管道微生物腐蚀监测预警系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种管道微生物腐蚀监测预警系统，包括微生物腐蚀在线监测装置、数据处服务器或企业云服务器，其中微生物腐蚀在线监测装置为一套或多套，每套微生物腐蚀在线监测装置独立安装于工业现场的监测点，微生物腐蚀在线监测装置采集到的腐蚀监测数据GPRS数据传输模块或GPRS无线网关上传至网络指定的数据处理服务器或企业云服务器。本实用新型专利技术系统可实时、动态监测管道内部微生物腐蚀发生、发展全过程，也可实时、动态监测管道微生物膜的生长情况及管道的腐蚀状态，提高了微生物腐蚀监测的效率、准确性；在实际工业应用领域，可指导现场杀菌剂的注入时间、注入量，评价杀菌剂的注入效果，满足生产需要。满足生产需要。满足生产需要。

【技术实现步骤摘要】
管道微生物腐蚀监测预警系统


[0001]本技术涉及一种腐蚀监测技术，具体为一种管道微生物腐蚀监测预警系统。

技术介绍

[0002]由于自然环境或生产过程导致的金属腐蚀普遍存在于生产生活的各个领域，据美国腐蚀工程师协会(NACE)调查结果显示，2013年全球的腐蚀成本已经达到2.5万亿美元，超过当年全球总GDP的3.4％，而其中由微生物腐蚀造成的损失约占20％。
[0003]在我国的油气田行业，采出水系统中存在大量的微生物，微生物对管道的腐蚀产生巨大的加速作用。微生物的检测方法主要分为物理检测法和提取物检测法两大类。物理检测法主要分为比浊法、细胞重量法以及最大似然估计法(MPN法)。物理检测法主要是针对细菌数量进行统计，判断细菌的存活度；提取物检测法主要分为细菌总碳、总氮量比对、荧光染色法以及实时荧光定量PCR法，提取物检测法主要依据每类细胞的个体差异判断其细菌数量。以上两类方法目前还主要停留在实验室分析阶段，在复杂多变的现场工况条件下很难得到广泛应用。
[0004]目前，国内还没有通过监测微生物膜生长情况进而判断材料腐蚀的在线监测设备和系统。现有手段还主要停留在现场取水样，实验室分析的阶段，其所耗费的实验周期较长，分析结果偏差较大，尤其是不能监测和还原微生物腐蚀的各阶段信息。
[0005]国外即有监测微生物膜生长情况的方法报道，也有可商用化的监测仪器和传感器，其通过每天监测传感器反馈的电信号，结合已有的理论模型判断微生物膜的生长情况，进而指导杀菌剂的注入时间、注入量，评价杀菌剂的注入效果。r/>[0006]国外现有仪器也存在一定的局限性：
[0007]1)电流测量精度μA级，分辨率较低；
[0008]2)数据存储于内部存储器，容量有限，不能实时远距离传输；
[0009]3)单一测量通道，无备用或对比通道，环境适应性、可维护性一般；

技术实现思路

[0010]针对现有技术中存在的上述不足，本技术要解决的问题是提供一种可实时、动态监测管道内部微生物腐蚀发生、发展全过程的管道微生物腐蚀监测预警系统。
[0011]为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：
[0012]本技术提供一种管道微生物腐蚀监测预警系统，包括微生物腐蚀在线监测装置、数据处服务器或企业云服务器，其中微生物腐蚀在线监测装置为一套或多套，每套微生物腐蚀在线监测装置独立安装于工业现场的监测点，微生物腐蚀在线监测装置采集到的腐蚀监测数据GPRS数据传输模块或GPRS无线网关上传至网络指定的数据处理服务器或企业云服务器。
[0013]微生物腐蚀在线监测装置包括腐蚀监测仪、微生物腐蚀监测传感器以及测试电缆，微生物腐蚀监测传感器通过测试电缆连接至腐蚀监测仪的微生物传感器输入接口上，
微生物腐蚀监测传感器通过其前端安装于锥螺纹短节插入被测管道中。
[0014]腐蚀监测仪包括中央处理器、信号采集模块、信号调理模块、通讯模块以及存储模块，其中，中央处理器经过信号调理模块与信号采集模块相连，信号调理模块引出线接至微生物腐蚀监测传感器接口，信号采集模块的输入端接有微生物腐蚀监测传感器，信号采集模块的输出信号经过信号调理模块处理变换后进入中央处理器，中央处理器与存储模块进行数据交互，中央处理器通过通讯模块将数据经GPRS数据传输模块或GPRS无线网关上传至网络指定的数据处理服务器或企业云服务器。
[0015]所述信号调理模块包括逻辑控制模块、数字频率合成器、模/数转换器以及第一、二信号放大器，其中数字频率合成器通过逻辑控制模块接收中央处理器的指令，输出频率可调的交流极化电压信号接到第一信号放大器的反向输入端，第一信号放大器的输出端经第二电阻与微生物腐蚀监测传感器相连；微生物腐蚀监测传感器的反馈信号经第二信号放大器、增益单元以及滤波单元进入模/数转换器的输入端；模/数转换器输出数字信号经DFT单元和逻辑控制模块输入至中央处理器。
[0016]所述微生物腐蚀监测传感器包括第一分流器、第二分流器、测量试片以及第一传感器骨架，其中，测量试片分为两组，不同组的测量试片相间固定安装于第一传感器骨架上，两组试片各有一端分别与第一分流器、第二分流器连接，第一分流器和第二分流器分别设于第一传感器骨架两端；第二分流器经一安装螺母与传感器插座连接。
[0017]第一传感器骨架为圆管状，圆管外周轴向均布2N个凹槽；2N个测量试片均为条状结构，分别固定安装于第一传感器骨架外的各凹槽中。
[0018]安装螺母包括螺母头部及与螺母头部同轴连接的螺纹段，螺纹段内部为与螺母头部内相通的空腔。
[0019]第一分流器和第二分流器结构相同，为均布的齿形环，齿数为N；第一分流器和第二分流器分别引出导线，导线经第一传感器骨架、安装螺母内部空腔接至传感器插座的对应引脚上；第一分流器外侧设有底部封装垫，通过环氧树脂封装在底部封装垫和测量试片端部之间；第二分流器和安装螺母之间使用环氧树脂进行密封填充固定。
[0020]本技术具有以下有益效果及优点：
[0021]1.本技术通过采集与微生物膜生长情况相关的电流、电压信号，系统可实时、动态监测管道内部微生物腐蚀发生、发展全过程，也可实时、动态监测管道微生物膜的生长情况及管道的腐蚀状态，提高了微生物腐蚀监测的效率、准确性；在实际工业应用领域，可指导现场杀菌剂的注入时间、注入量，评价杀菌剂的注入效果，满足生产需要。
[0022]2.本技术与传统的微生物腐蚀分析方法比较，具有效率高、全过程监控、数据实时远距离传输的特点；腐蚀监测仪监测电流分辨率可达到nA级。
[0023]3.本技术提供多种数据存储及传输方式，远程GPRS数据传输，RS232/485数据传输，定期存储，本地数据读取上传等，系统兼容性广泛，适应性更强；支持云平台技术，可实现腐蚀监测仪输出信号与云平台无缝连接。
[0024]4.本技术提供一种特殊应用场景的解决方案，在不具备数据远程传输的情况下，采用状态指示灯报警的方式输出与微生物腐蚀状态对应的判断结果；同时配置手抄器，通过无线通讯技术，实现内存数据获取；手抄器具备无线传输功能，待条件允许时，将数据上传至系统平台。
附图说明
[0025]图1为本技术管道微生物腐蚀监测预警系统结构拓扑图；
[0026]图2为本技术微生物腐蚀在线监测装置现场安装结构示意图；
[0027]图3为微生物腐蚀在线监测装置中的腐蚀监测仪电气结构框图；
[0028]图4为腐蚀监测仪中信号调理模块电气结构原理图；
[0029]图5为本技术中微生物腐蚀监测传感器外部结构示意图；
[0030]图6为微生物腐蚀监测传感器组成结构示意图；
[0031]图7为测量试片分组示意图；
[0032]图8为本技术中腐蚀监测仪工作流程图；
[0033]图9为本技术实施例微生物腐蚀监测数据曲线图。
[0034]其中，1为腐蚀监测仪本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管道微生物腐蚀监测预警系统，其特征在于：包括微生物腐蚀在线监测装置、数据处理服务器或企业云服务器，其中微生物腐蚀在线监测装置为一套或多套，每套微生物腐蚀在线监测装置独立安装于工业现场的监测点，微生物腐蚀在线监测装置采集到的腐蚀监测数据GPRS数据传输模块或GPRS无线网关上传至网络指定的数据处理服务器或企业云服务器。2.根据权利要求1所述的管道微生物腐蚀监测预警系统，其特征在于：微生物腐蚀在线监测装置包括腐蚀监测仪、微生物腐蚀监测传感器以及测试电缆，微生物腐蚀监测传感器通过测试电缆连接至腐蚀监测仪的微生物传感器输入接口上，微生物腐蚀监测传感器通过其前端安装于锥螺纹短节插入被测管道中。3.根据权利要求2所述的管道微生物腐蚀监测预警系统，其特征在于：腐蚀监测仪（1）包括中央处理器、信号采集模块、信号调理模块、通讯模块以及存储模块，其中，中央处理器经过信号调理模块与信号采集模块相连，信号调理模块引出线接至微生物腐蚀监测传感器接口，信号采集模块的输入端接有微生物腐蚀监测传感器。4.根据权利要求3所述的管道微生物腐蚀监测预警系统，其特征在于：所述信号调理模块包括逻辑控制模块、数字频率合成器、模/数转换器以及第一、二信号放大器。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：台闯，刘烁，李博文，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：新型
国别省市：