋地金屬管道陰極保護電位采集模塊的“地”與長效硫酸銅參比電極相連。在上述技術基礎上，本發(fā)明包含以下內容1管道陰極保護電位精確測量與儀表微功耗實現方法管道的陰極保護電位在M小時內呈現不規(guī)律的波動，其原因是多方面的，如通電點電位的變化，土壤層水分的變化、降雨等。為了精確測量對應測試樁的陰極保護電位并實現測量儀表的微功耗，采用如下方法確定N天為管道防護層健康診斷周期；電位測量儀表每天采樣M次，即每小時采樣一次，其余時間儀表處于睡眠狀態(tài)，無線通信模塊斷電；定時時間1小時到，每個管道陰極保護電位采集模塊周期采樣對應測試樁上的陰極保護電位256次(采樣周期0. 1秒)，將采樣值平均后存于內存單元廣天M小時重復上述過程M次，24小時采樣結果的均值作為當天的測量結果。N天次采樣結果的均值作為本次診斷周期的評判依據。采用這種數據采樣和處理方法，可以最大限度地逼近所在位置埋地金屬管道的陰極保護電位，消除外部因素引起的各種干擾，保證每次測量的結果具有很高的可靠性和比對性。同時，到達數據無線發(fā)送時刻后，由電位測量儀表的微處理器控制打開無線通信模塊的電源，進行無線數據傳輸，數據通信結束，重新關閉無線通信模塊的供電電源，以此實現電位測量儀表的微功耗目的。2管道防護層橫向絕緣電阻的可靠評價假定通電點距1#、2#、3#、4#……Ns測試樁的距離分別為L1, L2, L3, L4……Ln ；i為管道測試樁樁號，i = 1……N，N為距管道通電點最遠測試樁的樁號，Li為第i個測試樁距離通電點的距離，L為管道上任意一點距離通電點的距離；通電點到各個測試樁的平均衰減系數依次為α ρ α 2、α 3、α 4……α Ν，相應的通電點到各個測試樁的單位長度橫向絕緣電阻分別為R1J2^R4……Rn ；通電點到1#測試樁、1#測試樁至IJ 2#測試樁、2#測試樁到3#測試樁……N-Is測試樁到Ns測試樁的平均衰減系數分別為βρ β2、β3、β4……βΝ，相鄰測試樁之間的單位長度橫向絕緣電阻分別為Rc1VR1^KyR3i4……Rim,Ν。將第i個測試樁的陰極保護電位測量值代入極化電位衰減公式
權利要求
1. 一種埋地金屬管道防護層質量評價方法其特征在于，包括下列步驟(1)精確測量管道通電點電位，確定沿管道各個測試樁距通電點的距離L1,L2, L3, L4……Ln，測量管道沿線各個測試樁上的陰極保護電位E(Li)；其中i為管道測試樁樁號，i = 1……N，N為距管道通電點最遠測試樁的樁號，Li為第 i個測試樁距離通電點的距離，L為管道上任意一點距離通電點的距離；(2)根據E0和L1,L2, L3, L4……Ln,以及儀表的測量誤差，計算優(yōu)、良、一般、差四種管道防護層絕緣電阻等級所對應的防護層橫向絕緣電阻在不同管段的測量誤差± Mfu，其中R 取值 10000 Ω m2，5000 Ω m2，3000 Ω m2 和 1000 Ω m2 四種；(3)根據公式⑴和實測通電點電位Etl、各個測試樁的陰極保護電位E(Li)及其距通電點的距離L1, L2, L3, L4……LN，計算通電點到各個測試樁的電位衰減系數α ,；
全文摘要
本發(fā)明涉及埋地金屬管道防護層的健康狀況診斷、預警及缺陷定位方法，包括埋地金屬管道陰極保護電位精確測量方法、單位長度防護層橫向絕緣電阻可靠評估方法、防護層安全預警及缺陷定位方法、以及測量儀表微功耗的實現方法，提出一套埋地金屬管道防護層質量評價方法。
文檔編號G08C17/02GK102508019SQ20111035476
公開日2012年6月20日 申請日期2010年6月2日 優(yōu)先權日2010年6月2日
發(fā)明者林偉國, 鄭志受 申請人:北京化工大學