有效抑制电气化铁路对油气管道管地电位影响的技术

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1、V48No·6Jun：2o5：，有效抑制电气化铁路对油气管道管地电位影响的技术杨理践，黄平，高松巍(沈阳工业大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳110870)[摘要]针对铺设在直流电气化铁路附近埋地油气管道管地电位过度负偏移的问题，研究了土壤直流杂散电流对管道的干扰机理以及管道防腐蚀涂层阴极剥离的形成原因，提出了一种管道与接地极(如扁钢、铜、锌带等)之间快速通断的方法，设计了抑制管地电位过度负偏移应用系统。现场测量结果表明，该系统可将管地电位钳制在预先设置的电位附近，有效抑制了管地电位过度负偏移现象，

2、整机系统工作电流仅30mA。[关键词]管地电位；负偏移；直流杂散电流；阴极剥离；接地极[中图分类号]U177．2[文献标识码]A[文章编号]1001—1560(2015)06—0048—04O前言应，形成碱性环境J，产生管地电位过度负偏移现象。在管道防腐蚀层缺陷处因阴极极化过度，使得该处长根据埋地钢质管道阴极保护规范，管道断电电位期累积的氧气和水发生析氢反应致使pH值升高，进而在一850mV或更负，管道通电电位不负于一1200mV造成聚合物和金属之间的黏结力降低，导致防腐蚀涂时，管道才受到充分的阴

3、极保护。在上述参数难以达层失效，即阴极剥离，给管道的安全稳定运行带来到时，如果管道阴极保护断电电位比自然腐蚀电位负隐患。100mV及以下，也认为管道得到了保护¨J。然而，在在地铁或轻轨附近的埋地管道周围存在大量的杂直流电气化铁路、输油输气管道的大规模建设中，不可散电流，经常出现管地电位过度负向偏移的现象，而且避免地会出现管道与铁路交叉铺设、临近铺设的现象。随着地铁的运行时间变化管地电位产生周期性变直流电气化铁路、阴极保护阳极床以及恒电位仪在土化“J。目前，多采用箝位式排流技术对埋地管道实壤中产生的

4、直流杂散电流，会从埋地管道的一侧腐蚀施保护¨，投入成本低、应用范围广，既不影响阴极保点流人，从另一侧腐蚀点流出：流人点导致管地电位负护的效能，还可以在一定程度上抑制管地电位过度负偏移，尤其是直流电气化铁路附近铺设的油气管道管向偏移。该技术方案主要通过硅二极管钳制管地电地电位的波动范围最大；流出点将造成管道腐蚀，一般位，但当土壤中存在较强的直流杂散电流时，由于侬在腐蚀较严重的管线位置接人极性排流装置，同时加降，硅二极管很难稳定管地电位，管地电位负向偏移较强阴极保护J。电流通过土壤大量流向管道，会导致

5、为严重。埋地管道过保护。在过保护阴极电流的作用下，土壤本工作针对埋地油气管道管地电位过度负偏移的中的离子如H和0被还原，产生OH一或析出H，在现象，设计了基于管道与接地极之间高速通断的应用管道破损点处发生2H0+0+4e=4OH一的化学反系统。该系统可设定目标恒定电位以及接通时间，高[收稿日期]20l5—0l—l3效、快速地减少了过保护阴极电流，避免了管道防腐蚀[基金项目]十二五国家科技部支撑计划资助项目(2011一涂层阴极剥离。BAK06B01．03)：国家高技术研究发展计划863资助项目(20

6、12AA040104)；科技部国家1管地电位过度负偏移抑制机理重大仪表专项(2012YQ090175)资助[通信作者]黄平(1991一)，硕士研究生，主要研究方向实际测量中若将接地极和管道直接连接，由于管为精密测量与控制、油气管道无损检测技术，道破损点面积较小、接地极规模很大，土壤中绝大多数电话：15104041514，E-mail：302750254@qq．阴极保护电流和直流杂散电流会沿接地极流向管道，该处管道便失去阴极保护，破损点处发生2Fe一4e=偶秒卷·馥2Fe的化学反应，管地电位会沿着正

7、向有1个较大幅其中，可调基准源设定选项指用户预先设定的管度的偏移，承受杂散电流干扰腐蚀的风险。杂散电流道恒定电位，调节范围从0～2．5V，即管地电位的恒定流向示意见图1。范围为一2．5～0V，系统通过2．5V基准源外加可调电管道破损点管道位器实现；可调时间设定选项指设备在识别到管地电位负向偏移时接通管道和接地极并维持这种导通状态的时间长度，主要用来消除土壤瞬时大电流负干扰，可调节时问长度为0，5，1O，20，40，60，120，300，600，1200，1800S。在负干扰较为剧烈的管线地段，可以

8、设置相应的导通时间，一般情况下设定为0s即可。参比电极输入信号带载能力很弱，系统采用一款图1管道与接地极直接连接时电流流向不意输入阻抗高、输出阻抗很小的运放CA3140组成电压跟从管道与接地极直接连接时管地电位正向偏移、随器作为参比电极信号的传输缓冲器，将信号无损失地传输至系统中。核心器件CMOS场效应管主要用来断开则负向偏移的现象出发，抑制管地电位过度负偏排除当前土壤电流负干扰，要求其电流通过能力强、导移的应用系统应具备以下特点：(1)管地电位过度负偏通内阻小、反应速度快，选取的