楊帆

西部管道甘肅輸油氣分公司

摘要：為防止長輸天然氣埋地管道發(fā)生腐蝕，常用陰極保護(hù)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(nèi)外均缺少一種快速準(zhǔn)確測量管道極化電壓的專業(yè)檢測設(shè)備。針對此問題提出一種新型管道陰保參數(shù)檢測儀，可以實(shí)現(xiàn)管道極化電壓的快速檢測，并具備檢測所有管道常見參數(shù)的功能，方便日常管理中的管道陰保參數(shù)測量。

關(guān)鍵詞：斷電（極化）電壓；陰保參數(shù)；檢測設(shè)備

對于管道極化電壓測試，目前國內(nèi)管道企業(yè)多采用管道測試塊測試管道斷電電壓；專業(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(shù)據(jù)記錄儀。方法雖各有優(yōu)劣，但均缺少一種快速準(zhǔn)確的站場區(qū)域陰極保護(hù)斷電電壓測試設(shè)備。針對相關(guān)極化電壓測試儀進(jìn)行的科技查新，確定無同類產(chǎn)品�；�于此，筆者設(shè)計(jì)研制一種新型快速管道陰保參數(shù)檢測儀器。

1  技術(shù)路線

研制管道陰保參數(shù)檢測儀需要解決三個(gè)問題。

（1）實(shí)現(xiàn)測試數(shù)據(jù)數(shù)字顯示，并將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，數(shù)值精確至千分之一，滿足數(shù)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(qū)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(shù)檢測功能，可以替代原有設(shè)備。

1.1  數(shù)字式表頭顯示

（1）工作原理

模擬電壓信號通過變阻器分壓后，經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字量并經(jīng)過其輸出通道傳送給芯片出口，芯片把接收到的數(shù)字量經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生正確的7段數(shù)碼管的顯示段碼傳送給四位led，同時(shí)它還通過其四位i/o口p2.0、p2.1、p2.2、p2.3產(chǎn)生位選信號控制數(shù)碼管的亮滅，從而實(shí)現(xiàn)四位顯示即0.001 V的目的。

（2）電路設(shè)計(jì)

電路由4個(gè)部分組成：a/d轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)系統(tǒng)、led顯示系統(tǒng)、測量電壓輸入電路。電路設(shè)計(jì)框圖見圖 1。

圖 1  電路設(shè)計(jì)框圖

經(jīng)過現(xiàn)場測試，其電壓顯示可以達(dá)到0.001 V（圖 2），滿足測試要求。

圖 2  表頭電壓顯示

1.2  控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)快速測試

采用延遲控制器控制時(shí)間，利用單刀多擲開關(guān)控制表頭、無線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(xiàn)快速控制和快速測試的目的，控制系統(tǒng)如圖 3所示。

圖 3  控制系統(tǒng)框圖

據(jù)此，對極化電壓進(jìn)行測試，將測試后站場陰保系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)間與要求時(shí)間進(jìn)行對比，結(jié)果均小于150 ms，滿足測試要求，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(xiàn)多參數(shù)檢測

將設(shè)計(jì)電路做成集成電路，以模塊組裝完成多通道管道陰保參數(shù)檢測儀（圖 4），并用樹脂封裝，實(shí)現(xiàn)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(fù)載供電分開；②在感性負(fù)載的控制接點(diǎn)并聯(lián)RC火花吸收電路。通過改進(jìn)后，連續(xù)進(jìn)行電位監(jiān)測，儀表顯示電壓值已無波動(dòng)。

圖4 集成電路圖

2  使用效果

邀請專業(yè)檢測單位對完成后的產(chǎn)品實(shí)物（圖 5）進(jìn)行站場極化電壓現(xiàn)場測試實(shí)驗(yàn)，效果良好，結(jié)果見圖 6。

圖5 管道多功能陰保參數(shù)檢測儀

圖 6 現(xiàn)場試驗(yàn)記錄

該多功能陰保參數(shù)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(shù)檢測功能，可以廣泛用于站場區(qū)域陰極保護(hù)斷電電位測試。

作者：楊帆，女，1984年生，助理工程師�，F(xiàn)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(hù)》2018年第1期（總第38期）