楊帆

西部管道甘肅輸油氣分公司

摘要：為防止長(cháng)輸天然氣埋地管道發(fā)生腐蝕，常用陰極保護技術(shù)防腐。斷電（極化）電壓對于管道陰保有效性判斷極為重要，目前國內外均缺少一種快速準確測量管道極化電壓的專(zhuān)業(yè)檢測設備。針對此問(wèn)題提出一種新型管道陰保參數檢測儀，可以實(shí)現管道極化電壓的快速檢測，并具備檢測所有管道常見(jiàn)參數的功能，方便日常管理中的管道陰保參數測量。

關(guān)鍵詞：斷電（極化）電壓；陰保參數；檢測設備

對于管道極化電壓測試，目前國內管道企業(yè)多采用管道測試塊測試管道斷電電壓；專(zhuān)業(yè)管道檢測公司使用2臺GPS同步中斷器；而國外則借助uDL數據記錄儀。方法雖各有優(yōu)劣，但均缺少一種快速準確的站場(chǎng)區域陰極保護斷電電壓測試設備。針對相關(guān)極化電壓測試儀進(jìn)行的科技查新，確定無(wú)同類(lèi)產(chǎn)品�；�于此，筆者設計研制一種新型快速管道陰保參數檢測儀器。

1  技術(shù)路線(xiàn)

研制管道陰保參數檢測儀需要解決三個(gè)問(wèn)題。

（1）實(shí)現測試數據數字顯示，并將模擬信號轉換為數字信號，數值精確至千分之一，滿(mǎn)足數值精度要求。

（2）快速捕捉測試極化電壓，需要具備捕捉100～150 ms區間電壓值的能力，以有效捕捉瞬間發(fā)生的極化電壓。

（3）便于使用，除了測試斷電電壓外，還要具備電壓、電流、電感、電阻、電容等所有陰保防腐參數檢測功能，可以替代原有設備。

1.1  數字式表頭顯示

（1）工作原理

模擬電壓信號通過(guò)變阻器分壓后，經(jīng)過(guò)模/數轉換，產(chǎn)生相應的數字量并經(jīng)過(guò)其輸出通道傳送給芯片出口，芯片把接收到的數字量經(jīng)過(guò)數據處理，產(chǎn)生正確的7段數碼管的顯示段碼傳送給四位led，同時(shí)它還通過(guò)其四位i/o口p2.0、p2.1、p2.2、p2.3產(chǎn)生位選信號控制數碼管的亮滅，從而實(shí)現四位顯示即0.001 V的目的。

（2）電路設計

電路由4個(gè)部分組成：a/d轉換電路、單片機系統、led顯示系統、測量電壓輸入電路。電路設計框圖見(jiàn)圖 1。

圖 1  電路設計框圖

經(jīng)過(guò)現場(chǎng)測試，其電壓顯示可以達到0.001 V（圖 2），滿(mǎn)足測試要求。

圖 2  表頭電壓顯示

1.2  控制系統實(shí)現快速測試

采用延遲控制器控制時(shí)間，利用單刀多擲開(kāi)關(guān)控制表頭、無(wú)線(xiàn)遙控控制單片切換功能。采用變壓器提供電源，以交流觸發(fā)器實(shí)現快速控制和快速測試的目的，控制系統如圖 3所示。

圖 3  控制系統框圖

據此，對極化電壓進(jìn)行測試，將測試后站場(chǎng)陰保系統恢復時(shí)間與要求時(shí)間進(jìn)行對比，結果均小于150 ms，滿(mǎn)足測試要求，可以有效捕捉瞬間發(fā)生的極化電壓。

1.3  集成電路模塊組裝實(shí)現多參數檢測

將設計電路做成集成電路，以模塊組裝完成多通道管道陰保參數檢測儀（圖 4），并用樹(shù)脂封裝，實(shí)現防爆效果。為防止測試儀電壓值波動(dòng)，干擾測試效果，采取下列措施減小或消除干擾。①儀表供電與感性負載供電分開(kāi)；②在感性負載的控制接點(diǎn)并聯(lián)RC火花吸收電路。通過(guò)改進(jìn)后，連續進(jìn)行電位監測，儀表顯示電壓值已無(wú)波動(dòng)。

圖4 集成電路圖

2  使用效果

邀請專(zhuān)業(yè)檢測單位對完成后的產(chǎn)品實(shí)物（圖 5）進(jìn)行站場(chǎng)極化電壓現場(chǎng)測試實(shí)驗，效果良好，結果見(jiàn)圖 6。

圖5 管道多功能陰保參數檢測儀

圖 6 現場(chǎng)試驗記錄

該多功能陰保參數檢測儀同時(shí)具備電壓、電流、電感、電阻、電容等所有陰保防腐參數檢測功能，可以廣泛用于站場(chǎng)區域陰極保護斷電電位測試。

作者：楊帆，女，1984年生，助理工程師�，F在西部管道甘肅輸油氣分公司管道科從事管道完整性管理工作。

《管道保護》2018年第1期（總第38期）