1．項(xiàng)目概況

天然氣管道與高鐵、高壓輸電線路長(zhǎng)距離并行或交叉處，存在雜散電流干擾，影響管道陰極保護(hù)系統(tǒng)，而且部分干擾為動(dòng)態(tài)干擾，需進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)分析，為進(jìn)一步確定電磁防護(hù)方案提供數(shù)據(jù)支撐。

目前，公司按計(jì)劃定期維護(hù)陰保設(shè)備裝置、每月人工全面測(cè)試采集一次管線通電電位分析管道陰極保護(hù)運(yùn)行狀態(tài)。管道陰極保護(hù)系統(tǒng)各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)如掌握不及時(shí)、不全面，將無(wú)法分析管道陰極保護(hù)系統(tǒng)真實(shí)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行情況。

為全面準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)管道陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行各項(xiàng)參數(shù)，按照電位測(cè)試智能化、實(shí)時(shí)化監(jiān)測(cè)思路，計(jì)劃安裝35 套智能電位測(cè)試樁，部分管段陰極保護(hù)效果實(shí)施智能監(jiān)測(cè)，分析管道陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行情況，檢測(cè)在役管道交直流干擾程度，提供電磁防護(hù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)驗(yàn)證采取電磁防護(hù)的管段排流效果。

2.1陰極保護(hù)的意義

陰極保護(hù)是通過(guò)給被保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)施加一個(gè)外加電流，使金屬結(jié)構(gòu)成為陰極而進(jìn)行腐蝕防護(hù)的技術(shù)。天然氣管道通過(guò)3PE防腐層和外加電流陰極保護(hù)，極大地延長(zhǎng)了管道的使用壽命，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)還降低了管道被腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，具有重大的社會(huì)效益。

長(zhǎng)輸管線分布區(qū)域廣、地形復(fù)雜，目前管道陰極保護(hù)系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)采用人工測(cè)量管道電位方式，存在測(cè)試數(shù)據(jù)不連續(xù)、周期長(zhǎng)、成本高和不能及時(shí)準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)陰保系統(tǒng)異常等局限性。

2.3管道電位智能監(jiān)測(cè)的優(yōu)勢(shì)

管道電位智能監(jiān)測(cè)是利用測(cè)試樁處布置的采集儀，配合長(zhǎng)效參比、極化試片等埋地裝置，將長(zhǎng)輸管道的陰極保護(hù)的通/斷電電位、自然電位、交流電流、交流電壓等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、展示、統(tǒng)計(jì)、分析等。對(duì)于無(wú)干擾源的部位，通過(guò)采集的數(shù)據(jù)，分析陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行情況，同時(shí)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)新干擾源的存在和干擾程度，從而起到主動(dòng)監(jiān)測(cè)的作用。對(duì)于已知的干擾部位，能夠有效檢測(cè)雜散電流的干擾情況，為治理提供大量數(shù)據(jù)依據(jù)。對(duì)于排流后的效果也可以進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。

管道電位智能監(jiān)測(cè)已在國(guó)家管網(wǎng)部分主干線上成功應(yīng)用，能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)人工采集管道陰極保護(hù)電位數(shù)據(jù)的不足，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的全天候?qū)崟r(shí)采集，對(duì)未達(dá)標(biāo)數(shù)據(jù)的智能報(bào)警，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題。

隨著智慧管道的發(fā)展，智能測(cè)試樁作為物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)時(shí)代的新興產(chǎn)物，使陰極保護(hù)數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化、實(shí)時(shí)化、可視化，極大地提高了陰極保護(hù)工程和管道檢測(cè)工程的工作效率和安全性。管道電位智能監(jiān)測(cè)的實(shí)施能夠解決人工測(cè)量數(shù)據(jù)不連續(xù)、周期長(zhǎng)、成本高的問(wèn)題，有效杜絕人為測(cè)量誤差，減少人員投入，提高日常運(yùn)行管理工作效率和管理水平,對(duì)管道陰極保護(hù)狀況實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)分析,及時(shí)解決存在的問(wèn)題﹐能夠有效減少管線腐蝕事件的發(fā)生，保障管道安全。

河南邦信防腐管道電位智能測(cè)試樁原理如下圖所示：

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原理圖說(shuō)明:

電源管理單元:采用直流供電，如果采用其它電源供電需要將電

轉(zhuǎn)換為需要的電壓;每個(gè)單元需要的電壓不一樣，由電源管理單元理。

輸入處理單元:將采集到的數(shù)據(jù)分為直流和交流兩部分。

運(yùn)放處理單元:將輸入處理單元送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)處理為中心控制單

需要的范圍。

存貯單元:保存中心控制單元采集的數(shù)據(jù)。

無(wú)線通信單元:是連接中心控制單元和服務(wù)器中心的橋梁。中心控制單元含:

(1）處理輸入數(shù)據(jù)

(2）控制電源管理單元

(3）和無(wú)線通信單元的數(shù)據(jù)交換

(4）定時(shí)往服務(wù)器中心傳數(shù)據(jù)。

采用低功耗運(yùn)行模式，平時(shí)處于睡眠狀態(tài)，電流達(dá)到微安級(jí)，以呆證設(shè)備在電池供電的情況下能運(yùn)行的時(shí)間更長(zhǎng)，通過(guò)設(shè)定的時(shí)間，定時(shí)喚醒并采集管道上的電位傳往服務(wù)器中心，能夠采集管道上的正常電位和干擾電壓，并且在采集管道電位時(shí)能夠?yàn)V除干擾電壓，取到正確的管道電位。

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河南邦信防腐管道電位智能測(cè)試樁安裝示意圖

測(cè)試樁極化試片是用于測(cè)量埋地管線陰極保護(hù)極化電位和交/直流干擾電位的產(chǎn)品。包含參比電極、極化試片、電纜等部件，可實(shí)現(xiàn)管道通電電位、極化電位、交流電壓的測(cè)量，具有抗雜散電流能力強(qiáng)、服役壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。技術(shù)參數(shù)如下:

技術(shù)指標(biāo)如下：

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極化試片安裝示意圖

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河南邦信防腐管道電位智能測(cè)試樁安裝流程

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管道電位智能測(cè)試樁安裝步驟如下：

第一步:電位測(cè)量

使用已校準(zhǔn)好的便攜式參比電極（硫酸銅參比）測(cè)量原測(cè)試樁處管道通電電位，并做好記錄。

第二步:原測(cè)試樁開挖

開挖原有的電位測(cè)試樁，至測(cè)試樁底部，并露出測(cè)試樁底部的穿線孔。開挖時(shí)應(yīng)避免傷及原有測(cè)試線纜，如開挖時(shí)不小心傷到原有測(cè)試電纜，應(yīng)使用環(huán)氧樹脂、玻璃絲布、絕緣膠帶等對(duì)電纜傷口進(jìn)行防腐處理。

第三步:安裝測(cè)試引線

使用不小于10mm2的測(cè)試電纜從原電位測(cè)試樁底部穿線孔引線至原電位測(cè)試樁接線板處，引線端頭使用銅鼻子壓緊固定，銅鼻子通過(guò)接線板處的跨接片與原管道測(cè)試線進(jìn)行連接。測(cè)試引線的另一端應(yīng)留有足夠長(zhǎng)度，保證與智能測(cè)試樁進(jìn)行連接。測(cè)試引線埋地深度不小于0.8m,引線上方應(yīng)進(jìn)行鋪沙蓋磚處理。測(cè)試引線兩端應(yīng)使用標(biāo)識(shí)標(biāo)牌對(duì)線纜進(jìn)行標(biāo)記。

第四步:智能測(cè)試樁基坑開挖

在原測(cè)試樁附近合適地點(diǎn)開挖基坑，基坑深度宜與管道同深，最小深度不小于1米。開挖時(shí)應(yīng)依據(jù)《建筑施工土石方工程安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ/T 180-2009）中對(duì)基坑開挖放坡系數(shù)的規(guī)定嚴(yán)格進(jìn)行放坡處理。

第五步:土壤參比管安裝

土壤參比管是管道陰極保護(hù)電位測(cè)量裝置，它能有效的消除由于存在土壤IR降、雜散電流等因素所引起的電位測(cè)量誤差，實(shí)現(xiàn)管道電位的準(zhǔn)確檢測(cè)。土壤參比管主要由管體、參比電極、電流試片、極化試片和自腐蝕試片等組成。

土壤參比管示意圖:

河南邦信防腐土壤參比管安裝步驟如下:

1、長(zhǎng)效硫酸銅參比電極浸泡長(zhǎng)效硫酸銅參比電極安裝之前需要放至純凈水中浸泡24小時(shí)。

2、土壤參比管選址開挖安放

選擇埋設(shè)土壤參比管位置，一般位于輸油氣管道一側(cè)靠近測(cè)試樁的位置，參比管主體距離輸油氣管道300mm左右。挖一個(gè)深與管道埋深一致的基坑，并使基坑一側(cè)的測(cè)試樁露出其下部的穿線孔。基坑底部墊0.1米左右的細(xì)土并壓實(shí)。將土壤參比管豎直放置在基坑內(nèi)，而后部分回填基坑，回填高度距離地表約參比管高度的一半。

3、安裝參比電極

將已經(jīng)浸泡好的參比電極用配套網(wǎng)兜套好,并用尼龍繩系好。(注意:在系尼龍繩時(shí)，參比電極電纜不得受力)打開參比管頂端螺旋蓋，

首先在參比管內(nèi)填充細(xì)土，壓實(shí)。參比管內(nèi)填充土壤的高度距離參比管底部不少于0.5～0.6米。然后將裝入網(wǎng)兜的參比電極放置參比管中，再次向參比管內(nèi)填充土壤，填充土壤的高度應(yīng)高于此時(shí)參比電極頂端0.1米左右。將參比電極電纜穿過(guò)參比管上端支撐板的穿線孔，而后向下從參比管側(cè)壁的線纜鎖緊頭處穿出即可。將尼龍繩另一端系在上端支撐板開孔處。

第七步:測(cè)試樁接線

從參比管上部側(cè)面的電纜鎖緊頭穿出的1條參比電極電纜和2條試片電纜，從測(cè)試樁下部開口處引入測(cè)試樁內(nèi)，并固定在測(cè)試樁上部接線板對(duì)應(yīng)的位置。

第八步:整理回填

確認(rèn)參比管道接線正確后，回填基坑、壓實(shí)并整理地面，蓋好螺旋蓋。填土?xí)r保證參比管豎直不變，土壤填埋高度應(yīng)保證土壤參比管頂部高出地面0.1米左右，便于后期維護(hù)以及測(cè)試。

第九步:管道電位智能測(cè)試樁附件安裝

將測(cè)試引線、參比電極線纜、3個(gè)測(cè)試試片線纜從智能測(cè)試樁底部的穿線孔引入智能測(cè)試樁的接線板處。所有線纜應(yīng)使用銅鼻子壓緊固定，所有線纜應(yīng)留有不少于10%的余量避免因測(cè)試樁沉降等原因拉斷電纜。測(cè)試樁應(yīng)避免安裝于長(zhǎng)效參比電極正上方，以免損壞參比電極。智能測(cè)試樁豎立后底部回填細(xì)土并輕踩壓實(shí)將測(cè)試樁固定。

第十步:管道電位智能測(cè)試樁安裝

將管道電位智能測(cè)試樁從智能測(cè)試樁下部的小門裝入測(cè)試樁內(nèi)部，并將管道電位智能測(cè)試樁上附帶的電纜引至智能測(cè)試樁接線板處。將管道電位智能測(cè)試樁附帶的天線安裝至測(cè)試樁頂部。

第十一步：管道電位智能測(cè)試樁接線

將管道電位智能測(cè)試樁上附帶的電纜與其他引入測(cè)試樁的電纜進(jìn)行通過(guò)接線板上的跨接片進(jìn)行跨接。

第十二步:管道電位智能測(cè)試樁調(diào)試

使用調(diào)試工裝連接管道電位智能測(cè)試樁和便攜式電腦,對(duì)管道電位智能測(cè)試樁進(jìn)行調(diào)試，查看采集儀采集電位是否準(zhǔn)確，信號(hào)質(zhì)量是否良好。采用GSM模式傳輸數(shù)據(jù)的，應(yīng)確認(rèn)采集儀端的短信號(hào)碼與服務(wù)器端的的接收器手機(jī)號(hào)碼相同。采用4G模式傳輸數(shù)據(jù)的，應(yīng)確認(rèn)采集儀端IP地址及端口號(hào)，與服務(wù)器端的IP地址及端口號(hào)相同。

第十三步:智能測(cè)試樁固定

回填土至基坑距地面0.5米，并將基坑底部夯實(shí)，避免發(fā)生沉降。

第十四步:土方回填

智能測(cè)試樁安裝完成后進(jìn)行土方回填工作?；由戏交靥钔翍?yīng)高于地面至少20cm，回填后應(yīng)保證地面平整并恢復(fù)原地貌。