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油气管线腐蚀监测

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阴极保护无线监测网络
信息来源:武汉科思特仪器股份有限公司 发布时间:2017-09-27 13:33:54 浏览次数:

 1. 引言

    阴极保护是对金属管网、储油储气罐的安全服役运行是非常重要的,无论是输水、输油和输气管线,一般均需要采用外加电流或者牺牲阳极进行保护,并必须确保保护电位在全寿命期均符合设计要求。对于外加电流的阴极保护系统,整流器或恒电位仪的输出电压、输出电流也必须始终受到监控,以确保设备不会因为意外而造成被保护管线的严重伤害;此外对于高阻体系,新的标准还要求通过瞬间断电法来测量管线的真实保护电位,对要外电场干扰严重的区域,还必须对杂散电流进行准确测量。
  为此,我们开发了一套具有无线传送功能的阴极保护参量的实时监测系统,并已在沈阳大伙房输水管线、珠海高栏港码头、兰州石化、长庆油田榆林采气厂得到很好的应用。该系统用于监测管线的保护电位,整流器的输出电压、输出电流,或者牺牲阳极的输出电位,输出电流等,同时还可以监测土壤中的杂散电流的频率、幅值和直流分量等,所有数据均可以通过GSM无线网络上传到中央监控系统,并以图形化方式显示各状态参量,为业主提供准确管线保护状态。

2. 远程监控系统

阴极保护远程监控系统由CST600RTURemote Test Unit)数据采集器和CST610DTU(Data Transceiver Unit)数据收发器和CathMonitor中央监控软件组成,它将采集的数据通过GPRS/SMS无线通讯方式传送到INTERNET网上的数据服务器,数据服务器负责对数据的存储和分析,同时提供客户端基于浏览器的前台应用程序,以便于用户查询整流器输出电压,输出电流和保护电位变化。用户通过应用程序提供的列表和图形方式,可以直观的观察到电位变化的情况,极大的方便了用户对阴极保护设备运行状态的掌握,也便于数据的积累和管理,避免人员的更换导致工作的不延续。
1. 阴极保护多参数监测系统框图

3. 沈阳大伙房钢筋混凝土腐蚀监测系统

阴极保护技术(CP)是广泛应用到各种金属构筑物的防腐蚀方法之一,但目前CP的保护电位和金属腐蚀监测数据的获取大多仍采用人工定期录取方式,需要大量的人力物力,因而发展网络化远程监测系统成为了一种必然。
恒电量法是一种断电松弛技术,其测量是在没有任何净电流通过的开路条件下进行的,所以不受溶液介质的电阻影响,适合于在高阻特别是混凝土介质中的快速腐蚀速率测量;同时,由于电位的衰变是双电层中贮存的注入电荷因腐蚀反应消耗所致,所以不存在所谓的法拉第电流和双电层充电电流的竞争,因而双电层电容Cdl不干扰测量过程;此外,恒电量测量的过程很短,所以对测试系统扰动小,重现性(特别是极化电阻Rp的重现性)很好。
沈阳大伙房输水管线钢筋腐蚀监测项目拟根据业主要求,采用基于GSM无线网络来组建远程阴极保护参量监测系统。系统由CST660恒电量腐蚀监测单元、CST610无线数据收发器和CPMonitor监控中心(软件)组成,监控中心采用Browser/Server模式,确保授权用户能通过Internet网络对监测数据实施远程访问,该系统不仅可监测试样和钢筋匝的保护电位,还可以直接测量钢筋试样的腐蚀速率,并具有外部接口,用于读取ECI混凝土钢筋监测器的测量数据,所有数据和测量参数均可以通过GSM移动网络上传到远程服务器中,实现测量数据或曲线的远程浏览和监测设备远程控制。

2. CST610无线数据收发器
腐蚀监测终端安装在不同测试地点,每台腐蚀监测终端含一个GSM收发器,一个腐蚀监测传感器,传感器包括恒库仑探头和ECI-1探头两部分。数据通过监测终端的GSM收发器传送到监控中心。监控中心由一台PC机和一台CST610接收器组成,监控操作由中央监控软件控制。监测终端的GSM收发器及监控中心CST610接收器均带一张SIM卡。用户可在监控中心对腐蚀监测终端进行数据读取或参数设置等操作。监控中心的系统组成如图3

3. 采用GSM数据收发器与中央监控系统组建的混凝土钢筋腐蚀监测系统

钢筋锈蚀传感器以及氧化锰参比电极如图4,该混凝土试块将埋入与输水管线处于同一底层的土壤中,用于检测土壤对混凝土中钢筋的锈蚀情况。所有监测装置均安装在窖井内(图5)。

4. 钢筋锈蚀检测传感器
5. 腐蚀监测窖井
监测软件输出结果如图15. 其中图形菜单主要包含图形输出、图形属性和图形显示设置三大模块。图形输出包括:图片保存、图片打印;而图形属性主要是对不同图形格式的具体细节进行相关设置,如作图模式、线条颜色、XY轴范围、Y轴小数位数等。图形显示设置是让用户自主选择需要查看那些数据所产生的图形,在概述中提到一共可以显示11种数据~时间趋势图,通过图形显示,用户可以选择同时显示14个数据图。

图6. 实时显示的阴极保护监测数据及图形

通过“图形”主菜单中的图形菜单或者在图形界面上点击右键,也可中工具栏上的“图形”按钮来显示不同数据随时间的变化趋势图。通过“图形输出”®“图片保存”可以将图形保存为指定格式的图形,也可以打印。

4. 兰州石化和珠海高栏港码头阴极保护监测

阴极保护监测系统已在珠海高栏港码头和兰州石化的多套装置使用,两地一共安装了60多套阴极保护监测器和无线数据收发器,如图7为无线阴极保护监测系统框图,用于实现全自动无人值守下的阴极保护参数测量。

7. 珠海高栏港阴极保护远程监测系统的安装现场

5. CST阴极保护无线监测系统技术指标:

1) 采集器技术指标

设备采用GPRS/GSM无线通讯方式,由太阳能电极板供电,采用充电电池蓄电,利用低功耗技术完成GPRS通讯,实现远程无人值守状态下的阴极保护系统的状态参数的监控。

a) 采用IP-66防水防潮机箱,允许室外工作;
b) 保护电位采样范围:+2.500-2.500V
c) 电位精度达到:±2mV
d) 设备自带日历时钟,支持时钟掉电保护;
e) 可采用太阳能电池,适用充满电后系统能工作7~10天;

2) 阴极保护监测软件主要功能

中央监控系统运行在服务器上,服务器端软件为B/S结构,客户端采用基于Web方式进行数据库访问,授权用户无论何时何地均可以通过Internet网络来显示、编辑或下载监测数据,高级用户还可以修改测量参数等。
软件的主要功能包括:检测器管理、用户注册、参数设置、登录系统。

8. 珠海高栏港阴极保护监测中央监控软件界面截图

                   

9. 监控软件添加数据采集器(左)及数据采集器设置窗口(右)



 

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