某機坪管道直流雜散電流排流技術探討

曹 政 王 瓅 王 薇 王 相

（中國航空油料有限公司浙江分公司，浙江 杭州 310000）

0 引言

我國早期建設的機坪管道已服役幾十年，近年來在運行維護中存在著以下問題：管道自身防腐層的老化、城市發展建設對管道路由的占壓破壞、城市軌道交通對管道的雜散電流干擾腐蝕等，管道存在的泄漏風險越來越大，管道泄漏事故時有發生，嚴重威脅著管道的安全運行[1-4]。

現實情況是，隨著國民經濟快速發展，地鐵（含輕軌，以下均同）作為城市重要的交通工具正得到迅速的發展。地鐵作為城市重要的交通工具，截止2022年2月中國大陸已開通地鐵運營51個城市，投運長度大于8800km。在所有威脅管道的安全運行的因素中，地鐵雜散電流造成的直流干擾尤為嚴重[5,6]。

早前建設的機坪管道一般采用犧牲陽極保護，在直流雜散電流干擾的情況下，犧牲陽極作為低電阻通道為雜散電流進出管道提供路徑，一般情況下機坪管道存在多個不同的干擾回路，陰極保護電位分布很不均勻，不是通常陽極井由近-遠的平緩線性分布。這種情況下，除了有效實施雜散電流排流外，如何準確測量現有雜散電流的干擾狀態，實現精準排流，成為排流工程成功與否的關鍵。

1 機坪管道地鐵直流雜散電流干擾現狀

某機場機坪管道一期2000年建設投產，管徑DN200～DN350，管道長度12.33Km，采用環氧煤瀝青防腐層。二期于2012年建設投產，管徑DN150～DN350，管道長度6.3Km，采用3PE防腐層。通過前期調研測試發現，機坪管道測試井空間不足，無法滿足測試人員下井測試，部分測試井直徑僅8cm，管道電位測試僅能通過建設初期埋設的長效硫酸銅參比電極引線進行測量。由于埋地長效參比電極無法進行校準，無法精準測量機坪管道的電位，此外由于沒有預埋檢查片，現有的測試井又無法保證檢查片在全部埋入測試井底的土壤中，因此無法測量管道的斷電電位。

通過前期測試還發現，部分測試井處機坪管道通電電位波動明顯。以B601測試井為例，測得的通電電位自0.1～-1.8V波動，說明此處機坪管道受直流雜散電流干擾明顯，需對此處管道開展更為詳細的測量與評估工作，B601測試井數據測試圖如圖1所示。

圖1 B601測試井數據測試圖

調研發現，機坪管道原采用犧牲陽極保護，犧牲陽極作為低電阻通道為雜散電流進出管道提供通道，因此機坪管道存在多個不同的干擾回路，陰極保護電位分布很不均勻。一般管道對于直流雜散電流干擾，采取的措施是摘除陽極區的犧牲陽極或者在犧牲陽極與管道之間增加排流器或者增加新的犧牲陽極地床，在電流流出區修復防腐層。在機坪上開挖摘除陽極與修復防腐層因為成本太高、不停航施工比較困難，在機坪區域難以實現。機坪管道上除消耗即將完畢或已完畢的45組犧牲陽極外，還有加油栓井346套、高低排放井63套，這些均為管道的防腐漏電點，這些漏電點顯著增大管道需要保護電流。

綜合以上情況，雜散電流防護繼續采用犧牲陽極方案既不經濟也不合理，且不停航施工大面積開挖機坪也不現實。因此，本次機坪管道雜散電流治理采取強制排流站防護方式，并且改進極化探頭，使其能夠適用于機坪管道的工況條件。

2 機坪管道直流雜散電流治理

針對機場施工的特殊性，有些工程一旦安裝很難維修。特別的，隨著地鐵鋼軌絕緣組件磨損，泄漏電流會逐年增多，并且機坪管道防腐層逐年老化會導致本來電位達標的區域出現欠保護情況。因此不但考慮目前的排流需要，還對后期雜散電流趨勢進行評估，充分考慮余量。

為了收集強制排流站的輸出電流及排流效果，在北一指廊位置采取實驗性排流，實驗性排流采用深井陽極地床形式，如圖2所示。通過調節電流輸出大小，不斷測量機坪管道電位，最終確定最大的有效保護距離，測試結果顯示利用1處強制排流設施，無法有效解決大范圍雜散電流波動、局部屏蔽、近端過保護的實際問題，同時過大的保護電流會導致對周邊機場其他地下構筑物干擾增大。

圖2 強制排流站深井陽極地床示意圖

為了更有效地保護機坪管道，根據管道線性路由，通過實驗強排站設備的輸出調節，劃出斷電電位變化分布圖，對于明顯區別于線性規律的屏蔽點或者雜散電流特征點進行標記，根據布局整體，適當增加局部排流地床進行防護，最終確定了利用5套強排站進行機坪管道全方位防護的措施、

針對機坪的現狀，改進極化探頭結構，使其適用于小型測試井的工況現狀，新型極化探頭較傳統極化探頭的區別在于能在狹小空間免開挖安裝，測試精度優于常規極化探頭，具備防短路功能。新的測試探頭能精確測量老舊機坪下管道雜散電流排流的效果，無需在機坪下增加輔助試片、參比電極等測量工具，同時，為了更有效、直觀、全面監控雜散電流的波動，需要增加高頻、無線、高穿透性電位自動采集傳輸設備。

3 排流治理效果評價

為了全面地反映目前機坪管道受地鐵雜散電流干擾情況，我們選取了本次選取受雜散電流干擾較為嚴重的B601、B603和B613測試井作為檢測對象。

本次評價對3個測試點的通電電位、斷電電位、交流電壓。測量方式選擇24h不間斷測量，通電電位、斷電電位的測量結果選擇最大值與最小值進行記錄；交流干擾電壓選擇最大值進行記錄[7,8]，其結果如表1和圖4所示。

表1 機坪管道雜散電流干擾情況統計表

圖4 機坪管道未排流前24h不間斷測試結果

通過表1和圖4可以看出，三處測試井處管道受交流雜散電流影響較小，但是通電電位波動大，斷電電位均大于-0.85V，未達到相應標準，管道受到直流雜散電流干擾，必須采取防護措施。

針對現狀，利用5套強排站進行直流雜散電流干擾防護，調節5套強排站的輸出電流。根據排流實施后24h的檢測結果發現，三處測試井斷電電位在-0.85～-1.20Vcse之間，斷電電位正于-0.85Vcse準則百分比均小于5%，達到陰極保護相應標準。其結果如表2和圖5所示。

圖5 機坪管道排流后24h不間斷測試結果

表2 機坪管道雜散電流治理后檢測統計表

4 結論與展望

通過對機坪管道沿線管道進行實地考察與測試，系統分析機坪管道現行雜散電流干擾和維護情況，針對復雜的機坪管道情況制定了可行有效的強制排流實施方案，并改進現有極化探頭結構，使其更加精準的測試機坪下管道的電位情況。通過對機坪測試井的電位測量可以發現，在設置的5套強排站工作狀態下，管道保護電位均符合-850mV準則，管道處于有效的保護狀態。

展望：為了更加及時、精確掌握機坪管道的雜散電流干擾情況，在后期運營維護過程中，通過不同時間段的雜散電流干擾情況，找出對5套強排站的協同作用規律，積極采用數智化模式，建立和健全管道雜散電流數據庫，為管道的安全穩定運營提供有力的保障。