陰極防腐保護遠傳遠控智能系統現場試驗

俞博洋

（大慶油田采油三廠規劃設計研究所，黑龍江 大慶 163000）

1 目的意義

陰保日常管理規定要求值班員工每天到現場，抄錄一次陰保系統的輸出電壓、輸出電流、保護電位的數值，同時上傳到A5數據庫中，不能實現數據的自動存儲，特別是當保護電位不達標時，只有在現場抄錄數據時才能被發現，無法保證被保護體的通電點電位始終在-850～-1200mV（CSE）之間。同時于值班員工對于陰保系統運維水平有限，當陰保系統保護電位不在-850～-1200mV（CSE）之間時，只能做簡單的記錄與上報，不會進行調節，更無法實現自動調節。而且陰保日常管理規定要求每月對測試樁電位檢測一次，而檢測時需要用萬用表和硫酸銅參比電極，而各采油礦、大隊萬用表和硫酸銅參比電極配備不足，對測試樁電位檢測工作開展的不及時，不準確。

針對這些問題，利用互聯網技術和無線通信技術，開展陰保數字化管理也是大勢所趨，目前部分采油廠已經開始嘗試利用在線監控系統對陰極保護進行數字化管理。此次現場試驗可為我廠陰保數字化提供了推廣依據，不光解決了陰保管理上的難題，而且提升了我廠陰保數字化管理水平。

2 研究內容

（1）陰保系統通電點電位數據采集與傳輸。陰保系統通電點電位是陰保系統是否正常運行的重要指標，要保證陰保系統通電點電位始終保持在850～-1200mV（CSE）之間，才能保證被保護體的防腐保護效果，利用電位遙測分機實現陰保系統通電點電位數據采集與傳輸；

（2）陰保系統輸出電壓、輸出電流、保護電位數據采集與傳輸。陰保系統輸出電壓、輸出電流、保護電位數據一般由值班員工每天到現場，抄錄一次然后上傳到A5數據庫中，目前不能實現自動采集，利用恒電位儀通訊控制器實現陰保系統輸出電壓、輸出電流、保護電位數據采集與傳輸；

（3）數據傳輸方式的選擇。LoRa是LPWAN通信技術中的一種，是一種基于擴頻技術的超遠距離無線傳輸，采用LoRa傳輸方式進行數據傳輸；

（4）對傳輸過來的陰保系統輸出電壓、輸出電流、保護電位、通電點電位進行分析處理，對陰保系統的恒電位儀進行自動調節。

3 試驗完成情況

圖1

圖2

北二三注水站陰保系統是2018年11月投運，設備較新，故障少，便于遠傳遠控設備的安裝與調試，同時北二三注水站與隊部距離較遠，可以更好的測試傳輸效果，因此選擇北二三注水站進行此次試驗。安裝電位自動遙測分機1套，實現了陰保系統通電點電位數據采集與傳輸；在北二三注水站安裝恒電位儀通訊控制器1套，完成了陰保系統輸出電壓、輸出電流、保護電位數據采集與傳輸；在北二三注水站隊部安裝電位自動遙測系統主機1套，進行了對傳輸過來的陰保系統輸出電壓、輸出電流、保護電位、通電點電位分析處理；完成軟件安裝與調試，通過對數據分析處理，實現了陰保系統的恒電位儀數據自動調節。

4 指標完成情況

4.1 開題報告要求的技術經濟指標

（1）工況溫度（采樣范圍：-50℃～80℃）；

（2）陰保系統故障自動判斷與自動調節。

4.2 課題完成后達到的技術經濟指標

（1）工況溫度（采樣范圍：-50℃～80℃）；

（2）實現陰保系統故障自動判斷與自動調節。

5 關鍵技術及創新點

陰極保護自動化方案集成了目前最新的通訊技術和物聯網技術，通過電位自動遙測分機，自動采集已實施陰極保護管道上采集點的數據，根據遠近點電位數據反饋回的數據進行智能分析，評估整條管道的陰極保護狀態是否正常，若不正常，通過自控通訊器調節恒電位儀輸出電流，優化陰極保護的工作狀態。若通過自控通訊器無法調節，則系統發出報警。本套系統一共包括電位自動遙測分機，恒電位儀通訊控制器，電位自動遙測系統主機三部分組成。

（1）電位遙測分機。遙測分機安裝在測試樁內，測試樁采用鋼質，設備在地下工作，工況環境穩定，采用太陽能供電，無需更換電池，可長期工作10年以上，適宜4G、LoRa等通訊方式，采用鋼質高測試樁，可維護性好，便于現場檢修，儀器采用防爆殼體，安全可靠，設備在地下工作，工況環境穩定；

（2）恒電位儀通訊控制器。將恒電位儀的輸出電壓、輸出電流、保護電位數據采集出來，通過LoRa通訊方式傳送到遙測主機，通過主機中軟件處理，自動調節恒電位儀保護電位數值，保證保護電位在-850～-1200mV（CSE）之間；

（3）數據傳輸采用LoRa通訊方式。LoRa是LPWAN通信技術中的一種，是一種基于擴頻技術的超遠距離無線傳輸。LoRa模塊是免費的，沒有任何通訊費用，不會產生其他費用問題 ，免費頻段包括433、868、915MHz。限定區域使用，可覆蓋油田區域，不會發生數據外泄，安全可靠。遙測分機采集數據通過LoRa通訊方式發送給恒電位儀接收器，然后接收器發送給用戶端形成數據，用戶端通過電腦的軟件后臺給恒電位儀控制器發送命令來進行控制恒電位儀的電位來實現遠傳遠控；

（4）電位自動遙測系統主機。通過軟件可實現自動分析采集得到的數據，進行異常提示，并對異常自動修復。對無法修復的異常，進行報警。采用多項設計確保數據安全，下位機可儲存數據，上位機具備數據備份盤與冗余電源。

6 結論及認識

通過陰保遠傳遠控智能系統實現陰保系統的全面自動化管理，準確有效的監測陰保在管道、儲罐生命周期中的變化，為陰保效果評估做更充分的數據支持；通過監控區域陰極保護整體工作狀態，確保全部應被保護設備長期處于陰極保護的有效保護狀態，監控恒電位儀工作狀態，并能夠根據末端電位數據自動調整恒電位儀輸出電流，使陰極保護電位達到標準要求；通過系統中的專家診斷系統，分析并給出處理意見，降低發現及解決故障的反應時間。

7 取得的經濟效益及推廣應用前景

7.1 經濟效益分析

陰保遠傳遠控智能系統在北二三注水站進行試驗，實現了陰保系統的全面自動化管理，準確有效的采集恒電位儀的輸出電流、輸出電壓、保護電位的數值，同時采集到被保護體的通電點電位，根據通電點電位數據自動調整恒電位儀輸出電流，使陰極保護電位達到標準要求；通過系統中的專家診斷系統，分析并給出處理意見，降低發現及解決故障的反應時間，實現了陰保系統的自動采集、自動調節。

陰保遠傳遠控智能系統可測量通電點電位，可節省一塊萬用表和一個硫酸銅參比電極費用。一塊福祿克F116c數字萬用表單價為1625.97元，一個便攜式硫酸銅參比電極單價為75.21元。可節約1701.18元。

7.2 推廣應用前景

隨著互聯網技術和無線通信技術的發展，陰保數字化管理也是大勢所趨。各采油廠已經開始嘗試利用在線監控系統對陰極保護進行數字化管理。此次現場試驗為我廠陰保數字化提供了推廣依據，不光解決了陰保管理上的難題，而且提升了我廠陰保數字化管理水平。