SL-2818檢漏儀在排查陰極保護(hù)陽(yáng)極纜故障中的應(yīng)用

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(中國(guó)石油天然氣股份有限公司管道公司西安輸油氣分公司 陜西 西安 710000)

·儀器設(shè)備與應(yīng)用·

SL-2818檢漏儀在排查陰極保護(hù)陽(yáng)極纜故障中的應(yīng)用

馬宏宇，安順，楊虎成

(中國(guó)石油天然氣股份有限公司管道公司西安輸油氣分公司 陜西 西安 710000)

埋地油氣管道防腐對(duì)于延長(zhǎng)管道使用壽命和保障油品輸送安全至關(guān)重要，陰極保護(hù)法是公認(rèn)的防止金屬電化學(xué)腐蝕最有效的方法，而恒電位儀作為陰極保護(hù)電源，被廣泛應(yīng)用于埋地金屬管道的防腐工程中。在傳統(tǒng)的觀念里，SL-2818型埋地管道防腐層探測(cè)檢漏儀僅被應(yīng)用于管道防腐層檢漏中，通過(guò)研究開(kāi)發(fā)，該儀器可用于恒電位儀陽(yáng)極纜斷纜的檢測(cè)；對(duì)SL-2818型埋地管道防腐層探測(cè)檢漏儀工作原理、接線、操作步驟等入手，重點(diǎn)對(duì)檢測(cè)斷纜位置方法進(jìn)行了論述。

陰極保護(hù)；恒電位儀；SL-2818；陽(yáng)極纜；檢漏

0 引 言

隨著城市現(xiàn)代化的建設(shè)和發(fā)展，埋地電纜的種類和數(shù)量迅速增多，相應(yīng)地也出現(xiàn)了涉及地下電纜安全運(yùn)行的各種嚴(yán)峻破壞及腐蝕問(wèn)題。埋地電纜的防腐層狀況是使用和管理部門(mén)非常關(guān)心的問(wèn)題之一，由于很多電纜從竣工到后期的使用，經(jīng)常處在電纜絕緣層有破損的狀態(tài)下，導(dǎo)致很多使用恒電位儀來(lái)保護(hù)管道的陰極保護(hù)站建設(shè)后不能正常運(yùn)行[1]，給后期管理方帶來(lái)較大困難。SL-2818 型埋地管道防腐層探測(cè)檢漏儀在不挖開(kāi)覆土的情況下，迅速找出電纜破損點(diǎn)及斷開(kāi)點(diǎn)，且信號(hào)強(qiáng)，干擾小，使用方便。

1 儀器簡(jiǎn)介

1.1 儀器特點(diǎn)

SL-2818型埋地管道防腐層探測(cè)檢漏儀具有以下特點(diǎn)：

1)儀器采用平面化設(shè)計(jì)，鍵盤(pán)操作，提高了野外使用的可靠性。

2)體積小，質(zhì)量輕，操作方便。

3)采用全新數(shù)字濾波技術(shù)。

4)儀器具有極大值和極小值兩種探測(cè)方式，發(fā)射機(jī)電池電壓不足及關(guān)機(jī)前，自動(dòng)向接收機(jī)發(fā)出提示信號(hào)，關(guān)機(jī)時(shí)的數(shù)值自動(dòng)保存。

5)儀器自動(dòng)測(cè)出管道的對(duì)地電阻，輸出信號(hào)調(diào)制報(bào)警信號(hào)，使儀器抗干擾性進(jìn)一步加強(qiáng)。發(fā)射機(jī)輸出功率隨著檢測(cè)距離增加而自動(dòng)調(diào)節(jié)，檢測(cè)完畢發(fā)射機(jī)自動(dòng)關(guān)機(jī)，節(jié)電效果顯著[2]。

6)發(fā)射機(jī)電源內(nèi)置，采用大容量鋰電池供電，大大減輕了重量。

1.2 儀器系統(tǒng)介紹

SL-2818型埋地管道防腐層探測(cè)檢漏儀主要包括發(fā)射機(jī)、探管儀、檢測(cè)儀及其它附件。本儀器全部采用平面化設(shè)計(jì)方案，能夠防潮和防塵，提高了野外使用的可靠性；該儀器具有以下功能：

1)發(fā)射機(jī)功能：發(fā)射機(jī)用于向地下管線發(fā)射特定頻率的電磁波信號(hào)，與接收機(jī)配合使用，方便而準(zhǔn)確地對(duì)管線進(jìn)行定位、測(cè)深、探測(cè)防腐層破損點(diǎn)的位置、大小。

2)探管儀功能：探管儀用于探測(cè)管線的位置、走向、深度。

3)檢測(cè)儀功能：檢測(cè)儀用于檢測(cè)地下管線外防腐層漏蝕點(diǎn)的位置、大小。

2 儀器的基本操作方法

2.1 發(fā)射機(jī)的操作

按以下方法對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行操作：

1)發(fā)射機(jī)的連接：將發(fā)射機(jī)的輸出線的香蕉插頭插入發(fā)射機(jī)的輸出插座，5 m輸出線的魚(yú)夾接到被查管道的陰極保護(hù)檢查樁上(一般管道每隔500 m至1 000 m有一個(gè)樁)，若沒(méi)有樁，可接在閥門(mén)或露出地面的管道上，另一根10 m輸出線沿管道方向成90°放開(kāi)，把魚(yú)夾接到接地棒上，打入地下1 m左右。

2)發(fā)射機(jī)使用內(nèi)置大容量鋰電池供電，按下ON鍵打開(kāi)發(fā)射機(jī)，工作指示燈亮，顯示窗口下面一行三角形指示燈點(diǎn)亮，點(diǎn)亮三角形指示燈所指示的是電源電壓。當(dāng)電源電壓低于11.5 V時(shí)，表示電源電壓不足，需要充足電后使用。

3)發(fā)射機(jī)的使用：當(dāng)信號(hào)輸出線連接好之后，按下發(fā)射機(jī)ON鍵，打開(kāi)發(fā)射機(jī)，顯示窗口中相應(yīng)的三角形指示燈點(diǎn)亮(各三角形指示位置為上次關(guān)機(jī)時(shí)所示的位置)。通過(guò)按鈕選擇不同的工作方式來(lái)進(jìn)行測(cè)量。

2.2 探管儀的操作

2.2.1 電纜探測(cè)前的準(zhǔn)備

電纜探測(cè)前的準(zhǔn)備工作如下：

1)調(diào)整探頭方向，使之與探桿垂直。將探桿上的連接器插入探管儀右側(cè)的探頭插孔中，按下探管儀的開(kāi)鍵，顯示窗口中顯示電池電壓和測(cè)量信號(hào)值。

2)靈敏度的調(diào)節(jié)：在探測(cè)過(guò)程的一開(kāi)始，通過(guò)增益調(diào)節(jié)來(lái)提高或降低接收信號(hào)的強(qiáng)弱，使接收信號(hào)在500～800 mV之間。

3)增益的調(diào)節(jié)：根據(jù)顯示窗口中顯示的接收到的信號(hào)的強(qiáng)弱來(lái)調(diào)節(jié)增益，調(diào)節(jié)過(guò)程中，每按一次↑或↓鍵，儀器都會(huì)有“嘟”的提示音，當(dāng)增益調(diào)節(jié)到最大或最小而無(wú)法再調(diào)節(jié)時(shí)，儀器發(fā)出三聲長(zhǎng)“嘟”音進(jìn)行提示。

4)音量的調(diào)節(jié)：按下音量鍵，音量指示三角形在不同的音量檔位上切換，根據(jù)探測(cè)環(huán)境的不同，選用合適的音量。

2.2.2 管線的定位方法：極大值法和極小值法

極大值法是通過(guò)測(cè)量磁場(chǎng)水平分量，它在目標(biāo)管線正上方呈現(xiàn)極大值，如圖1所示。

圖1 極大值法

極小值法是通過(guò)測(cè)量磁場(chǎng)的垂直分量，它在目標(biāo)管線正上方呈現(xiàn)極小值或零值，如圖2所示。

圖2 極小值法

這兩種方法均能取得良好效果。極大值法信號(hào)響應(yīng)幅度大且分布寬，目標(biāo)易被發(fā)現(xiàn)，而極小值法由于在目標(biāo)附近的信號(hào)響應(yīng)曲線斜率很大，定位精度較高。所以一般是先用極大值法找到管線的大致位置，然后用極小值法精確定位。

2.3 檢測(cè)儀的操作

2.3.1 檢測(cè)電纜絕緣層破損點(diǎn)前的準(zhǔn)備工作

檢測(cè)電纜絕緣層破損點(diǎn)前的準(zhǔn)備工作如下：

1)將檢測(cè)線上的連接器插入檢測(cè)儀右側(cè)的檢漏插孔中，按下檢測(cè)儀的電源開(kāi)鍵，顯示窗口中顯示電池電壓和漏點(diǎn)信號(hào)大小。電壓值顯示5秒鐘后儀器進(jìn)入檢測(cè)狀態(tài)。

2)靈敏度的調(diào)節(jié)：在開(kāi)始檢測(cè)前通過(guò)增益調(diào)節(jié)↑或↓來(lái)提高或降低接收信號(hào)的強(qiáng)弱，使檢測(cè)儀信號(hào)保持在0～50 mV之間。

3)增益的調(diào)節(jié)：根據(jù)主顯示窗口中顯示的接收到的信號(hào)的強(qiáng)弱來(lái)調(diào)節(jié)增益，調(diào)節(jié)過(guò)程中，每按一次↑或↓鍵，儀器都會(huì)有“嘟”的提示音，當(dāng)增益調(diào)節(jié)到最大或最小而無(wú)法再調(diào)節(jié)時(shí)，儀器發(fā)出三聲長(zhǎng)“嘟”音進(jìn)行提示。

4)音量的調(diào)節(jié)：按下音量鍵，音量指示三角形在不同的音量檔位上切換，根據(jù)探測(cè)環(huán)境的不同，選用合適的音量。

2.3.2 絕緣層破損點(diǎn)的檢測(cè)

兩名檢測(cè)員用手捏住金屬塊，兩人成橫向或縱向保持3～5 m的距離(兩人所形成的位置與管線垂直且必須保證一人走在管線正上方)前進(jìn)，調(diào)節(jié)靈敏度和增益大小，保持檢測(cè)儀靜態(tài)信號(hào)在0～50 mV之間。兩人向前行走時(shí)，若檢測(cè)到的信號(hào)和音響變化都很小，說(shuō)明該段電纜絕緣層狀態(tài)良好，當(dāng)檢測(cè)到的信號(hào)和音響都明顯增大且檢測(cè)信號(hào)大于所設(shè)定的漏點(diǎn)信號(hào)時(shí)，說(shuō)明該處電纜絕緣層破損[3]，如圖3所示。

圖3 防腐層檢漏原理

2.3.3 漏點(diǎn)大小的確定

在所測(cè)漏點(diǎn)附近防腐層狀況良好的管段調(diào)節(jié)增益，使檢測(cè)儀保持0～50 mV之間的靜態(tài)信號(hào)，根據(jù)檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)弱，測(cè)出漏點(diǎn)處的信號(hào)，通過(guò)漏點(diǎn)信號(hào)大小來(lái)確定漏點(diǎn)的大小，漏點(diǎn)信號(hào)越大，漏點(diǎn)越大[4]。

3 探管、測(cè)向、測(cè)深的原理

發(fā)射機(jī)向地下管道發(fā)送特定的電磁波信號(hào)，通過(guò)探測(cè)地下電纜的磁場(chǎng)來(lái)確定其位置、走向和深度。

4 檢漏的原理及方法

1)檢漏原理：發(fā)射機(jī)向地下電纜發(fā)送特定的電磁波信號(hào)，在地下電纜絕緣層破損點(diǎn)處與大地形成回路，并向地面輻射，在破損點(diǎn)正上方輻射信號(hào)最強(qiáng)，根據(jù)這一原理找出電纜絕緣層的破損點(diǎn)。

2)檢漏方法：我們采用的是“人體電容”法。它是用人體做檢測(cè)儀的感應(yīng)元件沿電纜走向檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)員走到漏點(diǎn)附近時(shí)，檢測(cè)儀開(kāi)始有反應(yīng)，當(dāng)走到漏點(diǎn)正上方時(shí)，喇叭中的聲音最響，數(shù)值顯示最大，從而準(zhǔn)確找到斷裂點(diǎn)。

5 SL-2818檢漏儀在恒電位儀陽(yáng)極纜故障檢測(cè)中的應(yīng)用

2016年7月27日上午，中油管道西安分公司慶陽(yáng)支線5#閥室恒電位儀出現(xiàn)故障，儀器輸出電流為零、輸出電壓63.7 V，較平時(shí)數(shù)據(jù)嚴(yán)重異常。

5.1 初步排查

1)斷開(kāi)陽(yáng)極電纜，對(duì)恒電位進(jìn)行自檢，經(jīng)儀器自檢，說(shuō)明恒電位儀本身狀態(tài)良好。

2)根據(jù)恒電位顯示數(shù)據(jù)，初步判斷陽(yáng)極電纜或者陰極電纜斷開(kāi)。

3)使用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)試零位接陰電纜與陰極電纜連通狀況，經(jīng)測(cè)試，零位線與陰極線連通良好，排除陰極電纜斷線可能，判斷陽(yáng)極斷纜。

4)使用ZC-8接地電阻測(cè)試儀測(cè)試陽(yáng)極電纜接地電阻，經(jīng)測(cè)試，陽(yáng)極電纜接地電阻大于100 Ω，確定陽(yáng)極斷纜或虛接。

5.2 使用SL-2818管道檢漏儀查找

電纜探測(cè)：將檢漏儀的發(fā)射機(jī)連接陽(yáng)極電纜、陰極接地，打開(kāi)電源，根據(jù)需要調(diào)節(jié)輸出。發(fā)射機(jī)向地下電纜發(fā)送特定的電磁波信號(hào)，通過(guò)探管儀探測(cè)地下電纜的磁場(chǎng)來(lái)確定其位置、走向和埋深。

檢漏方法：我們采用的是“人體電容法”。它是用人體做檢測(cè)儀的感應(yīng)元件沿電纜走向檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)員走到漏點(diǎn)附近時(shí)，檢測(cè)儀開(kāi)始有反應(yīng)，當(dāng)走到漏點(diǎn)正上方時(shí)，喇叭中的聲音最響，數(shù)值顯示最大，從而準(zhǔn)確找到漏蝕點(diǎn)。

經(jīng)過(guò)連續(xù)三天的努力，使用SL-2818檢漏儀檢漏共查出4處斷點(diǎn)，1處老接頭松動(dòng)，2處電纜破皮，如圖4所示。

圖4 根據(jù)檢測(cè)結(jié)果開(kāi)挖的陽(yáng)極纜破損處

6 結(jié) 論

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，SL-2818檢漏儀完全可以應(yīng)用在檢查恒電位儀陽(yáng)極纜故障中，且使用方便，抗干擾能力強(qiáng)，測(cè)量出的故障準(zhǔn)確率高。

[1] 薛致遠(yuǎn)，畢武喜，陳振華，等. 油氣管道陰極保護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀與展望[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2014 ，33(9)：938-944.

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ApplicationofSL-2818LeakDetectorinAnodeCableTroubleshootinginCathodicProtection

MAHongyu,ANShun,YANGHucheng

(Oil&GasTransportationSub-company,PetroChinaPipelineCompany,Xi′an,Shaanxi710000,China)

The corrosion protection on the buried oil and gas pipeline is crucial to prolong the service life and ensure the safety of oil transportation pipeline. The cathodic protection is regarded as the most effective way to prevent metal electrochemical corrosion, and the potentiostat cathodic protection power supply has been widely applied in the buried metal pipeline corrosion protection engineering. The SL-2818 type buried pipeline coating leak detector is usually applied to leak detection in pipeline corrosion protection layer, but it can be redeveloped to use in the potentiostat anode cable fault line detecting. The SL-2818 type leak detector is discussed in working principle, wiring, operation steps, and the key locating methods in detecting the fault line.

cathodic protection; potentiostat; SL-2818; anode line; leak detection

馬宏宇，男，1975年生，工程師，2010年畢業(yè)于長(zhǎng)春工程學(xué)院工程管理專業(yè)，現(xiàn)主要從事長(zhǎng)輸成品油管道管理工作。E-mail：646046345@qq.com

TM247

A

2096-0077(2017)06-0079-03

10.19459/j.cnki.61-1500/te.2017.06.020

2017-06-16

葛明君)