油气站场管道杂散电流干扰分析.pdf

油气站场管道杂散电流干扰分析 姜有文1 ，沈光霁2 ，张子龙3 ，徐承伟1 ，曹瑞英4 1 ．中国石油管道科技研究中心，河北廊坊0 6 5 0 0 0 ；2 ．沈阳龙昌管道检测中心，辽宁沈阳1 1 0 0 3 4 ； 3 ．中油管道防腐工程有限责任公司，河北廊坊0 6 5 0 0 0 ；4 ．中国石油大学 北京 ，北京1 0 2 2 0 0 摘要为了了解输油气站场内外管道所受杂散电流干扰程度，选取了7 4 个站场进行杂散电流长期 监测。监测结果显示7 4 个站场内管道所受交流干扰程度为弱，但存在不同程度的直流干扰。由检测 结果和现场调查可知，直流干扰的主要干扰源为城市轨道交通、电气化铁路和站外干线阴极保护等。 城市轨道交通和电气化铁路的干扰具有时间特征，站外干线阴保的干扰则是一个长期的过程。检测中 还发现，存在恒电位仪输出异常造成管地电位波动很大，采用站内外联合保护时站内管道存在部分欠 保护现象。 关键词管道；输油气站场；杂散电流 中图分类号T E 9 8 8文献标识码A文章编号1 0 0 4 9 6 1 4 2 0 1 4 0 2 一0 0 4 4 0 4 S t u d yo nS t r a yC u r r e n tI n t e r f e r e n c e so ft h eP i p e l i n e i nO i la n dG a sS t a t i o n s J I A N GY o u ．W e l l ‘，S H E NG u a n g - j i 2 ，Z H A N GZ i ．1 0 n 9 3 ，X UC h e n g ．w e i l ，C A OR u i y i n 9 4 1 ．P e t r o C h i n aP i p e l i n eR DC e n t e r ，L a n g f a n g0 6 5 0 0 0 ，C h i n a ； 2 ．S h e n y a n gL o n g c h a n gP i p e l i n eI n s p e c t i o nC e n t e r ，S h e n y a n g1 1 0 0 3 4 ，C h i n a ； 3 ．C h i n aP e t r o l e u mP i p e l i n eC o a t i n gE n g i n e e r i n gC o ．，L t d ．，L a n g f a n g 嘶5 ∞l ，C h i n a ； 4 ．C h i n aU n i v e r s i t yo fP e t r o l e u m B e i j i n g ，B e i j i n g1 0 2 2 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t I no r d e rt ok n o wt ow h a td e g r e eap i p e l i n es u f f e r sf r o ms t r a yc u r r e n ti n t e r f e r e n c e ，7 4o i la n dg a ss t a t i o n sh a v eb e e n s e l e c t e df o rs t r a yc u r r e n ti n t e r f e r e n c em o n i t o r i n g ．T h er e s u l t ss h o wt h a tA Ci n t e r f e r e n c ei sw e a ki nt h e7 4o i la n dg a ss t a t i o n s ．b u t t h e r ea r ed i f f e r e n tl e v e l so fD Ci n t e r f e r e n c e 。T h em a i nD Ci n t e r f e r e n c e O U l _ c e sa r et h eu r b a nr a i lt r a n s i t ，e l e c t r i f i e dr a i l w a y sa n dC 8 一 t h o d i cp r o t e c t i o ns y s t e m so ft h em a i np i p e l i n e s ．T h ei n t e r f e r e n c eo fu r b a nr a i lt r a n s i ta n de l e c t r i f i e dr a i l w a y sh a st h ec h a r a c t e r i s t i c s o ft i m e ，a n dt h ei n t e r f e r e n c eo fc a t h o d i cp r o t e c t i o ns y s t e m so ft h em a i np i p e l i n e si sal o n g - t i m ep r o c e s s ．D u r i n gt e s t i n g ，i tW a sf o u n d t h a tt h e r ew a sa l la b n o r m a lp e t e n t i o s t a to u t p u t ，r e s u l t i n gi nf l u c t u a t i o n so ft h ep i p e - t o - s o i lp o t e n t i a la n dt h a to ns o m ep i p e l i n e si nt h e s t a t i o n st h e r ee x i t sm o r ep o s i t i v ep o t e n t i a lt h a n 一8 5 0m V C S E p h e n o m e n o nw h e nb o n d i n gp r o t e c t i o ni sa p p l i e d ． K e yw o r d s p i p e l i n e ；o i la n dg a ss t a t i o n ；s t r a yc u r r e n t 0 引言 随着经济发展，埋地管道作为输送能源的主要方 式就显得尤为重要。与此同时，随着城市建设的加 快，电力、通讯、轨道交通等基础设施的快速发展，这 些基础设施的供电系统势必会对埋地管道造成杂散 电流腐蚀。 输油气站场作为长输管道的重要组成部分，当输 油气站站内管道受到杂散电流腐蚀时，将会严重影响 油气的安全输送。因此，对于输油气站站内管道杂散 电流的检测及减缓治理就变得尤为重要。 收稿日期2 0 1 3 0 6 2 2收修改稿日期2 0 1 3 1 0 2 9 1 检测方法及评价准则 1 ．1 交流电压检测方法及评价准则 1 ．1 ．1 交流电压测量方法 交流干扰电压按G B ／T 5 0 6 9 8 2 0 11 埋地钢质管 道交流干扰防护技术标准1 中要求进行测量，测量 接线如图1 所示。 1 ．1 ．2 交流干扰评价准则 埋地钢质管道交流干扰评价可按照G B ／T S 0 6 9 8 2 0 1 1 埋地钢质管道交流干扰防护技术标准的要 求执行。管道上的交流干扰电压不高于4V 时，交流 干扰程度为弱，可不采取交流干扰防护措施；管道上 的交流干扰电压高于4V 时，应采用交流电流密度进 万方数据 第2 期姜有文等油气站场管道杂散电流干扰分析 4 5 行评估，交流电流密度可按式 1 计算 ．，矿面8 V 1 式中J A c 为评估的交流电流密度，A ／m 2 ；V 为交流干扰 电压有效值的平均值，V ；p 为土壤电阻率，Q m ；d 为 破损点直径，m ． 4 一 占1 ＼ p 2 1 一交流电压表或杂散电流测试仪；2 一参比电极 C S E ； 3 一埋地管道；4 一测试桩或管体裸露处；5 一测试导线 图1管道交流干扰电压测量接线图 当J ．。 3 0A ／m 2 时，交流干扰程度为弱，可不采 取干扰防护措施；当3 0A ／m 2 J A c 1 0 0A ／m 2 时，交流干扰程度为 强。干扰程度为中或强时，应排查干扰来源，采取措 施或提出建议消除干扰。 1 ．2 直流电位检测方法及评价准则 1 ．2 ．1 直流电位测量方法 直流电位按G B ／T 2 1 2 4 6 2 0 0 7 埋地钢质管道阴极 保护参数测量方法心。中的规定进行测量。管地电位测 量接线与管道交流干扰电压测量接线 图1 基本相同。 1 ．2 ．2 直流干扰评价准则 对于不受阴极保护的站场管道，直流干扰情况的 评估根据S Y ／T 0 0 1 7 2 0 0 6 埋地钢质管道直流排流 保护技术标准∞1 中的规定执行，管道直流干扰程度 按管地电位较自然电位正向偏移量的指标判定，如表 1 所示。 表1 直流干扰程度判断指标 直流干扰程度管地电位正向偏移量／m V 弱 中 强 2 0 0 当管道任意点上的管地电位较自然电位正向偏 移1 0 0m V 时，应及时采取直流排流保护或其他防护 措施；对于受阴极保护的站场管道，直流干扰情况的 评估根据Q ／S YG D 0 1 9 1 2 0 0 8 油气管道阴极保护系 统运行维护规范H 1 中第5 节阴极保护准则的规定执 行，管地电位应为一8 5 0m V 或更负。 2 现场调查分析 该次共检测了7 4 个油气站场，其中站内有阴极保 护的共有1 9 个站场，无阴极保护的共有5 5 个站场。 其中1 1 个站场管地电位正常，满足阴极保护准则，占 5 7 ．8 9 ％；而有8 个站场部分管道处于欠保护状态，占 4 2 ．1 1 ％。 无阴极保护的站场直流干扰检测结果为直流干 扰程度为弱的有3 7 个，占6 7 ．2 7 ％；直流干扰程度为 中的有1 5 个，占2 7 ．2 7 ％；直流干扰程度为强的有3 个，占5 ．4 6 ％。 由检测的结果分析可知，所检测的7 4 个油气站场 交流干扰均为弱，可能是因为站内有比较好的接地系 统，减弱了交流干扰的强度。因此，文中主要对站场 直流干扰进行分析研究。 3 检测结果分析 3 ．1 城市轨道交通的直流干扰 某输气站站内外管道的管地电位一时间曲线见 图2 ，检测结果显示从6 0 0 至2 l 0 0 的时间段，管道 的管地电位曲线以某一电位值为基准周期性地发生 正负偏移，电位变化幅值过大 站场内接近0 ．3V 、站 外接近4V ，受到较强的直流干扰；从2 1 0 0 至6 0 0 的 时间段，站内管道的管地电位曲线又恢复平稳，无直 流干扰。 站内测试电{ i 。．。▲L J 。．．J 山- I 。．．。I ⋯””啊1 叫⋯r ””1 一0 ．6 脚 蠡- 0 s 2 4 01 6 4 02 0 4 00 0 4 00 4 4 00 8 4 01 2 时刻 图2 某输气站站内外管道管地电位一时间曲线 输气站距离城市轻轨3 号线约8k m ，监测的管地 电位一时间曲线的波形特点与距离最近的车站的轻 轨运行时间段 6 0 0 ～2 1 0 0 也基本吻合，并且管地 电位曲线的波动周期与轻轨运行间隔 1 0m i n 基本吻 合，初步判断输气站的直流干扰来自轻轨直流供电系 万方数据 4 6 P i p e l i n eT e c h n i q u ea n dE q u i p m e n t M a g ．2 0 1 4 统。 3 ．2电气化铁路的直流干扰 某输气站站内、站外管道的管地电位监测结果如 表2 所示，管地电位一时间曲线如图3 所示，数据显示 站外管道的管地电位异常，在监测的2 4h 内以某一正 常电位值为基准持续上下波动，受到较强的直流干 扰。 表2 某输气站管地电位监测结果 V 经现场调查发现该输气站西侧约2k m 是京沈铁 路，由图3 可知在铁路高峰期 6 0 0 至2 2 3 0 的时间 段 电位变化幅值超过2V ；在铁路低峰期，波动频率 相对降低，变化幅度接近1V ．初步判断站外管道的直 流干扰来自京沈铁路直流供电系统。 出站站外 山d 血u ．I I ．讪m k ．I Ⅲ⋯⋯川‘ ㈨曲d 呲1 j 址l 叩啊 q 胛1 啊。’ w 甲哪舯∥■盯聊 一 站内 图3 某输气站站内外管道管地电位一时问曲线 3 ．3 站外干线阴极保护系统的直流干扰 某输油站的管地电位监测结果如表3 所示，管地 电位一时间曲线如图4 所示。 图4 某输油站管道管地电位一时间曲线 监测数据显示进站区管道的管地电位平均值为 一0 ．3 2V ，较试片自然电位正向偏移2 1 0m Y ，大于2 0 0 m V ，直流干扰程度为强。从图4 中可以看到，管道的 管地电位比较平稳，没有大的波动，说明干扰是一个 持续过程，并且管地电位只是发生了正向偏移并无正 负交替变换。 表3 某输油站管地电位监测结果 V 经现场试验排查，当关闭站外管线阴极保护的一 台恒电位仪时，进站区的管道管地电位负移至一0 ．5 4 V ，基本维持在钢质试片自然电位 一0 ．5 3V 左右；当 重新打开恒电位仪后，管地电位正移至一0 ．3 2V 左 右，又恢复到断电前的管地电位，测量曲线如图5 所 示。因此，确定进站管道受到的直流干扰来自于站外 干线阴极保护系统。 图5 某输油站站内进站管道的管地电位测量曲线 3 ．4 恒电位仪输出异常 某输气末站站内管道的管地电位一时间曲线如 图6 所示。 图6 某输气末站站内管道管地电位一时间曲线 数据显示站内管道的管地电位变化异常，2 N 试 点处管道的管地电位在监测周期内持续波动，无明显 规律，变化幅值超过1 ．2V ，初步判断是受到较强的直 流干扰，但未发现明显干扰源；3 测试点处管道的管 地电位在3 0 0 至8 0 0 的时间段持续正移至一0 ．8V ， 从8 0 0 至1 1 0 0 的时间段管地电位又持续负移至一 1 ．1 5V ，其余时间都稳定在一1 ．1 5V 左右，最大变化 幅值超过3 0 0m V ，初步分析可能是站内恒电位仪输出 不稳定造成的。 r l 一● { 暑 加 旃 ∽ 万方数据 第2 期姜有文等油气站场管道杂散电流干扰分析 4 7 3 ．5 站内外采用联合阴极保护 某输气站采用站外绝缘法兰跨接，实现站内外联 合阴极保护，站内管道的管地电位一时间曲线如图7 所示。数据显示进站站内处管道的管地电位平均值 为一0 ．9 6V ，正常；但阀组区管道的管地电位平均值为 一0 ．6 9V ，正于一0 ．8 5V 的时间为测试时间的1 0 0 ％， 处于欠保护状态，分析是由于阀组区管道与接地系统 相连，造成阴极保护电流泄漏，管地电位偏正。 一0 ．8r 逍一11 岳’一1 ．n 掣 酾一 17 - 0 R P进站站内 一阀组区 7 4 2 1 4 t If 1 1 4 11 1 5 4 1 1t ．q 4 01 3 4 时刻 图7 某输气站管道管地电位一时间曲线 建议适当调整恒电位仪参数，增大阴极保护电流 输出，使站内管道的阴极保护水平满足规范要求。 4 结论 1 该次检测的站场管道受到的交流干扰均为 弱，主要是因为站内有良好的接地系统，对交流电有 很好的排流作用，有效地减弱了管道的交流干扰。 2 该次检测中管道受到的直流干扰主要来自于 直流电气化铁路和站外阴极保护系统。对于电气化 铁路的干扰，管道的管地电位变化具有时间特征，与 列车运行时间相对应；对于站外阴极保护系统的干 扰，管道的管地电位发生正向偏移，并且维持在一个 相对稳定的数值。 3 针对直流电气化铁路对管道的直流干扰，建 议开展减缓技术研究，设计出适当的排流装置，将干 扰减缓至符合相关规范要求；而对于站外干线阴极保 护系统对站内管道的直流干扰，建议将站外绝缘法兰 跨接，实现站内外联合保护，或是调整站外干线阴极 保护系统阳极床位置，并在改造后对阴极保护系统进 行全面检测评价，保证其有效运行。 4 对于现已实现站内外联合阴极保护的站场， 适当调节恒电位仪的输出，使得站场内管道都能得到 有效的阴极保护，避免有的管段达到保护而有的管段 未达到保护的情况出现。． 5 检测过程中发现个别站场恒电位仪有故障，输 出不稳定。给定电位发生变动造成保护段管道的管地 电位异常，建议及时对恒电位仪进行维护或更换。 参考文献 [ 1 ] G B ／T5 0 6 9 8 - - 2 0 11 埋地钢质管道交流干扰防护技术标 准． [ 2 ] G B ／T2 1 2 4 6 - - 2 0 0 7 法． [ 3 ] S Y ／T0 0 1 7 - - 2 0 0 6 准． 埋地钢质管道阴极保护参数测量方 埋地钢质管道直流排流保护技术标 [ 4 ]Q ／S YG D 0 1 9 1 2 0 0 8 油气管道阴极保护系统运行维护 规范． 作者简介姜有文 1 9 8 6 一 ，硕士，主要从事油气管道腐蚀与防 护技术研究。 E m a i l k j j i a n g y w p e t r o c h i n a ．c o r n ．c n 上接第4 3 页 括振荡器初始化、端口初始化、U A R T 初始化、定时器初始化、A D C 初始化、L C D 初始化等。 接下来单片机进行交流干扰电压采样、计算，若某通 道交流干扰电压大于设定的高电压阈值，则开启相应 的排流通道进行排流，并且进行排流电流的采样、计 算。当某通道交流干扰电压小于设定的低电压阈值， 则断开相应的排流通道。在得到需要的数据后，单片 机会以R S 一2 3 2 的串口通信方式把数据发送到上位 机的串口，同时将交流干扰电压和排流电流在 J M l 2 8 6 4 G 液晶模块上显示。若单片机扫描到有按键 按下，则执行按键控制处理程序。 4 结束语 目前，管道杂散电流智能排流装置在实验室内已 经验证了设计原理的正确性，达到了预期的效果，既 能独立进行管道杂散电流的实时在线监测和自动排 流，也可以作为管道杂散电流监测防护系统的一部 分，将装置的工作状态和工作参数等通过无线通信方 式远传到监控中心。此装置若能应用到实际管道杂 散电流的排流中，将会对管道的安全运行和自动化管 理水平有很大的帮助。 参考文献 [ 1 ]陶文亮，李自立，李龙江．杂散电流研究现状及展望．贵州 化工，2 0 1 0 1 3 3 ． [ 2 ]贵州大学．埋地燃气管道杂散电流神经模糊控制节能排 流设备．中国，2 0 0 9 2 0 3 1 7 3 9 4 ．8 ．2 0 1 0 0 8 1 8 ． [ 3 ]孔琦．管道杂散电流智能排流装置的研究与设计[ 学位 论文] ．青岛中国石油大学 华东 ，2 0 0 9 ． [ 4 ]李淑娟，王德国，何仁洋，等．S C A D A 系统在埋地管道杂 散电流监测中的应用方案．管道技术与设备，2 0 0 9 1 1 9 2 1 ． 作者简介杨华 1 9 8 1 一 ，工程师，从事输油生产管理工作。 E ．m a i l y a n g h u a 8 2 2 11 4 1 6 3 ．c o r n 万方数据 油气站场管道杂散电流干扰分析油气站场管道杂散电流干扰分析 作者姜有文， 沈光霁， 张子龙， 徐承伟， 曹瑞英， JIANG You-wen， SHEN Guang-ji， ZHANG Zi-long， XU Cheng-wei， CAO Rui-ying 作者单位姜有文,徐承伟,JIANG You-wen,XU Cheng-wei中国石油管道科技研究中心,河北廊坊,065000， 沈光霁 ,SHEN Guang-ji沈阳龙昌管道检测中心,辽宁沈阳,110034， 张子龙,ZHANG Zi-long中油管道防腐工程 有限责任公司,河北廊坊,065000， 曹瑞英,CAO Rui-ying中国石油大学北京,北京,102200 刊名 管道技术与设备 英文刊名Pipeline Technology and Equipment 年，卷期20142 参考文献4条参考文献4条 1.埋地钢质管道交流干扰防护技术标准 2.埋地钢质管道阴极保护参数测量方法 3.埋地钢质管道直流排流保护技术标准 4.油气管道阴极保护系统运行维护规范 引用本文格式姜有文.沈光霁.张子龙.徐承伟.曹瑞英.JIANG You-wen.SHEN Guang-ji.ZHANG Zi-long.XU Cheng-wei.CAO Rui-ying 油气站场管道杂散电流干扰分析[期刊论文]-管道技术与设备 20142