區域性陰極保護自動監測調控系統研究與應用

（大慶油田第二采油廠規劃設計研究所，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

隨著油田現代化、數字化管理水平的不斷提高，區域性外加電流陰極保護技術也呈現出由無人值守來替代人工巡檢的演化趨勢。因此，大慶油田研發并應用了陰極保護遠程自動監測調控系統，實現了陰極保護系恒工作參數遠程檢測、采集、分析、自動調控等功能，有效提升了保護時率，降低了崗位員工勞動強度。

1 遠程自動監測調控系統

1.1 系統構成及工作流程

一是組成部分，主要由現場數據采集組塊、站內接收與輸出組塊和遠程調控中心組塊3部分組成；二是基本保護回路，陰極保護間內直流恒電位儀電源負極與管道連接，正極與輔助陽極（陽極地床）連接，從而構成保護回路。

各組塊間信號傳遞流程如下：

（1）管道保護電位信號傳輸流程：電位測量探頭→（電纜）→電位遙測分機→（無線跳轉）→恒電位儀運行管理裝置→（網線）→交換機→（局域網）→電位自動遙測系統主機→數字化管理平臺；

（2）恒電位儀運行工況傳輸流程：恒電位儀→（RS485）→電位無線遠傳裝置→（無線跳轉）→恒電位儀運行管理裝置→（網線）→交換機→（局域網）→電位自動遙測系統主機→數字化管理平臺；

（3）遠程調控信號傳輸流程：數字化管理平臺→電位自動遙測系統主機→交換機→（網線）→恒電位儀運行管理裝置→（無線跳轉）→電位無線遠傳裝置→（RS485）→恒電位儀。

1.2 現場數據采集組塊

該組塊為系統信息檢測、采集與傳輸的前端模塊，設置在陰極保護管道上方，主要由極化探頭、遙測分機、無線遠傳裝置、專用金屬檢測樁4部分組成，起到動態檢測現場陰極保護管道保護電位，并將采集數據上傳至運行管理裝置的作用。

1.3 站內接收與輸出組塊

該組塊為系統信息傳輸與交換的中端模塊，設置在陰極保護間內部。主要由多功能恒電位儀、遠程控制終端（恒電位儀運行管理裝置）、無線遠傳裝置等組成。恒電位儀用于輸出連續可調控的直流電壓和電流，輸出電壓恒定，調控安全，運行效率高；運行管理裝置用于將接收到的前端陰極保護管道的保護電位、參比電位，以及恒電位儀的工況數據信號通過油田內網傳送到數字化管理平臺，并將管理平臺發出的調整指令回傳至恒電位儀調節工作參數等，實現遠程在線監控系統運行狀況，達到陰極保護管道安全高效運行的目的。

1.4 遠程調控中心組塊

遠程調控中心為信息收集存儲、分析處理、調控指令發出的終端模塊，設置在值班室內和廠規劃防腐室內。主要由主機和相應數字化管理平臺（軟件系統）組成，由計算機上的數字化管理平臺提供人機交互界面，通過油田內網接收恒電位儀運行管理穿裝置傳送的電流、電壓、電位等工況數據，并通過數字化管理平臺直接顯示陰極保護設備的運行狀態，以及異常狀態的分析和判斷，并作出針對性反饋。

2 現場應用

自動調控系統應用以來，實現了對管道陰極保護狀況的在線檢測，系統監測電位與實際監測電位誤差率低、符合度較高。以某系統“轉聯-中計-單井”管道施加遠程調控系統以來，各監測點位實際情況為例，發現運行期內各類型陰極保護管道處于有效保護狀態，電位誤差率平均為0.84%、0.10%和0.82%，精確度超過均值2.33個標準差。此外，通過在線監控方式實時根據保護需要調整恒電位工作狀態，使得整個陰極保護系統具備高時率、高保護合格率的狀態，對被保護管道起到了有效的防腐蝕目的。同時，該系統的應用填補了大慶油田集輸系統站外埋地管道陰極保護統一集中管理的技術空白，提高了陰極保護管理的科學性、準確性和及時性，收到了良好的經濟效益。

3 結語

集輸系統站外埋地金屬管道采用區域性外加電流陰極保護在線管理自動調控系統，不僅能夠通過人性化的操作和清晰的圖表，直觀及時地查看各監測點的狀況，以便能及時排除故障，還能大幅降低基層站隊日常管理難度和崗位員工勞動強度，對提高陰極保護運行時率、合格率，減少管道腐蝕及延長管道使用壽命，提升大慶油田管道和站場完整性管理水平有著積極的借鑒意義。