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生腐蝕，常用陰極保護技術防腐。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業檢測設備。針對此問題提出一種新型管道陰保參數檢測儀，可以實現管道極化電壓的快速檢測，并具備檢測所有管道常見參數的功能，方便日常管理中的管道陰保參數測量。

關鍵詞：斷電（極化）電壓；陰保參數；檢測設備

對于管道極化電壓測試，目前國內管道企業多采用管道測試塊測試管道斷電電壓；專業管道檢測公司使用2臺GPS同步中斷器；而國外則借助uDL數據記錄儀。方法雖各有優劣，但均缺少一種快速準確的站場區域陰極保護斷電電壓測試設備。針對相關極化電壓測試儀進行的科技查新，確定無同類產品。基于此，筆者設計研制一種新型快速管道陰保參數檢測儀器。

1  技術路線

研制管道陰保參數檢測儀需要解決三個問題。

（1）實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

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

（2）電路設計

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

圖 1  電路設計框圖

經過現場測試，其電壓顯示可以達到0.001 V（圖 2），滿足測試要求。

圖 2  表頭電壓顯示

1.2  控制系統實現快速測試

采用延遲控制器控制時間，利用單刀多擲開關控制表頭、無線遙控控制單片切換功能。采用變壓器提供電源，以交流觸發器實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，對極化電壓進行測試，將測試后站場陰保系統恢復時間與要求時間進行對比，結果均小于150 ms，滿足測試要求，可以有效捕捉瞬間發生的極化電壓。

1.3  集成電路模塊組裝實現多參數檢測

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），并用樹脂封裝，實現防爆效果。為防止測試儀電壓值波動，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；②在感性負載的控制接點并聯RC火花吸收電路。通過改進后，連續進行電位監測，儀表顯示電壓值已無波動。

圖4 集成電路圖

2  使用效果

邀請專業檢測單位對完成后的產品實物（圖 5）進行站場極化電壓現場測試實驗，效果良好，結果見圖 6。

圖5 管道多功能陰保參數檢測儀

圖 6 現場試驗記錄

該多功能陰保參數檢測儀同時具備電壓、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。現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）