【技术实现步骤摘要】
【】本专利技术涉及地下管线防腐层绝缘性能评估和模拟阴极保护电流分布的测量方法。属于埋地油气、热力等金属管线检测的应用。集传感器制作、电磁感应测量方法、数学解析算法、嵌入式系统等技术为一体。
技术介绍
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技术介绍
1、当前，地下管线防腐层绝缘性能评估的非开挖检测技术包括变频选频法和交变电流梯度法两种方法。
2、变频选频法：基本原理是将一可变频电信号施加到待测管线的一端，从另一端检测信号的衰减幅度，通过调节信号的频率使信号衰减达到一定范围(23db)时，根据选定信号频率的高低来推算防腐层绝缘电阻值。该方法适合于长输管线的检测，具有使用简便，检测费用较低等优点；但该方法对操作人员要求较高，在使用之前需设定一些参数，较为复杂；需要与测量仪配合的设备较多；只能对单位管线(通常为1km)及有测试桩的管线(或开挖)进行绝缘电阻测量，无法判断破损点位置；当被测管道区段内有支管、阳极时须通过开挖多个检测点来分段检测。
3、交变电流梯度法：基本原理是管线的防腐层和大地之间存在着分布电容耦合效应，且防腐层本身也存在着弱而稳定的导电性，使信号电流在管线外防腐层完好时的传播过程中呈指数衰减规律，当管线防腐层破损或绝缘性能下降时，管中电流便由防腐层薄弱位置流入大地，管中电流会明显衰减。在得到检测电流的变化情况后，根据评价模型可推算出防腐层的绝缘电阻率rg值，rg值的大小可用来评估防腐层的绝缘性能等级。该方法是一个相对比较的过程，该过程受到不同检测频率、管道结构等因素影响；检测时需要进行多个频率的测量，工作量大。p>
4、此外，当地下管线部分管段阴极保护失效时，需要进行阴极保护有效性情况的专项调查。一般通过模拟馈电实验的方式，采集管线极化电位、跨接线缆电流大小、其他埋地金属结构电位，计算保护电流密度，通过调节辅助阳极和电源输出从而使阴极保护系统输出满足保护电流密度要求。该方法不能准确的测量阴极保护电流的分布情况，不能有效排查出因金属搭接、管线防腐层破损、支线电绝缘故障等问题导致的电流损失。
技术实现思路
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技术实现思路
1、本专利技术目的是解决目前地下管线防腐层检测评价和阴极保护有效性专项调查过程中，在非开挖的条件下准确查找地下管线防腐层绝缘性能老化严重区段和阴极保护电流流失的问题，提供了一种地下管线防腐层绝缘性能评估和阴极保护有效性调查的地面测量装置及测量方法。
2、交变电流梯度法从测量位置选择和测量点间隔的角度能够避免测试连接线对测量位置的限制，能够根据测量需要灵活选择测点的间距，有效解决了变频选频法对管线连接的依赖。从技术原理上采取电磁感应的方式，可在非开挖的条件下实现对地下管线防腐层绝缘性能的评估。从技术方法上采取低于10hz的甚低频近直流电流可模拟阴极保护电流，仅需解决电流采集过程中甚低频电流磁场的测量和计算，即可实现地下管线阴极保护电流分布情况的快速检测。本专利技术通过特制的磁芯线圈测量甚低频电流在管线路由正上方位置的磁感应强度，检出地下管线中甚低频电流大小。
3、本专利技术技术方案
4、一种地下管线甚低频电流地面测量装置，包括非金属材料外壳，外壳底部的金属支脚，顶部的连接器，外壳内部的一个磁芯线圈和电路板构成测量装置，所述电路板分别与磁芯线圈和连接器电连接，所述电路板中包括电位采集电路和adc模块，通过所述电位采集电路将磁芯线圈的电压信号放大和滤波，经所述adc模块转换成数字信号后，由连接器输出到现有接收装置。
5、本专利技术同时提供了一种地下管线甚低频电流地面测量方法，包括：
6、第1步、使用电流发射装置通过直连方式在地下管线上施加双频叠加交流电流，其中第一频率是低于10hz的甚低频(如4hz)，用于测量电流值大小；第二频率是定位频率，可以是128hz、640hz等频率，用于接收装置定位管线位置和测量埋深；
7、第2步、将本专利技术的测量装置安装在现有接收装置底部，接收装置垂直于地面放置在管线正上方，使测量装置的支脚与地面充分接触，以电磁感应的方式采集地下管线中第一频率电流产生的交流电压信号；
8、第3步、经测量装置电路板中电位采集电路的放大和滤波信号处理，再进行a/d转换后通过测量装置上的连接器输出到接收装置，由接收装置的微处理器算法解析，得到磁芯线圈感应的等效电流值。
9、所述磁芯线圈感应的等效电流值的计算方法
10、将测量装置磁芯线圈感应的交流电动势信号，经电路处理和a/d转换后，应用公式(1)计算出等效交流电流值：
11、
12、式中，k为磁芯线圈修正系数，e为磁芯线圈感应到的第一频率交流电动势幅值，d为磁芯线圈中心到地下管线中心的距离值，μ0为真空磁导率，n为磁芯线圈绕阻匝数，s为磁芯线圈绕阻横截面积，f为第一频率值。
13、所述等效电流值在前后两个测量位置的衰减大小表征地下管线防腐层绝缘性能的好坏和模拟阴极保护电流损失的多少，等效电流值衰减越大防腐层绝缘性能越差和阴极保护损失问题越严重。
14、本专利技术的优点和积极效果：
15、本专利技术提供的地下管线甚低频电流的地面测量装置，能够沿地下管线路由方向，在地表开展检测，当前后两个测量位置电流值明显衰减时，代表两个测量位置之间存在防腐层绝缘性能差，避免了在地下管线防腐层修复过程中的盲目开挖，大幅度提升了工作效率。通过测量的电流值，获取地下管线的电流分布情况，可用于阴极保护有效性故障排查检测，精准定位电流损失位置。
16、本专利技术的地下管线甚低频电流地面测量方法的优点和积极效果是：第一、使用测量装置的磁芯线圈测量地下管线中甚低频电流，传感器制造成本低，测量结果精准，在地面非开挖的条件下即可完成地下管线中电流值的测量，通过电流值结果能够有效解决地下管线防腐层绝缘性能评估和阴极保护故障排查隐蔽性检测问题。
17、第二、所采用测量方法为有源电磁测量方法，可有效地提高复杂地下环境的测量目标分辨能力；所施加信号属于甚低频，与管线路由测量信号频率无冲突，可同时开展地下管线路由定位和多种频率防腐层评估，有效降低检测工作量。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种地下管线甚低频电流地面测量装置，其特征在于，包括装置外壳，外壳底部置有金属支脚，顶部置有连接器，外壳内部设有一个磁芯线圈和电路板，所述电路板分别与磁芯线圈和连接器电连接，所述电路板中包括电位采集电路和ADC模块，通过所述电位采集电路将磁芯线圈的电压信号放大和滤波，经所述ADC模块转换成数字信号后，由连接器输出到现有接收装置。
2.一种地下管线甚低频电流地面测量方法，其特征在于，采用权利要求1所述的测量装置和现有接收装置实现，其测量步骤如下：
3.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，第3步所述磁芯线圈感应的等效电流值的计算方法如下：
4.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于，所述等效电流值在前后两个测量位置的衰减大小表征地下管线防腐层绝缘性能的好坏和模拟阴极保护电流损失的多少，等效电流值衰减越大防腐层绝缘性能越差和阴极保护损失问题越严重。
【技术特征摘要】
1.一种地下管线甚低频电流地面测量装置，其特征在于，包括装置外壳，外壳底部置有金属支脚，顶部置有连接器，外壳内部设有一个磁芯线圈和电路板，所述电路板分别与磁芯线圈和连接器电连接，所述电路板中包括电位采集电路和adc模块，通过所述电位采集电路将磁芯线圈的电压信号放大和滤波，经所述adc模块转换成数字信号后，由连接器输出到现有接收装置。
2.一种地下管线甚低频电流地面测量方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：高志贵，吴崇峰，梁杏照，
申请(专利权)人：天津嘉信技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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