區(qū)域性陰極保護自動監(jiān)測調(diào)控系統(tǒng)研究與應(yīng)用

（大慶油田第二采油廠規(guī)劃設(shè)計研究所，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

隨著油田現(xiàn)代化、數(shù)字化管理水平的不斷提高，區(qū)域性外加電流陰極保護技術(shù)也呈現(xiàn)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(fā)并應(yīng)用了陰極保護遠(yuǎn)程自動監(jiān)測調(diào)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了陰極保護系恒工作參數(shù)遠(yuǎn)程檢測、采集、分析、自動調(diào)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(yuǎn)程自動監(jiān)測調(diào)控系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成及工作流程

一是組成部分，主要由現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集組塊、站內(nèi)接收與輸出組塊和遠(yuǎn)程調(diào)控中心組塊3部分組成；二是基本保護回路，陰極保護間內(nèi)直流恒電位儀電源負(fù)極與管道連接，正極與輔助陽極（陽極地床）連接，從而構(gòu)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(zhuǎn)）→恒電位儀運行管理裝置→（網(wǎng)線）→交換機→（局域網(wǎng)）→電位自動遙測系統(tǒng)主機→數(shù)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(yuǎn)傳裝置→（無線跳轉(zhuǎn)）→恒電位儀運行管理裝置→（網(wǎng)線）→交換機→（局域網(wǎng)）→電位自動遙測系統(tǒng)主機→數(shù)字化管理平臺；

（3）遠(yuǎn)程調(diào)控信號傳輸流程：數(shù)字化管理平臺→電位自動遙測系統(tǒng)主機→交換機→（網(wǎng)線）→恒電位儀運行管理裝置→（無線跳轉(zhuǎn)）→電位無線遠(yuǎn)傳裝置→（RS485）→恒電位儀。

1.2 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集組塊

該組塊為系統(tǒng)信息檢測、采集與傳輸?shù)那岸四K，設(shè)置在陰極保護管道上方，主要由極化探頭、遙測分機、無線遠(yuǎn)傳裝置、專用金屬檢測樁4部分組成，起到動態(tài)檢測現(xiàn)場陰極保護管道保護電位，并將采集數(shù)據(jù)上傳至運行管理裝置的作用。

1.3 站內(nèi)接收與輸出組塊

該組塊為系統(tǒng)信息傳輸與交換的中端模塊，設(shè)置在陰極保護間內(nèi)部。主要由多功能恒電位儀、遠(yuǎn)程控制終端（恒電位儀運行管理裝置）、無線遠(yuǎn)傳裝置等組成。恒電位儀用于輸出連續(xù)可調(diào)控的直流電壓和電流，輸出電壓恒定，調(diào)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(shù)據(jù)信號通過油田內(nèi)網(wǎng)傳送到數(shù)字化管理平臺，并將管理平臺發(fā)出的調(diào)整指令回傳至恒電位儀調(diào)節(jié)工作參數(shù)等，實現(xiàn)遠(yuǎn)程在線監(jiān)控系統(tǒng)運行狀況，達到陰極保護管道安全高效運行的目的。

1.4 遠(yuǎn)程調(diào)控中心組塊

遠(yuǎn)程調(diào)控中心為信息收集存儲、分析處理、調(diào)控指令發(fā)出的終端模塊，設(shè)置在值班室內(nèi)和廠規(guī)劃防腐室內(nèi)。主要由主機和相應(yīng)數(shù)字化管理平臺（軟件系統(tǒng)）組成，由計算機上的數(shù)字化管理平臺提供人機交互界面，通過油田內(nèi)網(wǎng)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(shù)據(jù)，并通過數(shù)字化管理平臺直接顯示陰極保護設(shè)備的運行狀態(tài)，以及異常狀態(tài)的分析和判斷，并作出針對性反饋。

2 現(xiàn)場應(yīng)用

自動調(diào)控系統(tǒng)應(yīng)用以來，實現(xiàn)了對管道陰極保護狀況的在線檢測，系統(tǒng)監(jiān)測電位與實際監(jiān)測電位誤差率低、符合度較高。以某系統(tǒng)“轉(zhuǎn)聯(lián)-中計-單井”管道施加遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)以來，各監(jiān)測點位實際情況為例，發(fā)現(xiàn)運行期內(nèi)各類型陰極保護管道處于有效保護狀態(tài)，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(biāo)準(zhǔn)差。此外，通過在線監(jiān)控方式實時根據(jù)保護需要調(diào)整恒電位工作狀態(tài)，使得整個陰極保護系統(tǒng)具備高時率、高保護合格率的狀態(tài)，對被保護管道起到了有效的防腐蝕目的。同時，該系統(tǒng)的應(yīng)用填補了大慶油田集輸系統(tǒng)站外埋地管道陰極保護統(tǒng)一集中管理的技術(shù)空白，提高了陰極保護管理的科學(xué)性、準(zhǔn)確性和及時性，收到了良好的經(jīng)濟效益。

3 結(jié)語

集輸系統(tǒng)站外埋地金屬管道采用區(qū)域性外加電流陰極保護在線管理自動調(diào)控系統(tǒng)，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(jiān)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。