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石油天然气长输管道阴极保护系统常见问题分析和处理

2014-12-25刘欣

城市建设理论研究 2014年37期
关键词:阴极保护阳极电位

刘欣

内容提要:

随着我国油气管道事业的蓬勃发展,油气管道的腐蚀与防护问题越来越受到人们的重视。长输天然气管道主要采用的阴极保护措施为强制电流保护法,阴极保护日常的维护维修成本上升成为日常管道保护的重要课题。

本文详细阐述了长输天然气管道阴极保护常见问题分析和处理。

主题词:腐蚀阴极保护问题分析处理

中图分类号:U473文献标识码: A

1.阴极保护原理简介

外部电源通过埋地的辅助阳极、将保护电流引入地下,通过土壤提供给被保护金属,被保护金属在大地中仍为阴极,其表面只发生还原反应,不会再发生金属离子化的氧化反应,腐蚀受到抑制。而辅助阳极表面则发生丢电子氧化反应。因此,辅助阳极本身存在消耗。

强制电流阴极保护驱动电压高,输出电流大,有效保护范围广,适用于被保护面积大的长距离、大口径管道。也是目前新投用油气管线所采用的阴极保护方式。

2.阴极保护站设备及常见问题处理

2.1恒电位仪常见故障排除

序号 故障现场 原因 处理方法

1 开机无输出,指示灯不亮,数字面板表不显示。 ⑴电源开路

⑵输入保险管断或稳压电源变压器保险管断。 ⑴查输入电源并重新接好。

⑵更换保险管。

2 输出电流、输出电压突然变小,仪器本身“自检”正常。 参比失效或参比井土壤干燥或零位接阴线断。 更换参比、重埋参比或接好零位接阴线。

3 输出电流突然增大,恒电位仪正常。 ⑴水或土壤潮气使阳极电阻降低。

⑵与未保护管线接触

⑶绝缘法兰两边管道搭接。 ⑴可以暂时不改变装置,夏季季电阻会回升。

⑵对未保护管线采取措施

⑶对绝缘法兰处不正常搭接进行处理。

4 无电压、电流输出,“保护电位”比“控制电位”高,声光报警20S后切换到恒电流工作。“自检”正常。 ⑴参比电极断线。

⑵参比电极损坏。

⑶预控值电位比自然电位低或太接近自然电位。 ⑴更换参比。

⑵更换参比。

⑶适当抬高预控值电位—在机后串接一个电阻

5 输出电压变大,输出电流变小,恒电位仪正常。 ⑴阳极损耗。

⑵阳极床土壤干燥或发生“气阻”。 ⑴更换阳极

⑵夏季定期对阳极床注水。

6 有输出电压,无输出电流,声光报警20S后转入恒电流状态,恒电流也无法工作,仪器“自检”正常。 一般是现场阳极电缆开路, 不排除阴极线被人为破坏。 重新接线。

7 故障现象同上,但仪器“自检”也不正常。 机内输出保险管熔断。 更换保险管。

8 仪器无法输出额定电流,到某一电流值仪器报警,“控制”电位比“保护”电位高,20S后转到恒流工作。 ⑴限流值太小。

⑵限流环节故障:反向放大器IC6、IC7坏。 ⑴调节比较板有关参数将限流值放宽

⑵更换IC6、IC7

9 输出电流、输出电压最大,电位显示“1”(满载)报警20S后,转入恒流。 现场和控制电位偏差超过5mv,比较器IC1坏或阻抗变换器IC9坏。 更换比较板上的IC1或IC9

2.2交流CBZ-3/B型阴极保护控制台典型故障排查

现象:控制台在工作挡工作时恒电位仪输出变化剧烈,保护电位从0.9V到1.8V间断变化,一段时间后,仪器自动切换到恒流工作状态,持续一段时间后自动切换回恒电位状态,恒电位仪输出又剧烈变化,开另一台机出现同样现象。

排查:从控制台后接线板上拆下远控通断“+”、“-”两线,用万用表测量无远控信号。恒电位仪开“自检”正常,短接控制台场效应开关管V8,恒电位仪可在自动挡正常工作。

判断:控制台出现故障。

检修:经查时间控制板D5外控隔离模块和D1晶振4060同时损坏,更换这两个模块后故障消除。

2.3辅助阳极常见问题及处理

按照规范要求阳极地床接地电阻应小于1欧姆,如果恒电位仪运行时输出电压与电流之比明显加大,即输出电压很大,而输出电流很小,说明输出回路电阻加大了。如果阳极电缆与恒电位仪、阳极地床间接触良好,说明阳极地床接地电阻较高,可在地床附近浇水降阻,验证,不合格应从新埋设。

2.4参比电极常见问题及处理

如果发现通过长效参比电极所测的电位与便携式参比电极所测的电位有很大偏差或恒电位仪的“保护电位”比“控制电位”高,说明长效参比电极内CUSO4溶液流空或参比电极接线断路,应立即更换。应定期向参比电极井内注水,保证参比电极与土壤接触良好。

2.5 RTU阀室、场站内阴极保护设备及常见问题处理

2.5.1电位传送器典型故障维护介绍

(1)远传显示的管道电位与实际值E有较大偏差或无显示。

首先用数字电压表接在“管地电位输入”接线端子两端,测得的管道电位的实际值为E,然后用电流表串接“电位信号输出”接线端上测得的电流值经换算后与电压值E相等,说明电位传送器工作正常,问题出在电位传送器与RTU间的接线、RTU、通信及接受器上,请相关人员检修。

若用数字电压表接在“管地电位输入”接线端子两端,测得电压值为E,然后把管地电位输入的(+、-)从接线端子上拆下,测量两端电压为E1(E远小于E1)。要检查电位传送器内接地端的压敏电阻、放电管是否短路,造成阴保电流在进入电位传送器后从接地端流失,如果是要立即更换(100#阀室的例子)。此现象多发生在雷雨过后,雷雨后要及时对电位传送器进行检修维护。

(2)远传显示的管道电位值抖动

若抖动幅度较小、频率较快,多是由于并在“电位信号输出”接线端上300µ滤波电容损坏造成的,应及时更换。

若振幅较大(达几百毫伏),多是由于该处管道受到杂散电流干扰,造成管道电位波动。如果杂散电流影响到阴极保护效果,应及时组织排流。

2.5.2避雷器常见问题及处理

从远传显示得知或在测试时发现参比对管道电位明显变化,未达到保护值,而参比对接地极的电位接近参比对管道电位,当拆下避雷器,用万用表电阻蜂鸣档测避雷器两端的电阻,若蜂鸣器鸣响、避雷器电阻接近零,说明避雷器已经短路,要立即更换。

2.5.3接地电池

保护器也可采用接地电池,它是由平行靠近的一对牺牲阳极棒组成,中间用绝缘垫块隔开周围用介质充填,用两根与绝缘接头两端的管道分别连接的VV-0.6/11×16mm2电缆,通过测试桩短接片与双根阳极棒的引出电缆分别相连。

如西气东输管道采用的接地电池是锌阳极材料的,这种阳极材料的开路电位为-1.05V,相对于钢铁的有效电位差小,只有0.2~0.25V,锌阳极的消耗率为11kg/A.n。

根据这种接地电池的特点,若发现接地电池测试桩处的保护端电位较平常明显降低,非保护端电位却升高。而当拆开接地电池与管道的连接片后测量,如果管道保护端的电位恢复到正常保护值,接地电池的电位降为—0.9V以下,非保护端电位为自然电位,说明接地电池失效,应立即更换;若接地电池电位为-1.05V,保护端和非保护端的电位值正常,可能是接地电池短路,应立即维护。

4.总结

由于长输天然气管道阴极保护系统点多、线长,给阴极保护效果判断、故障分析处理带来困难,故掌握科学分析、判别的方法是必要的。这样会大大缩短故障判别和处理时间,还会节约大量费用。近几年新投用的极保护系统自动化程度较高,要按照规定的要求对阴极保护系统进行检查、维护;要仔细排查故障隐患,及时整改;尤其是雷雨过后要及时检查、维护,确保阴极保护率达到100%,提高管道的防腐效果,延长管道使用寿命,进一步保障石油天然气管道输配系统的安全平稳运行。

参考文献

[1]俞蓉蓉,蔡志章。地下金属管道的腐蚀与防护[M]。北京:石油工业出版社,1998:51-53。

[2] 孙魁。西气东输管道工程阴极保护技术的探讨。天津:《石油工程建设》2001年05期。

[3]中国石油管道公司。《油气管道腐蚀控制实用技术》。北京:石油工业出版社,2010年7月

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