基于电位矩阵的金属管道腐蚀监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于电位矩阵的金属管道腐蚀监测系统，包括矩阵测量电极组、参比电极、恒流源、信号干扰处理器、线缆集线盒、数据采集分析仪、无线数据传送仪和无线数据接受仪，其中，所述矩阵测量电极组和参比电极作为一个测量单元，所述矩阵测量电极组放置于所述管道的外部。本实用新型专利技术的腐蚀监测系统不需要在管道或设备上开孔，测量元件(矩阵测量电极组)在测量过程中没有暴露在易腐蚀、易磨损和高温高压环境中，针对典型的有腐蚀的部位安装该设备，可以达到监测焊缝腐蚀，冲蚀和局部坑蚀的效果。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于腐蚀监测
，特别涉及一种金属管道腐蚀监测系统。
技术介绍
腐蚀监测技术是近十年在国内发展起来的一项专门技术，主要针对介质对钢质管道以及设备正常运行的情况下连续监测其腐蚀速率，并可评价缓蚀剂效果，是控制钢质管道以及设备内部腐蚀和评估安全性的一种可靠而有效的方法。对于中石油、中石化、中海油的 腐蚀问题所采用的腐蚀监测技术，一般采用电阻法、线性极化法、失重法，这些监测方法都需要在管道或设备上开孔，测量时将与管道相同材料的探头插入管道，利用探头的腐蚀来推断一定范围内被测管道的平均腐蚀率，电阻法腐蚀监测系统示意图如图I所示。这种方案虽然简单、可靠，但是它只能间接推断平均腐蚀率，不能用于焊缝腐蚀，冲蚀和局部坑蚀的监测。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有的电阻法腐蚀监测系统存在的问题，提出了一种基于电位矩阵的金属管道腐蚀监测系统。本技术的技术方案是一种基于电位矩阵的金属管道腐蚀监测系统，包括矩阵测量电极组、参比电极、恒流源、信号干扰处理器、线缆集线盒、数据采集分析仪、无线数据传送仪和无线数据接受仪，其中，所述矩阵测量电极组和参比电极作为一个测量单元，所述矩阵测量电极组放置于所述管道的外部，所述恒流源为所述矩阵测量电极组和所述参比电极供电，所述参比电极紧贴在管道外部且和管道绝缘，所述矩阵测量电极组和参比电极与信号干扰处理器相连接，所述信号干扰处理器通过线缆集线盒与数据采集分析仪相连接，所述数据采集分析仪用于对信号的采集和分析，并与无线数据传送仪相连接，将采集和分析的信号经无线数据传送仪发送到无线数据接受仪。本技术的有益效果本技术的腐蚀监测系统不需要在管道或设备上开孔，测量元件(矩阵测量电极组)在测量过程中没有暴露在易腐蚀、易磨损和高温高压环境中，针对典型的有腐蚀的部位安装该设备，可以达到监测焊缝腐蚀，冲蚀和局部坑蚀的效果。在管道上进行装配时无需停产，不会导致泄漏危险；监测系统的使用期限由管道的使用寿命决定，测量系统在整个使用过程中几乎没有消耗；可以在高达350摄氏度的温度下使用。附图说明图I电阻法腐蚀监测系统示意图。图2基于电位矩阵的金属管道腐蚀监测系统结构示意图。图3管道环形电阻网络示意图。具体实施方式以下结合附图和具体的实施方式对本技术作进一步的阐述。本技术的基于电位矩阵的金属管道腐蚀监测系统的结构如图2所示，包括矩阵测量电极组、参比电极、恒流源、信号干扰处理器、线缆集线盒、数据采集分析仪、无线数据传送仪和无线数据接受仪，其中，所述矩阵测量电极组和参比电极作为一个测量单元，所述矩阵测量电极组放置于所述管道的外部，所述恒流源为所述矩阵测量电极组和所述参比电极供电，所述参比电极紧贴在管道外部且和管道绝缘，所述矩阵测量电极组和参比电极与信号干扰处理器相连接，所述信号干扰处理器通过线缆集线盒与数据采集分析仪相连接，所述数据采集分析仪用于对信号的采集和分析，并与无线数据传送仪相连接，将采集和分析的信号经无线数据传送仪发送到无线数据接受仪。无线数据接受仪接收的数据经相关软件分析即可得到所需要的结果，这里的信号干扰处理器用于对信号的干扰处理。下面进行具体分析。 这里的金属管道腐蚀监测系统具体测量时所用的电极和所有配套设备都安装在被监测对象(如储罐、管道等)外部，与被检测区域内的流体无接触。由于管道腐蚀之后， 该腐蚀区变薄导致电阻增加，在恒流源的作用下，测量和分析测量电极间的由于腐蚀引起的电压变化得到管道内腐蚀的状况。在实际使用中，为了消除温度和电流变化的影响，需增加一对参比电极，通常放置一个紧贴在管道外部且和管道绝缘，在管道上安装完毕后， 再包裹上一层绝缘层(如聚酯乙烯)与管道一起埋入地下，测量时无需开挖掩埋层。据此，任一对测量电极所代表的局部腐蚀程度由指纹系数(FC值)判断^tx)Fft )FC1 =( 二0 .、-I)*1000 (I)軌)这里，FC的单位为 ppt (part per thousand)。式中..Ni (tJ.Vi (tx)为电极对i在、和tx时刻的电压；Vref (t0),Vref (tx)为标准电极对在t。和tx时刻的电压。由式⑴可知，初始测量时，FC=O0当tx时刻测量时， 如果管道有腐蚀存在，测量电极之间的电阻将增加，相应的电压增加使得FC值大于零。由于腐蚀/冲蚀是一种不可逆的化学和物理现象，故FC值理论上应该是随时间而单调增加的。从实验测试和现况测试来看，均明显出现了 FC为负值或降低的现象。当FC值为负时或降低时，表示测量电极之间电阻减少，管道的厚度增加。显然这种情况是不符合实际情况的。产生负值或降低现象的原因经分析主要有3种仪器误差，特别是精密前置放大器的直流漂移；温度影响，特别是温度修正不完善；牵扯效应的影响。大量仿真和实验表明，负值现象在很大程度上是由于牵扯效应引起的，利用式(I)进行判断将产生很大的误差，具体分析如下。基于电位矩阵的金属管道腐蚀监测具体利用了电位矩阵法，其本质是监测管道由于腐蚀而发生的电阻变化，当测试电极之间发生腐蚀时，两点之间电阻将增大。因此可以将管道抽象为一个如图3所示环形电阻网络，每个测量电极之间为一个电阻。当管长足够长时，电流在被测区域是均匀的。设管道测量区域处沿管道一周分布8排测量电极(图3)，流入的总电流大小I为 40A,测量电极之间电阻阻值均为R=O. 015m。理想情况下，不考虑电流及温度变化的影响， 式⑴可简化为v( t )FC , 二 ^~- I) * 10002 'Vi t )在等效电阻网络中取中间部分8&6电阻网络为测量区域，电流在测量区域分布均匀。又设R34阻值增加10%，由于电阻R=pl/wh，由于电阻率P、长度I、宽度w不变，等效于厚度h本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电位矩阵的金属管道腐蚀监测系统，其特征在于，包括矩阵测量电极组、参比电极、恒流源、信号干扰处理器、线缆集线盒、数据采集分析仪、无线数据传送仪和无线数据接受仪，其中，所述矩阵测量电极组和参比电极作为一个测量单元，所述矩阵测量电极组放置于所述管道的外部，所述恒流源为所述矩阵测量电极组...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖俊必，赵学琴，
申请(专利权)人：四川中油天能科技有限公司，廖俊必，赵学琴，
类型：实用新型
国别省市：