李磊 胡善炜 苑海超

北京管道河北输油气分公司

摘要：秦皇岛分输站实现了区域阴极保护恒电位仪运行数据、阴保电位数据的远程监测，以及站场区域阴极保护系统的自动化测控管理，解决了恒电位仪同步通断控制难题，实现了数据处理的信息化和可视化，提高了站场区域阴极保护系统的管理水平。该方案经现场应用试验，取得了良好的效果，可为站场区域阴极保护系统的建设提供参考。

关键词：区域阴极保护；自动化；电位监测；电位测试

目前站场区域阴极保护还存在一些瓶颈，如保护效果评价仅依靠有限的测量点来进行，由于受到现场测试空间和测试条件的限制，无法得到站场内埋地管道各处的保护电位[1]。又如多路阴保系统同步通断测试断电电位时相互之间的干扰大，调试难度大，因此同步测试不能及时发现某些保护不足或过保护的部位并采取处置措施。近年来，随着信息技术和物联网技术在油气管道领域的推广应用，阴极保护数据的自动采集已具备了成熟的物理条件[2,3]。一些新建管道已考虑加入阴极保护电位数据自动采集设计，河北分公司也在所辖管道多处安装智能电位采集仪。本文以秦皇岛分输站为例，介绍区域阴极保护自动化实施方案。

1  区域阴极保护自动化设计要点

秦皇岛分输站是永唐秦管道末站，站内埋地管道及其外防腐层已服役多年。2020年开始区域阴极保护系统建设，同时实施区域阴保系统的恒电位仪数据、区域阴极保护监测点数据自动采集和上传。

站场管道通常密集布置，很难获得均匀的阴极保护电流分布，也不容易像干线管道那样确定保护末端，同一区域有可能同时存在过保护、欠保护问题。其腐蚀控制有效性的评价需要准确、足量的测试数据，更关键的在于测试点的选取。为便于站内作业、巡检和工艺操作，站场内通常设置简易测试点并安装参比管进行测试。

站场区域阴极保护系统的保护对象结构复杂，不同季节、温度变化、降雨、场区喷洒水、维修改造扩建等都会影响系统运行和保护电流分布，因此需要及时获得系统输出和电位异常变化信息，系统同时具备监和控的功能。

此外，为解决同步通断恒电位仪测试断电电位难题，参考线路阴极保护的方法采用试片法进行断电电位测试。

2  电位测试自动化实施方案

2.1  开发/应用多路电位采集仪

目前一套自动电位采集仪仅采集传输一处测试点数据，如果设置多个测试点就需要增加多套智能电位采集仪。自动采集桩过多会给站内日常运行维护带来影响且成本较高，制约了区域阴保系统自动监测应用。为解决这一问题，研制开发了一套可以同时测量12组电位的多路电位采集仪，将秦皇岛站内设置的10个测试点的长效参比电极、试片和管道测试线引到多路电位采集仪，实现多路区域阴极保护电位同步采集。同时选用最新智能多路恒电位仪，实现数据自动上传和远传远控功能，可以根据电位测试数据远程调整恒电位仪输出。

2.2  区域埋地管道电位同步测试

按设定周期定时采集阴极保护电位数据并自动传输至服务器。数据采集周期和频率可通过服务器远程设置，最长可每周采集一次，最短可每秒钟采集一次。为节约能耗，非采集时间进入休眠模式。进行电位测量时，每处电位测试点安装极化试片，可支持瞬间断电法和试片断电法的通断电电位测量。

（1）启用恒电位仪GPS同步通断测试模式，各测试点按照设置自动测量电位并上传数据至服务器。测量数据包括通电电位、瞬间断电电位、试片断电电位、交流电压。

（2）定时采集模式使用试片断电法采集数据，测量数据包括通电电位、断电电位、试片断电电位、交流电压、电池电压、信号强度等。

2.3  同步通断数据测量的管理和分析

管理人员利用上级管道阴极保护管理系统中区域阴极保护系统模块，对区域恒电位仪、自动电位采集仪工作模式进行远程调控，通过不同时间测试的断电电位校正通电电位分布范围。如图 1所示， A至N为区域电位采集点， A点为整个区域断电电位最负点（断电电位不超过最大保护电位值），H点为整个区域断电电位最正点。

图 1 区域阴保各电位采集点示意图

阴极保护管理系统远程调控区域恒电位仪至恒流工作模式，并进行多路同步中断；远程调控区域电位采集仪至实时采集模式。若站场存在站内外电连接，需解除电连接后再进行测试，若无法解除需将测试场站内及其上下游线路恒电位仪远程调控为恒流工作模式，并进行同步中断，通断周期与区域通断周期一致，同步通断，记录此时各电位采集点电位。

远程调整区域各恒电位仪输出电流直到最正的H点断电电位刚好达到最小保护电位，记录此时H点通电电位为VON1，即为最小通电电位，该区域最小电流需求总量为I1。

远程调控区域各恒电位仪输出电流直到该区域断电电位最负的A点断电电位刚好达到有效保护电位上限，记录此时A点通电电位为VON2，即为通电电位上限，该区域最大电流需求总量为I2。

测试结束后可确认，目前状态下该区域各恒电位仪有效保护输出电流总量范围为：I1～I2，其中I1≥0 A；该区域通电电位范围为：VON1～ VON2。

若想得到不同季节、时间情况下区域各恒电位仪有效保护输出电流总量和通电电位范围，需在每个季度至少进行一次24小时测试。

通过分析同步上传的恒电位数据和区域阴极保护电位数据，进一步优化恒电位仪的输出参数使得区域阴极保护都达标，调试后的参数如表 1所示，表 2为区域阴保测试点电位。

表 1 恒电位仪（ 50 V/30 A）输出参数列表

表 2 区域阴保测试点电位记录表

3  结论

（1）通过对秦皇岛站内区域恒电位仪、10个电位测试点数据自动上传到管道阴极保护管理系统，可远程对站场区域阴极保护系统进行调整。

（2）区域阴极保护恒电位仪和测试点电位数据的自动化采集上传，大大提高了调试的效率和准确性，优化了阴极保护系统的恒电位仪输出。

（3）区域阴极保护电位测量受埋地管道分布、接地网和阳极地床等影响较大，在区域阴保电位自动采集的基础上，可以进一步加强区域阴极保护电位测量方法的研究，得到有效区域阴极保护电位测量技术。

参考文献：

[1]刘权.输油气站场阴极保护监测技术预腐蚀特征研究[D].西安:西安石油大学，2015：55-63.

[2]董绍华.管道大数据决策支持技术[M].北京：科学出版社，2020:18-25.

[3]钱建华，年彻，杜威.管道智能化管理的发展趋势及展望[J].油气储运，2021，40(2)：121-130.

作者简介：李磊，1986年生，管道二级工程师（NACE CP3），主要从事管道本体管理工作。联系方式：13223301915，lilei14@pipechina.com.cn。