一种用于金属管道防腐的保护装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于金属管道防腐的保护装置，包括信号采集单元、信号处理单元和综合治理单元，其中，所述信号采集单元、所述信号处理单元和所述综合治理单元按照依次级联的方式电气连接，在所述信号采集单元采集管道的电压电流数据并将所述电压电流数据传输至所述综合治理单元时，所述综合治理单元生成的补偿耦合参数传输至所述综合治理单元，所述综合治理单元基于所述补偿耦合参数输出补偿电压至所述管道。本实用新型专利技术实现了精准治理金属管道腐蚀，解决了传统的金属管道保护装置存在的保护效果弱、环境适应性差的问题。环境适应性差的问题。环境适应性差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于金属管道防腐的保护装置


[0001]本技术涉及金属管道保护
，特别涉及一种用于金属管道防腐的保护装置。

技术介绍

[0002]金属腐蚀的危害巨大，具体有以下表现方式：1.使桥梁、建筑物的金属结构强度降低而造成坍塌；2.地下金属管道发生泄漏；3.轮船的船体损坏；4.金属及其设备、仪器、仪表的精度和灵敏度降低,直至报废惊人的数字。
[0003]在金属腐蚀领域，油气管道等金属管道的腐蚀危害尤为突出。而现有管道防腐主要镁阳极和恒电位仪的方式，其中：镁阳极主要牺牲镁来达到保护管道的作用，镁的输出电压恒定，无法应对杂散电流干扰对管道导致的损失，同时镁阳极属于消耗品，更换是需要进行二次开挖，消耗大量的人力物力；恒电位仪，以保持恒定的电压或者电流，来达到保护管道的腐蚀，但现场实际使用环境十分复杂，杂散电流复杂程度，恒电位仪无法更上杂散电流的变化速度。同时恒电位仪对电能消耗巨大，且对电能的稳定性要求较高。
[0004]综上所述，传统的金属管道保护装置存在保护效果弱、环境适应性差的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本技术提供一种用于金属管道防腐的保护装置，通过改进装置结构及对应的检测数据种类，解决了传统的金属管道保护装置存在保护效果弱、环境适应性差的问题。
[0006]为解决以上技术问题，本技术的技术方案为采用一种用于金属管道防腐的保护装置，包括信号采集单元、信号处理单元和综合治理单元，其中，所述信号采集单元、所述信号处理单元和所述综合治理单元按照依次级联的方式电气连接，在所述信号采集单元采集管道的电压电流数据并将所述电压电流数据传输至所述综合治理单元时，所述综合治理单元生成的补偿耦合参数传输至所述综合治理单元，所述综合治理单元基于所述补偿耦合参数输出补偿电压至所述管道。
[0007]可选地，所述信号处理单元至少包括依次级联的信号隔离单元、信号放大及转换单元、主控单元和数据分析单元，其中，所述信号采集单元的输出端与所述信号隔离单元的输入端电气连接，所述数据分析单元的输出端与所述综合治理单元的输入端电气连接。
[0008]可选地，所述综合治理单元至少包括数据处理单元、电压控制单元和IGBT电压驱动单元，其中，所述数据处理单元基于所述补偿耦合参数输出门控波形数据至所述电压控制单元，所述电压控制单元基于所述门控波形数据输出电压控制信号至所述IGBT电压驱动单元，所述IGBT电压驱动单元基于所述电压控制信号输出补偿电压至所述管道。
[0009]可选地，所述保护装置还包括供电单元，其中，所述供电单元分别与所述信号采集单元、所述信号处理单元和所述综合治理单元电气连接。
[0010]可选地，所述供电单元至少包括太阳能板、风力发电机和储能电池。
[0011]可选地，所述信号采集单元至少包括阴极保护电位试片、交流试片、自然试片和参比电极。
[0012]本技术的首要改进之处为提供的用于金属管道防腐的保护装置，通过设置信号采集单元采集多类检测数据并还原真实的管道电压电流数据后，信号处理单元基于模拟出的管道的交流电压模型和杂散电流模型确定补偿耦合参数后，综合治理单元基于所述补偿耦合参数确定门控波形数据并输出补偿电压，实现了精准治理金属管道腐蚀，解决了传统的金属管道保护装置存在的保护效果弱、环境适应性差的问题。
附图说明
[0013]图1是本技术的用于金属管道防腐的保护装置的简化单元电气连接图。
具体实施方式
[0014]为了使本领域的技术人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。
[0015]如图1所示，一种用于金属管道防腐的保护装置，包括信号采集单元1、信号处理单元2和综合治理单元3，其中，所述信号采集单元1、所述信号处理单元2 和所述综合治理单元3按照依次级联的方式电气连接，在所述信号采集单元1采集管道的电压电流数据并将所述电压电流数据传输至所述综合治理单元3时，所述综合治理单元3生成的补偿耦合参数传输至所述综合治理单元3，所述综合治理单元3 基于所述补偿耦合参数输出补偿电压至所述管道。
[0016]进一步的，所述电压电流数据包括：管道的交流干扰电压数据，其中，V
c
(t)为交流分量、m为集合主要干扰频率个数、A
n
为不同频率交流干扰对应的振幅、nwt为角频率、θ
n
为初始相位角；管道的直流电压数据V
d
；管道的等效交流电流分量数据I
c
；管道的直流电流分量数据 I
d
。
[0017]进一步的，在所述信号采集单元1采集管道的电压电流数据并将所述电压电流数据传输至所述综合治理单元3时，所述综合治理单元3通过预存储的管道的交流电压模型和杂散电流模型，基于所述电压电流数据构建管道的交流电压模型和杂散电流模型确定补偿耦合参数。
[0018]更进一步的，构建管道的交流电压模型包括：基于所述交流干扰电压数据和所述直流电压数据构建杂散电压的所述交流电压模型，所述交流电压模型的表达式为：构建管道的杂散电流模型包括：基于所述直流电压数据和所述直流电流分量数据计算等效电阻数据；基于所述交流电压模型和所述等效电阻数据构建所述杂散电流模型。其中，还原所述等效电阻数据的计算公式为其中，R为管道环境等效电阻；K为调整系数，默认为1； V
d
为所述直流电压数据；I
d
为所述直流电流分量数据。基于所述交流电压模型和所述等效电阻数据构建所述杂散电
流模型的计算公式为：
[0019][0020]更进一步的，基于所述交流电压模型和所述杂散电流模型确定补偿耦合参数，包括：基于所述杂散电流模型提取杂散电流的最大频率及其对应的最小治理周期；基于所述交流电压模型和预设管道维持电压计算补偿电压；基于所述补偿电压、所述杂散电流模型和最小治理周期生成治理能耗；基于所述治理能耗、供电单元的额定电压值生成输出占空比。
[0021]更进一步的，基于所述杂散电流模型提取杂散电流的最大频率及其对应的最小治理周期，包括：基于不同频率交流干扰的角频率确定杂散电流的最大频率，计算公式为：f
max
＝nw；进而利用公式计算最小治理周期T。其中， T的数值区间可以是：T∈[340ns，∞)，其原因在于，现有的IGBT开关周期85ns/ 次，因而根据四分之一周期补偿原则，保护装置可支持治理的最小杂散波周期为340ns，即，可治理的杂波范围为(0，2.9Mhz]。
[0022]更进一步的，计算补偿电压的计算公式为：V
o
(t)＝V(t)
‑
V
T
。其中，V
T
为预设管道维持电压；由于油气金属管道最佳阴保电压为[
‑
0.85V，
‑
1.75V]，因此预设管道维持电压通常为
‑
1.25V。
[0023]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于金属管道防腐的保护装置，其特征在于，包括信号采集单元(1)、信号处理单元(2)和综合治理单元(3)，其中，所述信号采集单元(1)、所述信号处理单元(2)和所述综合治理单元(3)按照依次级联的方式电气连接，在所述信号采集单元(1)采集管道的电压电流数据并将所述电压电流数据传输至所述综合治理单元(3)时，所述综合治理单元(3)生成的补偿耦合参数传输至所述综合治理单元(3)，所述综合治理单元(3)基于所述补偿耦合参数输出补偿电压至所述管道。2.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述信号处理单元(2)至少包括依次级联的信号隔离单元、信号放大及转换单元、主控单元和数据分析单元，其中，所述信号采集单元(1)的输出端与所述信号隔离单元的输入端电气连接，所述数据分析单元的输出端与所述综合治理单元(3)的输入端电气连接。3.根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕露露，唐勇，丁帅，陈伟，章文，邓小明，刘学辉，罗佳鹏，
申请(专利权)人：成都博瑞科传科技有限公司，
类型：新型
国别省市：