一种带有断电电位检测功能的油气管道综合检测装置的制作方法

1.本发明涉及油气管道检测领域，具体涉及一种带有断电电位检测功能的油气管道综合检测装置。


背景技术：

2.管地电位表示管道的阴极极化程度，是判断阴极保护程度和杂散电流干扰程度的重要参数。日常维护工作中主要测量的是阴极保护通电电位。然而，通电电位常包含很高ir电位降，受土壤电阻率和缺陷等众多因素影响，并不是管道真正的极化电位。为获得管道的真实极化电位，需要中断阴极保护电流后，瞬时测试不含ir降的断电电位。随着阴极保护行业水平的提高，从业者正在从过去的通电电位管理模式转向断电电位管理模式。随着我国工业高速发展，高速铁路、轨道交通、高压/特高压输电线路等基础设施大量建设，管道杂散电流干扰日趋严重。当管道上有杂散电流干扰时，由于无法中断杂散电流，无法进行管道断电电位直接测量，需使用试片断电法测量管道的断电电位。然而在标准的埋地钢制管道阴极保护参数测量方法中要求读取断电电位应在通/断电500ms内读取，而实际作业时，更倾向于断电后300ms测试。实际日常检测中，一般采用试片手动断电进行断电电位测试，其过程为：预先埋入极化试片，极化试片通过可断电线缆与管道连接，待充分极化后断开极化试片与管道的连线，采用万用表读取此刻的极化试片电位值，根据断电时间人为判断断电电位值。采用试片断电法进行断电电位测量时，需要人工断电并识别断电后等待时长，断电后断电电位的读取受测试人员的经验影响。而现场检测人员很多不具备阴极保护基础的转岗人员，无法准确识别断电后几百毫秒级别时长，难于保证断电和数据读取时间同步，导致断电电位数据误差大，给阴极保护有效性和杂散电流干扰程度的评估造成极大误差。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是提供一种带有断电电位检测功能的油气管道综合检测装置，可以减小人工取值带来的误差，消除因测量仪表和取值时间不同对断电电位读数的影响。
4.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种带有断电电位检测功能的油气管道综合检测装置，包括极化探头和综合测试仪；
5.包括极化探头和综合测试仪；
6.所述极化探头包括锥形头部、管体、第一试片、第二试片和参比电极；所述锥形头部下缘设置在所述管体的一端上，所述管体表面同侧设有两个分布设置的试片安装孔，在所述管体表面且位于两个所述试片安装孔之间设有参比电极安装槽；所述第一试片的面积大于所述第二试片的面积，且所述第一试片用于断电电位、通电电位、直流干扰电位以及直流电流密度的项目测量，所述第二试片用于交流干扰电位和交流干扰电流密度的项目测量；所述第一试片以及所述第二试片的工作面分别朝外地对应安装在两个所述试片安装孔内，且所述第一试片的工作面以及所述第二试片的工作面均与所述管体的外表面持平；所
述参比电极填充安装在所述参比电极安装槽内，且所述参比电极的外表面与所述管体的外表面持平；所述第一试片的非工作面、所述第二试片的非工作面以及所述参比电极的内表面上均焊接有测试线，所述第一试片的非工作面和所述第二试片的非工作面上还均焊接有试片引线；
7.所述综合测试仪包括信号采集电路、mcu主控电路、a/d转换电路和时钟电路；所述信号采集电路的输入端用于与待检测的油气管道的管道引线连接，所述信号采集电路的输出端分别与所述第一试片以及所述第二试片上的试片引线连接，所述信号采集电路的受控端与所述mcu主控电路的控制输出端连接；所述a/d转换电路的输入端分别与所述第一试片、所述第二试片以及所述参比电极上的测试线连接，所述a/d转换电路的输出端与所述mcu主控电路的信号输入端连接；所述时钟电路的时钟输出端与所述mcu主控电路的时钟端连接；所述信号采集电路用于在所述mcu主控电路的控制下切换所述管道引线与所述试片引线之间的通断以实现切换所述第一试片或/和所述第二试片的不同测量项目；所述a/d转换器用于通过所述测试线获取所述参比电极、所述第一试片或/和所述第二试片上的模拟信号，并将所述模拟测量信号转换为数字测量信号并输出；所述mcu主控电路用于在所述时钟电路的作用下分时段获取所述a/d转换器输出的数字测量信号，并对获取的所述数字测量信号进行分析整理，得到测量结果。
8.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
9.进一步，所述锥形头部具体为由高密度聚乙烯构成的圆锥实心体。
10.进一步，所述管体具体为圆柱形金属骨架聚乙烯复合管，所述第一试片以及所述第二试片的材质与待检测的油气管道的材质相同，且所述第一试片以及所述第二试片的形状均为弧面圆形，且所述弧面圆形的弧面直径与所述管体的直径匹配。
11.进一步，所述第一试片的面积为6.5cm2或10cm2，所述第二试片的面积为1cm2。
12.进一步，所述参比电极具体为锌材料构成的环状结构，所述参比电极安装槽具体为所述管体外表面内凹的环形槽。
13.进一步，所述管体内部灌装填充有绝缘密封材料。
14.进一步，所述管体的另一端上连接有延长管，所述延长管上设有手持柄，所述延长管的端部设有尾部封端，所述第一试片的非工作面、所述第二试片的非工作面以及所述参比电极的内表面上焊接的测试线均穿过所述管体以及所述延长管并伸出至所述尾部封端外。
15.进一步，还包括接线头，所述第一试片的非工作面、所述第二试片的非工作面以及所述参比电极的内表面上焊接的测试线均连接在所述接线头上。
16.进一步，所述综合测试仪还包括数据存储器、lcd显示器以及按键电路，所述数据存储器、所述lcd显示器以及所述按键电路均与所述mcu主控电路电连接。
17.进一步，所述极化探头配设有钻孔器。
18.本发明的有益效果是：本发明一种带有断电电位检测功能的油气管道综合检测装置用于埋地管道断电电位测试、阴极保护有效性测试、杂散电流干扰监测等，将不同测试功能试片及参比电极集成于探杖式极化探头，测试装置内置程序控制通断电周期、测试频率、采集时长、试片选择等参数；实现油气管道断电电位的高效率、高精度、高适用性测试；该装置兼具通电电位测试功能，即便在杂散电流干扰区，仍然可以测量出管道有效的极化水平，
可增设配置远端通讯和传输功能；本发明通过极化探头，无需开挖埋片即可快速、精确测量管道阴极保护断电电位；此外，本发明装置操作简便，有利于一线员工的使用，可用于阴极保护系统的日常维护。
附图说明
19.图1为本发明一种带有断电电位检测功能的油气管道综合检测装置中极化探头的一种结构示意图；
20.图2为本发明一种带有断电电位检测功能的油气管道综合检测装置中极化探头的另一种结构示意图；
21.图3为钻孔器的结构示意图；
22.图4为本发明一种带有断电电位检测功能的油气管道综合检测装置的电路框图。
23.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
24.1、锥形头部，2、管体，3、第一试片，4、第二试片，5、参比电极，6、测试线，7、尾部封端，8、接线头，9、延长管，10、手持柄，11、筒体，12、第一手柄，13、齿形尖端，14、第二手柄，15、螺旋钻头。
具体实施方式
25.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
26.一种带有断电电位检测功能的油气管道综合检测装置，包括极化探头和综合测试仪。
27.如图1所示，所述极化探头包括锥形头部1、管体2、第一试片3、第二试片4和参比电极5；所述锥形头部1下缘设置在所述管体2的一端上，所述管体2表面同侧设有两个分布设置的试片安装孔，在所述管体2表面且位于两个所述试片安装孔之间设有参比电极安装槽；所述第一试片3的面积大于所述第二试片4的面积，且所述第一试片3用于断电电位、通电电位、直流干扰电位以及直流电流密度的项目测量，所述第二试片4用于交流干扰电位和交流干扰电流密度的项目测量；所述第一试片3以及所述第二试片4的工作面分别朝外地对应安装在两个所述试片安装孔内，且所述第一试片3的工作面以及所述第二试片4的工作面均与所述管体2的外表面持平；所述参比电极5填充安装在所述参比电极安装槽内，且所述参比电极5的外表面与所述管体2的外表面持平；所述第一试片3的非工作面、所述第二试片4的非工作面以及所述参比电极5的内表面上均焊接有测试线6，所述第一试片3的非工作面和所述第二试片4的非工作面上还均焊接有试片引线；所述管体2的端部设有尾部封端7，所述第一试片3的非工作面、所述第二试片4的非工作面以及所述参比电极5的内表面上焊接的测试线6均穿过所述管体2并伸出至所述尾部封端7外；所述第一试片3的非工作面、所述第二试片4的非工作面以及所述参比电极5的内表面上焊接的测试线6均连接在接线头8上；其中，接线头8具体可以是航空插头。
28.图1所示的极化探头是一种通用型极化探头，在其他实施例中，极化探头还可以是如图2所示的结构。图2所示的极化探头是一种探杖型极化探头，其中：锥形头部1为圆锥状高密度聚乙烯实心体。管体2为圆柱形金属骨架聚乙烯复合管，紧邻锥形头部1下缘。第一试
片3和第二试片4均为弧面圆形，弧面直径与管体2的直径一致，并均与待检测的油气管道采用同种材质；第一试片3面积为6.5cm2或10cm2，用于断电电位、通电电位、直流干扰电位、直流电流密度测量；第二试片4的面积为1cm2，用于交流干扰电位和交流干扰电流密度测量；所述第一试片3以及所述第二试片4的工作面分别朝外地对应安装在两个所述试片安装孔内，且所述第一试片3的工作面以及所述第二试片4的工作面均与所述管体2的外表面持平。所述参比电极5为环状结构，所述参比电极安装槽具体为所述管体2外表面内凹的环形槽；具体的，参比电极5为环状，采用高纯锌环，置于管体2中间，参比电极环绕处的管体2直径略小，以使参比电极5外表面和管体2外表面持平。
29.在本发明中，试片(第一试片或第二试片)与待检测的油气管道连接，测试时，试片与参比电极之间的电位就代表油气管道与参比电极之间电位，试片面积和电阻均已知，由电位可获得通过相应电流密度。
30.所述管体2的另一端上连接有延长管9，延长管9采用与管体2相同材质，用于延长极化探头。所述延长管9上设有手持柄10，手持柄10可以采用高分子材料，也可以采用不锈钢材料，用于极化探头伸入地下后平衡及便于取出。所述延长管9的端部设有尾部封端7，所述第一试片3的非工作面、所述第二试片4的非工作面以及所述参比电极5的内表面上焊接的测试线6均穿过所述管体2以及所述延长管9并伸出至所述尾部封端7外后连接接线头8；其中，接线头8具体可以是航空插头。管体2内部灌装环氧树脂或其他绝缘密封材料以固定各部件并实现防潮防腐。
31.本发明中的所述极化探头配设有钻孔器。所述钻孔器的结构如图3所示，包括筒体11，所述筒体11的端部设有第一手柄12，所述筒体11的内部活塞式的设有齿形尖端13，所述齿形尖端13的一端设有第二手柄14，所述齿形尖端13的另一端设有螺旋钻头15。通过钻孔器在适合埋设极化探头的位置进行预钻孔，之后将极化探头直接插入孔内即可，然后将所述第一试片3和所述第二试片4上的试片引线与待检测的油气管道的管道引线连接，以使试片获得与待检测的油气管道相同的极化状态。
32.图4为本发明一种带有断电电位检测功能的油气管道综合检测装置中综合测试仪的结构框图。所述综合测试仪包括信号采集电路、mcu主控电路、a/d转换电路和时钟电路；所述信号采集电路的输入端用于与待检测的油气管道的管道引线连接，所述信号采集电路的输出端分别与所述第一试片以及所述第二试片上的试片引线连接，所述信号采集电路的受控端与所述mcu主控电路的控制输出端连接；所述a/d转换电路的输入端分别与所述第一试片、所述第二试片以及所述参比电极上的测试线连接，所述a/d转换电路的输出端与所述mcu主控电路的信号输入端连接；所述时钟电路的时钟输出端与所述mcu主控电路的时钟端连接；所述信号采集电路用于在所述mcu主控电路的控制下切换所述管道引线与所述试片引线之间的通断以实现切换所述第一试片或/和所述第二试片的不同测量项目；所述a/d转换器用于通过所述测试线获取所述参比电极、所述第一试片或/和所述第二试片上的模拟信号，并将所述模拟测量信号转换为数字测量信号并输出；所述mcu主控电路用于在所述时钟电路的作用下分时段获取所述a/d转换器输出的数字测量信号，并对获取的所述数字测量信号进行分析整理，得到测量结果。
33.信号采集电路内设置有继电器，可以实现通断功能，同时信号采集电路设置有电子通路可以实现信号切换。
34.所述综合测试仪还包括数据存储器、lcd显示器、按键电路以及usb通讯电路，所述数据存储器、所述lcd显示器、所述按键电路以及所述usb通讯电路均与所述mcu主控电路电连接。
35.按键电路控制参数输入、功能选择、启停测量。数据存储电路负责收集存储数据。lcd显示单元负责人机交互。usb通讯电路负责将数据发送给pc机。通过mcu主控电路切换管道引线与试片引线的导通，并对信号进行采集。采集的模拟信号发送给a\d转换电路，输出数字信号。mcu主控根据内部定时器分时段采集a\d转换器输出的数字信号。从而得到电位测量值。mcu主控对数据分析、整理发送至数据存储单元和lcd显示单元。
36.在本发明提供的一种带有断电电位检测功能的油气管道综合检测装置中，通过钻孔器预钻孔及极化探头设计，无需开挖埋片即可快捷、精确测量管道的断电电位；即便管道存在杂散电流干扰或排流系统时，仍然可以测量出管道的断电电位，进而评估阴极保护的有效性或干扰程度；结构紧凑和操作控制简便，无需安装gps同步电流中断器，无需专业人员操作，可在一线员工推广，用于阴极保护系统的日常维护。
37.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种带有断电电位检测功能的油气管道综合检测装置，其特征在于：包括极化探头和综合测试仪；所述极化探头包括锥形头部、管体、第一试片、第二试片和参比电极；所述锥形头部下缘设置在所述管体的一端上，所述管体表面同侧设有两个分布设置的试片安装孔，在所述管体表面且位于两个所述试片安装孔之间设有参比电极安装槽；所述第一试片的面积大于所述第二试片的面积，且所述第一试片用于断电电位、通电电位、直流干扰电位以及直流电流密度的项目测量，所述第二试片用于交流干扰电位和交流干扰电流密度的项目测量；所述第一试片以及所述第二试片的工作面分别朝外地对应安装在两个所述试片安装孔内，且所述第一试片的工作面以及所述第二试片的工作面均与所述管体的外表面持平；所述参比电极填充安装在所述参比电极安装槽内，且所述参比电极的外表面与所述管体的外表面持平；所述第一试片的非工作面、所述第二试片的非工作面以及所述参比电极的内表面上均焊接有测试线，所述第一试片的非工作面和所述第二试片的非工作面上还均焊接有试片引线；所述综合测试仪包括信号采集电路、mcu主控电路、a/d转换电路和时钟电路；所述信号采集电路的输入端用于与待检测的油气管道的管道引线连接，所述信号采集电路的输出端分别与所述第一试片以及所述第二试片上的试片引线连接，所述信号采集电路的受控端与所述mcu主控电路的控制输出端连接；所述a/d转换电路的输入端分别与所述第一试片、所述第二试片以及所述参比电极上的测试线连接，所述a/d转换电路的输出端与所述mcu主控电路的信号输入端连接；所述时钟电路的时钟输出端与所述mcu主控电路的时钟端连接；所述信号采集电路用于在所述mcu主控电路的控制下切换所述管道引线与所述试片引线之间的通断以实现切换所述第一试片或/和所述第二试片的不同测量项目；所述a/d转换器用于通过所述测试线获取所述参比电极、所述第一试片或/和所述第二试片上的模拟信号，并将所述模拟测量信号转换为数字测量信号并输出；所述mcu主控电路用于在所述时钟电路的作用下分时段获取所述a/d转换器输出的数字测量信号，并对获取的所述数字测量信号进行分析整理，得到测量结果。2.根据权利要求1所述的带有断电电位检测功能的油气管道综合检测装置，其特征在于：所述锥形头部具体为由高密度聚乙烯构成的圆锥实心体。3.根据权利要求1所述的带有断电电位检测功能的油气管道综合检测装置，其特征在于：所述管体具体为圆柱形金属骨架聚乙烯复合管，所述第一试片以及所述第二试片的材质与待检测的油气管道的材质相同，且所述第一试片以及所述第二试片的形状均为弧面圆形，且所述弧面圆形的弧面直径与所述管体的直径匹配。4.根据权利要求3所述的带有断电电位检测功能的油气管道综合检测装置，其特征在于：所述第一试片的面积为6.5cm2或10cm2，所述第二试片的面积为1cm2。5.根据权利要求3所述的带有断电电位检测功能的油气管道综合检测装置，其特征在于：所述参比电极具体为锌材料构成的环状结构，所述参比电极安装槽具体为所述管体外表面内凹的环形槽。6.根据权利要求1所述的带有断电电位检测功能的油气管道综合检测装置，其特征在于：所述管体内部灌装填充有绝缘密封材料。7.根据权利要求1至6任一项所述的带有断电电位检测功能的油气管道综合检测装置，
其特征在于：所述管体的另一端上连接有延长管，所述延长管上设有手持柄，所述延长管的端部设有尾部封端，所述第一试片的非工作面、所述第二试片的非工作面以及所述参比电极的内表面上焊接的测试线均穿过所述管体以及所述延长管并伸出至所述尾部封端外。8.根据权利要求7所述的带有断电电位检测功能的油气管道综合检测装置，其特征在于：还包括接线头，所述第一试片的非工作面、所述第二试片的非工作面以及所述参比电极的内表面上焊接的测试线均连接在所述接线头上。9.根据权利要求1至6任一项所述的带有断电电位检测功能的油气管道综合检测装置，其特征在于：所述综合测试仪还包括数据存储器、lcd显示器以及按键电路，所述数据存储器、所述lcd显示器以及所述按键电路均与所述mcu主控电路电连接。10.根据权利要求1至6任一项所述的带有断电电位检测功能的油气管道综合检测装置，其特征在于：所述极化探头配设有钻孔器。

技术总结
本发明涉及一种带有断电电位检测功能的油气管道综合检测装置，包括极化探头和综合测试仪；极化探头包括锥形头部、管体、第一试片、第二试片和参比电极；综合测试仪包括信号采集电路、A/D转换电路、MCU主控电路和时钟电路；信号采集电路用于在MCU主控电路的控制下切换管道引线和测试线的通断以实现切换第一试片或/和第二试片的不同测量项目，并通过测试线采集第一试片或/和第二试片上的模拟测量信号。本发明装置兼具通电电位测试功能，即便在杂散电流干扰区，仍然可以测量出管道有效的极化水平，可增设配置远端通讯和传输功能；本发明通过极化探头，无需开挖埋片即可快速、精确测量管道阴极保护断电电位。管道阴极保护断电电位。管道阴极保护断电电位。


技术研发人员：王萌萌 彭云超 曹旦夫 淦邦 张亮 孟繁兴 汤荣 雍信实 马凯军 齐峰 史振龙 王池 吴杰
受保护的技术使用者：国家管网集团东部原油储运有限公司 徐州金桥石化管道输送技术有限公司
技术研发日：2023.05.09
技术公布日：2023/9/14