本發(fā)明涉及一種陰極保護系統(tǒng)測量儀器與評價方法，具體涉及一種陰極保護系統(tǒng)極化電位測量儀及評價方法。

背景技術(shù)：

埋地管道作為油氣的傳輸載體，地面工程的重要設(shè)施之一，是連接上游資源和下游用戶的紐帶，由于管道長期埋在地下，隨著時間的推移，由于外界土壤特性及地形沉降等因素的影響，管道會發(fā)生腐蝕、穿孔和泄漏等情況，會給國家?guī)韲?yán)重的經(jīng)濟損失，管道腐蝕不僅僅會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失外，它還會引起有害物質(zhì)的泄漏，對環(huán)境造成污染，甚至還會引起突發(fā)的災(zāi)難事故，危及人身安全。對于輸送天然氣的長輸管道和集輸管網(wǎng)，管道外防腐技術(shù)的采用和施工質(zhì)量直接關(guān)系到管道的安全運行和使用壽命。由于管道穿越地區(qū)地形復(fù)雜、土壤性質(zhì)千差萬別，埋地鋼質(zhì)管道需要采取不同的外防腐措施。

陰極保護是一種控制金屬電化學(xué)腐蝕的保護方法，在陰極保護系統(tǒng)構(gòu)成的電池中，氧化反應(yīng)集中發(fā)生在陽極上，從而抑制了作為陰極的被保護金屬上的腐蝕。在埋地鋼質(zhì)管道中常用的兩種陰極保護方法為犧牲陽極保護法和外加電流陰極保護法，犧牲陽極保護法是由一種比被保護金屬電位更負(fù)性的金屬或合金與被保護的金屬電連接所構(gòu)成，在電解液中，犧牲的陽極因為比較活潑優(yōu)先溶解，釋放出電流供被保護金屬極化，實現(xiàn)保護；外加電流陰極保護法是通過外加直流電流以及輔助陽極，迫使電子流從土壤中流向被保護金屬，使被保護金屬結(jié)構(gòu)電位低于周圍環(huán)境，外加電流陰極保護法主要用于保護大型或處于高土壤電阻率土壤中的金屬結(jié)構(gòu)，如：長輸埋地管道，大型罐群等。

目前，評價埋地鋼質(zhì)管線陰極保護系統(tǒng)是否有效，是否起到了防腐蝕作用，主要用埋地鋼質(zhì)管線的極化電位來做評價，由于土壤電阻與涂層缺陷處各種電阻，IR降誤差有時高達數(shù)百上千毫伏，致使埋地管道陰極保護測量電位完全失真，影響陰極保護有效性評價的準(zhǔn)確性。

埋地鋼質(zhì)管線陰極保護系統(tǒng)極化電位的測量儀器，目前中國主要依賴國外儀器，進口儀器主要有兩部分組成——電流中斷器和電位測量儀，儀器比較笨重，價格昂貴，操作復(fù)雜、不利于單人攜帶和測量操作；并且電流中斷器和電位測量儀測量極化電位時需要時鐘同步，兩個部件依賴接收衛(wèi)星GPS信號實現(xiàn)同步，衛(wèi)星信號差或室內(nèi)往往不能夠?qū)崿F(xiàn)極化電位測量。

目前我國有幾十萬公里的埋地鋼質(zhì)管線都有陰極保護系統(tǒng)，測量陰極保護系統(tǒng)的極化電位是一項日常性的工作，普通萬用表不能夠測得極化電位，因此急需要一種輕便、操作方便、各種環(huán)境情況下都能夠準(zhǔn)確測量陰極保護系統(tǒng)極化電位的儀器。

申請公開號CN102337542A，申請公開日2011.07.19，名稱為《地埋金屬管道陰極保護系統(tǒng)檢測方法和裝置》的發(fā)明，利用地埋金屬管道陰極保護系統(tǒng)的整流器通過GPS同步信號控制電流中斷器周期性地接通或關(guān)斷整流器給地埋管道提供激勵信號，利用同步GPS電壓測量數(shù)據(jù)記錄儀測量起點和測量點之間的接通和關(guān)斷管地電壓，同時對測得的同步管地電壓進行記錄和顯示，從而得出地埋管道的陰極保護狀況。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明其目的在于公開一種陰極保護系統(tǒng)極化電位測量儀及評價方法，本發(fā)明中極化電位測量儀是將電流中斷器與測量儀表組合在了一起，通過一個測量啟動按鈕實現(xiàn)陰極保護電流中斷和測量極化電位測量儀表同時啟動測量程序，實現(xiàn)時鐘同步測量，不再依靠GPS信號實現(xiàn)電流中斷器和測量儀表的時鐘同步，并通過記錄陰極保護系統(tǒng)關(guān)閉瞬間的管道電位，消除IR降的影響，準(zhǔn)確得到管道極化電位值，從而評價陰極保護系統(tǒng)的有效性。

實現(xiàn)本發(fā)明所述陰極保護系統(tǒng)極化電位測量儀及評價方法的技術(shù)方案是：

一種陰極保護系統(tǒng)極化電位測量儀，所述極化電位測量儀內(nèi)部設(shè)有電位測量記錄模塊與電流中斷模塊，所述電位測量記錄模塊包括電位測量模塊、數(shù)據(jù)記錄模塊和延時記錄模塊，所述電流中斷模塊包括電流中斷開關(guān)，所述極化電位測量儀內(nèi)部設(shè)有芯片，所述芯片連接電位測量模塊、數(shù)據(jù)記錄模塊、延時記錄模塊、電流中斷開關(guān)控制端、顯示模塊和控制模塊，所述芯片內(nèi)部設(shè)有時鐘模塊，所述芯片通過測量觸發(fā)開關(guān)連接電源，所述電位測量模塊連接測量端口和參考電位端口，所述數(shù)據(jù)記錄模塊連接一個連接電腦的接口，所述延時記錄模塊連接延時記錄調(diào)節(jié)控制器，所述電流中斷開關(guān)兩端分別連接一個中斷端口，所述顯示模塊連接顯示板，所述控制模塊連接控制按鍵。

進一步地，所述極化電位測量儀的面板上設(shè)有顯示板、測量觸發(fā)開關(guān)和連接電腦的接口，所述顯示板兩側(cè)與下方均設(shè)有控制按鍵，所述極化電位測量儀面板上還設(shè)有參考電位端口、測量端口和兩個中斷端口，所述極化電位測量儀前端面設(shè)有延時記錄調(diào)節(jié)控制器。

進一步地，所述極化電位測量儀安裝在一個矩形箱體內(nèi)，所述箱體前端面設(shè)有攜帶把手與用于安裝延時記錄調(diào)節(jié)控制器的通孔。

一種陰極保護系統(tǒng)評價方法，所述極化電位測量儀的兩個中斷端口通過表筆連接在陰極保護系統(tǒng)與受保護地埋管線之間，形成陰極保護系統(tǒng)中的電子需要通過極化電位測量儀后流到受保護地埋管線的回路，所述極化電位測量儀的測量端口通過表筆接測試點A，所述測試點A位于陰極保護系統(tǒng)與受保護地埋管線的回路之中，測試點A靠近受保護地埋管線，所述極化電位測量儀的參考電位端口插入土地中，具體步驟如下：

1）完成接線后，按下極化電位測量儀的測量觸發(fā)開關(guān)，所述極化電位測量儀內(nèi)部電流中斷模塊與電位測量記錄模塊同時運行；

2）所述電流中斷模塊按N秒鐘開“通”陰極保護系統(tǒng)和受保護地埋管線回路，然后按M秒鐘關(guān)“斷”陰極保護系統(tǒng)和受保護地埋管線回路的方式進行周期性工作；

3）所述電位測量記錄模塊測量數(shù)據(jù)包括陰極保護系統(tǒng)給受保護地埋管線通電時A點的電位（Von值），與陰極保護系統(tǒng)5斷電瞬間A點的電位（Voff值），通過延時記錄模塊15，可在陰極保護系統(tǒng)斷電后延時60—70毫秒后測量A點的電位（Voff值）；

4）在不按鍵中斷測量情況下，將按每N+M秒鐘為一個記錄周期記錄多組A點的電位數(shù)據(jù)，并記錄存儲；

5）記錄多組A點電位數(shù)據(jù)，通過陰極保護系統(tǒng)斷電瞬間A點的電位（Voff值）評價管道極化電位，能準(zhǔn)確去除IR降的影響，準(zhǔn)確得出管道極化電位。

進一步地，所述N的值為2，所述M的值為1。

進一步地，所述電位測量記錄模塊通過飽和硫酸銅參比電極測量與記錄測試點A點電位。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述陰極保護系統(tǒng)極化電位測量儀原理圖；

圖2為本發(fā)明所述陰極保護系統(tǒng)極化電位測量儀的立體圖；

圖3為本發(fā)明所述陰極保護系統(tǒng)評價方法原理圖；

圖4為本發(fā)明所述陰極保護系統(tǒng)評價方法的接線圖；

圖5為本發(fā)明所述陰極保護系統(tǒng)評價方法測量出的數(shù)據(jù)圖。

圖中所標(biāo)各部件的名稱如下：

1、極化電位測量儀；11、芯片；111、時鐘模塊；12、電位測量記錄模塊；13、電位測量模塊；131、測量端口；132、參考電位端口；14、數(shù)據(jù)記錄模塊；141、連接電腦的接口；15、延時記錄模塊；151、延時記錄調(diào)節(jié)控制器；16、電流中斷模塊；161、電流中斷開關(guān)；162、中斷端口；17、顯示模塊；171、顯示板；18、控制模塊；181、控制按鍵；2、測量觸發(fā)開關(guān)；3、箱體；31、攜帶把手；32、通孔；4、陰極保護系統(tǒng)；5、受保護地埋管線。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例：一種陰極保護系統(tǒng)極化電位測量儀，所述極化電位測量儀1內(nèi)部設(shè)有電位測量記錄模塊12與電流中斷模塊16，所述電位測量記錄模塊12包括電位測量模塊13、數(shù)據(jù)記錄模塊14和延時記錄模塊15，所述電流中斷模塊16包括電流中斷開關(guān)161，所述極化電位測量儀1內(nèi)部設(shè)有芯片11，所述芯片11連接電位測量模塊13、數(shù)據(jù)記錄模塊14、延時記錄模塊15、電流中斷開關(guān)161控制端、顯示模塊17和控制模塊18，所述芯片11內(nèi)部設(shè)有時鐘模塊111，所述芯片11通過測量觸發(fā)開關(guān)2連接電源，所述電位測量模塊13連接測量端口131和參考電位端口132，所述數(shù)據(jù)記錄模塊14連接一個連接電腦的接口141，所述延時記錄模塊15連接延時記錄調(diào)節(jié)控制器151，所述電流中斷開關(guān)161兩端分別連接一個中斷端口162，所述顯示模塊17連接顯示板171，所述控制模塊18連接控制按鍵181，將電位測量記錄模塊12與電流中斷模塊16整合到一個儀器中，方便用戶攜帶，電位測量記錄模塊12與電流中斷模塊16共用一個芯片11，芯片11內(nèi)共用一個時鐘模塊111，保證兩個模塊運行過程中的時鐘同步，不需要添加GPS接收信號模塊，使得儀器更加輕便。

所述極化電位測量儀1的面板上設(shè)有顯示板171、測量觸發(fā)開關(guān)2和連接電腦的接口141，所述顯示板171兩側(cè)與下方均設(shè)有控制按鍵181，所述極化電位測量儀1面板上還設(shè)有參考電位端口132、測量端口131和兩個中斷端口162，所述極化電位測量儀1前端面設(shè)有延時記錄調(diào)節(jié)控制器151。

所述極化電位測量儀1安裝在一個矩形箱體3內(nèi)，所述箱體3前端面設(shè)有攜帶把手31與用于安裝延時記錄調(diào)節(jié)控制器的通孔32。

一種陰極保護系統(tǒng)評價方法，所述極化電位測量儀1的兩個中斷端口162通過表筆連接在陰極保護系統(tǒng)4與受保護地埋管線5之間，形成陰極保護系統(tǒng)4中的電子需要通過極化電位測量儀1后流到受保護地埋管線5的回路，所述極化電位測量儀1的測量端口131通過表筆接測試點A，所述測試點A位于陰極保護系統(tǒng)4與受保護地埋管線5的回路之中，測試點A靠近受保護地埋管線5，所述極化電位測量儀1的參考電位端口132插入土地中，具體步驟如下：

1）完成接線后，按下極化電位測量儀1的測量觸發(fā)開關(guān)2，所述極化電位測量儀1內(nèi)部電流中斷模塊16與電位測量記錄模塊12同時運行；

2）所述電流中斷模塊16按N秒鐘開“通”陰極保護系統(tǒng)4和受保護地埋管線5回路，然后按M秒鐘關(guān)“斷”陰極保護系統(tǒng)4和受保護地埋管線5回路的方式進行周期性工作；

3）所述電位測量記錄模塊12測量數(shù)據(jù)包括陰極保護系統(tǒng)4給受保護地埋管線5通電時A點的電位（Von值），與陰極保護系統(tǒng)4斷電瞬間A點的電位（Voff值），通過延時記錄模塊15，可在陰極保護系統(tǒng)斷電后延時60—70毫秒后測量A點的電位（Voff值）；

4）在不按鍵中斷測量情況下，將按每N+M秒鐘為一個記錄周期記錄多組A點的電位數(shù)據(jù)，并記錄存儲；

5）記錄多組A點電位數(shù)據(jù)，通過陰極保護系統(tǒng)4斷電瞬間A點的電位（Voff值）評價管道極化電位，能準(zhǔn)確去除IR降的影響，準(zhǔn)確得出管道極化電位：陰極保護系統(tǒng)4通電時，假設(shè)保護電流強度為I，A點的電位V由管道的極化電位和系統(tǒng)及土壤的等效電阻R與系統(tǒng)的電流I的乘積組成，即：管道的通電電位（Von）= 管道極化電位+ IR；當(dāng)陰極保護系統(tǒng)4斷開瞬間，陰極保護系統(tǒng)4中的電流趨于零，管道的極化電位又沒有隨時間延長而消失（約70毫秒），這時測量A點的電位即為管道的極化電位，即：管道斷電電位（Voff）=管道極化電位+IR=管道極化電位+0×R=管道極化電位+0。

所述N的值為2，所述M的值為1。

所述電位測量記錄模塊13通過飽和硫酸銅參比電極測量與記錄測試點A點電位。

本實施例的工作原理：將電流中斷器與電位測量儀表組合在一起，通過共用一塊控制芯片11，芯片11內(nèi)部設(shè)有時鐘模塊111，保證運行過程中，電流中斷模塊16與電位測量模塊12同步運行，從而去除兩個儀器中GPS信號接收模塊，保證儀器輕小便捷。

本發(fā)明的有益效果為：

1）將評價埋地管道中陰極保護系統(tǒng)中用到的電流中斷器與高精度電位測量儀表組合成一個極化電位測量儀，便于攜帶；

2）極化電位測量儀中的電位測量記錄模塊與電流中斷模塊共用一個時鐘，保證運行過程中時鐘同步，并且去除兩個儀器中GPS接收模塊，減小了儀器的重量。

在評價陰極保護系統(tǒng)有效性時，極化電位測量儀可以記錄陰極保護系統(tǒng)斷開瞬間管道的電位，通過陰極保護系統(tǒng)斷開瞬間管道的電位更能準(zhǔn)確的反應(yīng)管道極化電位。