專利名稱：地埋金屬管道防腐層破損精確定位檢測(cè)方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及精確定位檢測(cè)地埋金屬管道防腐層破損的方法和裝置。
背景技術(shù)：
地埋金屬管道運(yùn)送各種介質(zhì)且工作壓力高，沿途經(jīng)過(guò)環(huán)境變化大，目前大都采用外防腐層覆蓋進(jìn)行管道防腐，受各種因素影響，防腐層會(huì)出現(xiàn)老化及破損，如何確定防腐層老化、破損及滲水位置以及時(shí)修補(bǔ)是減小管道腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，從而確保地埋金屬管道安全運(yùn)行的必要條件之一。目前地埋金屬管道運(yùn)行管理大都采用觀察流量、壓力值的變化等來(lái)判斷管道是否發(fā)生破損泄漏，未能起到預(yù)防管道破損的作用，造成管內(nèi)運(yùn)輸介質(zhì)流失；且對(duì)微小的泄漏不敏感，不能準(zhǔn)確得知管道泄漏點(diǎn)位置，后期開(kāi)挖更換管道的費(fèi)用高、工作量大。為保證管道的安全運(yùn)行和方便維修管理，需要掌握平時(shí)管道的運(yùn)行狀況。目前常用的標(biāo)準(zhǔn)管地電位(P/ S)測(cè)試法通常僅在預(yù)定測(cè)點(diǎn)獲得數(shù)據(jù)，不能準(zhǔn)確獲得破損位置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以準(zhǔn)確定位防腐層破損點(diǎn)位置的地埋金屬管道防腐層破損精確定位檢測(cè)方法和裝置。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
地埋金屬管道防腐層破損精確定位檢測(cè)方法，利用恒流源通過(guò)電流中斷器周期性地接通或關(guān)斷恒流源給地埋管道提供激勵(lì)信號(hào)，利用兩個(gè)分別與信號(hào)測(cè)量處理器相連的飽和硫酸銅參比電極探杖測(cè)量沿地埋管道走向兩點(diǎn)的地面電壓，信號(hào)測(cè)量處理器測(cè)量、記錄并顯示接通和關(guān)斷管地電壓，根據(jù)管地接通和關(guān)斷電壓即可判斷出地埋管道的破損處的位置。使用上述方法對(duì)地埋金屬管道防腐層破損精確定位檢測(cè)的裝置
它包括激勵(lì)信號(hào)裝置和信號(hào)檢測(cè)裝置，對(duì)于具有陰極保護(hù)系統(tǒng)的地埋管道，激勵(lì)信號(hào)裝置由接地陽(yáng)極、陰極保護(hù)整流器、地埋管道測(cè)試樁和電流中斷器構(gòu)成，埋于地下與大地相連通的接地陽(yáng)極通過(guò)導(dǎo)線與陰極保護(hù)整流器的正極相連通，插入地下與地埋金屬管道相連的地埋管道測(cè)試樁通過(guò)導(dǎo)線與電流中斷器的一端相連，電流中斷器的另一端與陰極保護(hù)整流器的負(fù)極相連，地埋管道測(cè)試樁、電流中斷器、陰極保護(hù)整流器和接地陽(yáng)極順次相連接構(gòu)成激勵(lì)信號(hào)回路；對(duì)于不具有陰極保護(hù)系統(tǒng)的地埋管道，激勵(lì)信號(hào)裝置由接地陽(yáng)極、外接恒流源、地埋管道測(cè)試樁和電流中斷器構(gòu)成，外接恒流源的正極通過(guò)導(dǎo)線與電流中斷器的一端相連，電流中斷器的另一端通過(guò)導(dǎo)線與埋于地下與大地相連通的接地陽(yáng)極相連，插入地下與地埋金屬管道相連的地埋管道測(cè)試樁通過(guò)導(dǎo)線與恒流源的負(fù)極相連，地埋管道測(cè)試樁、恒流源、電流中斷器和接地陽(yáng)極順次相連接構(gòu)成激勵(lì)信號(hào)回路；信號(hào)檢測(cè)裝置由兩個(gè)飽和硫酸銅參比電極探杖和信號(hào)測(cè)量處理器構(gòu)成，信號(hào)測(cè)量處理器的兩個(gè)信號(hào)輸入端分別與兩個(gè)飽和硫酸銅參比電極探杖相連。本發(fā)明的技術(shù)效果是該方法可以精確定位防腐層破損點(diǎn)的位置，提高了地埋管道防腐層破損的檢測(cè)準(zhǔn)確度，為掌握管道的運(yùn)行狀況，保證管道的安全運(yùn)行和方便維修管理提供了重要保證。該方法的抗干擾能力高于現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)管地電位法和皮爾遜法。使用該方法對(duì)地埋金屬管道進(jìn)行檢測(cè)，可實(shí)現(xiàn)地埋金屬管道運(yùn)行狀況的全面檢測(cè)，能有效地避免爆管等事故的發(fā)生。本檢測(cè)方法被稱為直流電壓梯度(DCVG，Direct Current Voltage Gradient)法，在采用管中電流法或密間隔電位法確定地埋管道防腐層破損管段的基礎(chǔ)上， 它計(jì)算缺陷等效圓直徑，以較低的成本實(shí)現(xiàn)對(duì)地埋管道的維護(hù)。檢測(cè)裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單造價(jià)低，操作使用方便的優(yōu)點(diǎn)。直流電壓梯度的有益效果
1)與傳統(tǒng)方法相比，直流電壓梯度法對(duì)防腐層破損的定位精度高，且抗干擾性好，適用范圍廣，可在不同的地質(zhì)(包括沙漠，浙青地面等)情況下進(jìn)行有效的檢測(cè)。2)采用等效圓的方法，可以對(duì)不同的破損等級(jí)進(jìn)行分級(jí)評(píng)估，確定破損的嚴(yán)重程度及維護(hù)順序。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一地埋管道檢測(cè)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例二地埋管道檢測(cè)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例信號(hào)處理器及顯示單元結(jié)構(gòu)組成； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例參比探杖的結(jié)構(gòu)； 圖5為本發(fā)明實(shí)施例信號(hào)處理器信號(hào)處理流程圖； 圖6為本發(fā)明實(shí)施例地埋管道防腐層破損檢測(cè)結(jié)果示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1、圖2所示，地埋金屬管道防腐層破損精確定位檢測(cè)方法的具體步驟如下
1)、激勵(lì)信號(hào)接入若地埋管道存在陰極保護(hù)系統(tǒng)，則直接斷開(kāi)陰極保護(hù)整流器2負(fù)極與地埋管道測(cè)試樁3的連接，在其中間接入電流中斷器4，使接地陽(yáng)極1、陰極保護(hù)整流器 2、電流中斷器4、地埋管道測(cè)試樁3和地埋管道之間形成激勵(lì)信號(hào)回路；若地埋管道不存在陰極保護(hù)系統(tǒng)，則需要外接恒流源5、接地陽(yáng)極1和地埋管道測(cè)試樁3，將接地陽(yáng)極1埋入地下，地埋管道測(cè)試樁3插入地下與地埋管道良好接觸，將接地陽(yáng)極1、電流中斷器4、外接恒流源5和地埋管道測(cè)試樁3連接成地埋管道激勵(lì)信號(hào)回路，電流中斷器4連接在外接恒流源5正極與接地陽(yáng)極1之間；
2)、信號(hào)檢測(cè)裝置接入將兩個(gè)飽和硫酸銅參比電極探杖6分別連接到信號(hào)測(cè)量處理器7的兩個(gè)測(cè)量線纜上；
3)、信號(hào)檢測(cè)、記錄和顯示打開(kāi)陰極保護(hù)整流器2或外接恒流源5及電流中斷器4，測(cè)量人員持兩個(gè)飽和硫酸銅參比電極探杖6，背向信號(hào)接入點(diǎn)沿管線行走，探杖在管道正上方一前一后相距1 2m，杖尖接觸地面，平行于管道移動(dòng)測(cè)量地表電壓梯度變化，若發(fā)現(xiàn)信號(hào)測(cè)量處理器的高靈敏度毫伏電壓表發(fā)生由正偏到負(fù)偏的反轉(zhuǎn)，則減小檢測(cè)間距，找到電壓表的示數(shù)為零的A點(diǎn)，則以A點(diǎn)為起點(diǎn)再沿與管線走向垂直的方向進(jìn)行上述的操作，找到高靈敏度毫伏電壓表的示數(shù)為零的B點(diǎn)，B點(diǎn)即位于地埋管道破損點(diǎn)的正上方，由此測(cè)得管道破損的精確位置以便后期處理；
4)、定性檢測(cè)以測(cè)得的B點(diǎn)為中心，縮小兩個(gè)探杖的距離用兩個(gè)探杖和信號(hào)測(cè)量處理器7測(cè)出管地電位的衰減率，即可判斷出地埋管道在該點(diǎn)的破損程度從而確定解決方案。電流中斷器4工作時(shí)以接通的時(shí)間短、關(guān)斷的時(shí)間長(zhǎng)的固定頻率工作(如接通0.3 秒，關(guān)斷0. 7秒，電流中斷器4接通的時(shí)間要小于關(guān)斷時(shí)間)，電流中斷器4非對(duì)稱周期性通斷可以消除檢測(cè)過(guò)程中其他直流干擾信號(hào)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。使用上述方法對(duì)地埋金屬管道防腐層破損精確定位的裝置
實(shí)施例一，如圖1所示，它包括激勵(lì)信號(hào)裝置和信號(hào)檢測(cè)裝置，對(duì)于具有陰極保護(hù)系統(tǒng)的地埋管道，激勵(lì)信號(hào)裝置由接地陽(yáng)極1、陰極保護(hù)整流器2、地埋管道測(cè)試樁3和電流中斷器4構(gòu)成，埋于地下與大地相連通的接地陽(yáng)極1通過(guò)導(dǎo)線與陰極保護(hù)整流器2的正極相連通，插入地下與地埋金屬管道相連的地埋管道測(cè)試樁3通過(guò)導(dǎo)線與電流中斷器4的一端相連，電流中斷器4的另一端與陰極保護(hù)整流器2的負(fù)極相連，地埋管道測(cè)試樁3、電流中斷器 4、陰極保護(hù)整流器2和接地陽(yáng)極1順次相連接構(gòu)成激勵(lì)信號(hào)回路；信號(hào)檢測(cè)裝置由兩個(gè)飽和硫酸銅參比電極探杖6和信號(hào)測(cè)量處理器7構(gòu)成，信號(hào)測(cè)量處理器7的兩個(gè)信號(hào)輸入端分別與兩個(gè)飽和硫酸銅參比電極探杖6相連。如圖3、圖5所示，信號(hào)測(cè)量處理器7由采樣保持器、中央控制處理器、時(shí)鐘、DA轉(zhuǎn)換器和高靈敏度毫伏電壓表構(gòu)成，采樣保持器、時(shí)鐘和DA轉(zhuǎn)換器分別與中央控制處理器相連，DA轉(zhuǎn)換器與高靈敏度毫伏電壓表相連。如圖4所示，飽和硫酸銅參比電極探杖6的上部為裝有飽和硫酸銅溶液參比電極 61，下部為利于與地面接觸的較尖銳的金屬頭62，金屬頭62外表覆銅層，參比電極61和金屬頭62兩部分之間用銅導(dǎo)線電氣連接。實(shí)施例二，如圖2所示，與實(shí)施例一的不同點(diǎn)是，對(duì)于不具有陰極保護(hù)系統(tǒng)的地埋管道，激勵(lì)信號(hào)裝置由接地陽(yáng)極1、外接恒流源5、地埋管道測(cè)試樁3和電流中斷器4構(gòu)成， 外接恒流源5的正極通過(guò)導(dǎo)線與電流中斷器4的一端相連通，電流中斷器4的另一端通過(guò)導(dǎo)線與埋于地下與大地相連通的接地陽(yáng)極1相連，插入地下與地埋金屬管道相連的地埋管道測(cè)試樁3通過(guò)導(dǎo)線與外接恒流源5的負(fù)極相連，地埋管道測(cè)試樁3、外接恒流源5、電流中斷器4和接地陽(yáng)極1順次相連接構(gòu)成激勵(lì)信號(hào)回路。直流電壓梯度(DCVG，Direct Current Voltage (Gradient)法施加的管道電流經(jīng)過(guò)破損的露鐵點(diǎn)流入與其接觸的外部介質(zhì)中，從而在破損處的地面上形成一個(gè)電位梯度場(chǎng)。破損越大，破損處流失電流越大；距離防腐層破損的區(qū)域越近，電壓梯度將變大且更加集中。本發(fā)明基本原理及測(cè)量實(shí)施步驟如圖5、圖6所示，當(dāng)?shù)芈窆艿乐械碾娏鹘?jīng)過(guò)破損的露鐵點(diǎn)流入與其接觸的外部介質(zhì)土壤中，從而在破損處的地面上形成一個(gè)直流電位梯度場(chǎng)。破損越大，破損處流失電流越大；距離防腐層破損的區(qū)域越近，電壓梯度將變大且更加集中。測(cè)量人員沿管道正上方圖1、圖2所示箭頭方向行走，使用兩個(gè)飽和硫酸銅參比探杖接觸地面進(jìn)行電位梯度檢測(cè)，當(dāng)測(cè)量人員靠近破損點(diǎn)時(shí)，經(jīng)過(guò)放大的兩參比電極之間電壓顯示在高靈敏度毫伏表上，毫伏表對(duì)開(kāi)/關(guān)脈沖電流有反應(yīng)并指針偏轉(zhuǎn)；在破損處的前方，毫伏表指針正向偏轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)破損后，指針向相反的方向偏轉(zhuǎn)，隨著遠(yuǎn)離破損偏轉(zhuǎn)逐漸減少，則通過(guò)縮小探杖距離到0. 3米左右，再反向測(cè)量，可找到指針幾乎在零點(diǎn)處的位置，則破損位于兩個(gè)電極的中間部位正下方。為精確定位，在與第一次的檢測(cè)行走方向垂直的方向上做同樣檢測(cè)，兩次檢測(cè)直線的交點(diǎn)就是電壓梯度的源頭，此點(diǎn)位于破損處的正上方，實(shí)現(xiàn)了對(duì)防腐層缺陷的精確定位。
權(quán)利要求
1.地埋金屬管道防腐層破損精確定位檢測(cè)方法，其特征在于利用恒流源通過(guò)電流中斷器周期性地接通或關(guān)斷恒流源給地埋管道提供激勵(lì)信號(hào)，利用兩個(gè)分別與信號(hào)測(cè)量處理器相連的飽和硫酸銅參比電極探杖測(cè)量沿地埋管道走向兩點(diǎn)的地面電壓，信號(hào)測(cè)量處理器測(cè)量、記錄并顯示接通和關(guān)斷管地電壓，根據(jù)管地接通和關(guān)斷電壓即可判斷出地埋管道的破損處的位置，具體步驟如下1)、激勵(lì)信號(hào)接入若地埋管道存在陰極保護(hù)系統(tǒng)，則直接斷開(kāi)陰極保護(hù)整流器(2)負(fù)極與地埋管道測(cè)試樁(3)的連接，在其中間接入電流中斷器(4)，使接地陽(yáng)極(1)、陰極保護(hù)整流器(2)、電流中斷器(4)、地埋管道測(cè)試樁(3)和地埋管道之間形成激勵(lì)信號(hào)回路；若地埋管道不存在陰極保護(hù)系統(tǒng)，則需要外接恒流源(5)、接地陽(yáng)極(1)和地埋管道測(cè)試樁(3)， 將接地陽(yáng)極(1)埋入地下，地埋管道測(cè)試樁(3)插入地下與地埋管道良好接觸，將接地陽(yáng)極 (1)、電流中斷器(4)、外接恒流源(5)和地埋管道測(cè)試樁(3)連接成地埋管道激勵(lì)信號(hào)回路，電流中斷器(4)連接在外接恒流源(5)正極與接地陽(yáng)極(1)之間；2)、信號(hào)檢測(cè)裝置接入將兩個(gè)飽和硫酸銅參比電極探杖(6)分別連接到信號(hào)測(cè)量處理器(7)的兩個(gè)測(cè)量線纜上；3)、信號(hào)檢測(cè)、記錄和顯示打開(kāi)陰極保護(hù)整流器(2)或外接恒流源(5)及電流中斷器 (4)，測(cè)量人員持兩個(gè)飽和硫酸銅參比電極探杖(6)，背向信號(hào)接入點(diǎn)沿管線行走，探杖在管道正上方一前一后相距1 2m，杖尖接觸地面，平行于管道移動(dòng)測(cè)量地表電壓梯度變化，若發(fā)現(xiàn)信號(hào)測(cè)量處理器的高靈敏度毫伏電壓表發(fā)生由正偏到負(fù)偏的反轉(zhuǎn)，則減小檢測(cè)間距， 找到電壓表的示數(shù)為零的A點(diǎn)，以A點(diǎn)為起點(diǎn)再沿與管線走向垂直的方向進(jìn)行上述的操作， 找到高靈敏度毫伏電壓表的示數(shù)為零的B點(diǎn)，B點(diǎn)即位于地埋管道破損點(diǎn)的正上方，由此測(cè)得管道破損的精確位置以便后期處理；4)、定性檢測(cè)以測(cè)得的B點(diǎn)為中心，縮小兩個(gè)探杖的距離用兩個(gè)探杖和信號(hào)測(cè)量處理器(7)測(cè)出管地電位的衰減率，即可判斷出地埋管道在該點(diǎn)的破損程度從而確定解決方案。
2.如權(quán)利要求1所述的地埋金屬管道防腐層破損精確定位檢測(cè)方法，其特征在于所述電流中斷器(4)工作時(shí)以接通的時(shí)間短、關(guān)斷的時(shí)間長(zhǎng)的固定頻率工作。
3.使用權(quán)利要求1所述的地埋金屬管道防腐層破損精確定位檢測(cè)法對(duì)地埋金屬管道防腐層破損精確定位的裝置，其特征在于它包括激勵(lì)信號(hào)裝置和信號(hào)檢測(cè)裝置，對(duì)于具有陰極保護(hù)系統(tǒng)的地埋管道，激勵(lì)信號(hào)裝置由接地陽(yáng)極(1)、陰極保護(hù)整流器(2)、地埋管道測(cè)試樁(3)和電流中斷器(4)構(gòu)成，埋于地下與大地相連通的接地陽(yáng)極(1)通過(guò)導(dǎo)線與陰極保護(hù)整流器(2)的正極相連通，插入地下與地埋金屬管道相連的地埋管道測(cè)試樁(3)通過(guò)導(dǎo)線與電流中斷器(4)的一端相連，電流中斷器(4)的另一端與陰極保護(hù)整流器(2)的負(fù)極相連，地埋管道測(cè)試樁(3)、電流中斷器(4)、陰極保護(hù)整流器(2)和接地陽(yáng)極(1)順次相連接構(gòu)成激勵(lì)信號(hào)回路；信號(hào)檢測(cè)裝置由兩個(gè)飽和硫酸銅參比電極探杖(6)和信號(hào)測(cè)量處理器(7)構(gòu)成，信號(hào)測(cè)量處理器(7)的兩個(gè)信號(hào)輸入端分別與兩個(gè)飽和硫酸銅參比電極探杖 (6)相連。
4.使用權(quán)利要求1所述的地埋金屬管道防腐層破損精確定位檢測(cè)法對(duì)地埋金屬管道防腐層破損精確定位的裝置，其特征在于它包括激勵(lì)信號(hào)裝置和信號(hào)檢測(cè)裝置，對(duì)于不具有陰極保護(hù)系統(tǒng)的地埋管道，激勵(lì)信號(hào)裝置由接地陽(yáng)極(1)、外接恒流源(5)、地埋管道測(cè)試樁(3)和電流中斷器(4)構(gòu)成，外接恒流源(5)的正極通過(guò)導(dǎo)線與電流中斷器(4)的一端相連通，電流中斷器(4)的另一端通過(guò)導(dǎo)線與埋于地下與大地相連通的接地陽(yáng)極(1)相連， 插入地下與地埋金屬管道相連的地埋管道測(cè)試樁(3)通過(guò)導(dǎo)線與外接恒流源(5)的負(fù)極相連，地埋管道測(cè)試樁(3)、外接恒流源(5)、電流中斷器(4)和接地陽(yáng)極(1)順次相連接構(gòu)成激勵(lì)信號(hào)回路；信號(hào)檢測(cè)裝置由兩個(gè)飽和硫酸銅參比電極探杖(6)和信號(hào)測(cè)量處理器(7) 構(gòu)成，信號(hào)測(cè)量處理器(7)的兩個(gè)信號(hào)輸入端分別與兩個(gè)飽和硫酸銅參比電極探杖(6)相連。
5.如權(quán)利要求3或4所述的地埋金屬管道防腐層破損點(diǎn)精確定位檢測(cè)裝置，其特征在于所述信號(hào)測(cè)量處理器(7)由采樣保持器、中央控制處理器、時(shí)鐘、DA轉(zhuǎn)換器和高靈敏度毫伏電壓表構(gòu)成，采樣保持器、時(shí)鐘和DA轉(zhuǎn)換器分別與中央控制處理器相連，DA轉(zhuǎn)換器與高靈敏度毫伏電壓表相連。
6.如權(quán)利要求3或4所述的地埋金屬管道防腐層破損點(diǎn)精確定位檢測(cè)裝置，其特征在于所述飽和硫酸銅參比電極探杖(6)的上部為裝有飽和硫酸銅溶液參比電極(61)，下部為利于與地面接觸的較尖銳的金屬頭(62)，金屬頭(62)外表覆銅層，參比電極(61)和金屬頭 (62)兩部分之間用銅導(dǎo)線電氣連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及地埋金屬管道防腐層破損精確定位檢測(cè)方法和裝置。利用恒流源通過(guò)電流中斷器周期性地接通或關(guān)斷恒流源給地埋管道提供激勵(lì)信號(hào)，利用兩個(gè)分別與信號(hào)測(cè)量處理器相連的飽和硫酸銅參比電極探杖測(cè)量沿地埋管道走向兩點(diǎn)的地面電壓，信號(hào)測(cè)量處理器測(cè)量、記錄并顯示接通和關(guān)斷管地電壓，根據(jù)管地接通和關(guān)斷電壓即可判斷出地埋管道的破損處的位置。該方法可以精確定位防腐層破損點(diǎn)的位置，提高了地埋管道防腐層破損的檢測(cè)準(zhǔn)確度，為掌握平時(shí)管道的運(yùn)行狀況，保證管道的安全運(yùn)行和方便維修管理提供了重要保證。
文檔編號(hào)F17D5/02GK102252168SQ20111020097
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者柏春光 申請(qǐng)人:華電能源股份有限公司