阴极保护智能测试桩施工方案

1．项目概况

天然气管道与高铁、高压输电线路长距离并行或交叉处，存在杂散电流干扰，影响管道阴极保护系统，而且部分干扰为动态干扰，需进行实时的监测分析，为进一步确定电磁防护方案提供数据支撑。

目前，公司按计划定期维护阴保设备装置、每月人工全面测试采集一次管线通电电位分析管道阴极保护运行状态。管道阴极保护系统各项运行数据如掌握不及时、不全面，将无法分析管道阴极保护系统真实的动态运行情况。

为全面准确监测管道阴极保护系统运行各项参数，按照电位测试智能化、实时化监测思路，计划安装35 套智能电位测试桩，部分管段阴极保护效果实施智能监测，分析管道阴极保护系统运行情况，检测在役管道交直流干扰程度，提供电磁防护基础数据，同时验证采取电磁防护的管段排流效果。

2.1阴极保护的意义

阴极保护是通过给被保护金属结构施加一个外加电流，使金属结构成为阴极而进行腐蚀防护的技术。天然气管道通过3PE防腐层和外加电流阴极保护，极大地延长了管道的使用寿命，具有巨大的经济效益。同时还降低了管道被腐蚀的风险，具有重大的社会效益。

长输管线分布区域广、地形复杂，目前管道阴极保护系统各项参数采用人工测量管道电位方式，存在测试数据不连续、周期长、成本高和不能及时准确发现阴保系统异常等局限性。

2.3管道电位智能监测的优势

管道电位智能监测是利用测试桩处布置的采集仪，配合长效参比、极化试片等埋地装置，将长输管道的阴极保护的通/断电电位、自然电位、交流电流、交流电压等数据实时上传监测系统，并进行数据存储、展示、统计、分析等。对于无干扰源的部位，通过采集的数据，分析阴极保护系统运行情况，同时能够及时发现新干扰源的存在和干扰程度，从而起到主动监测的作用。对于已知的干扰部位，能够有效检测杂散电流的干扰情况，为治理提供大量数据依据。对于排流后的效果也可以进行长期监测。

管道电位智能监测已在国家管网部分主干线上成功应用，能够弥补传统人工采集管道阴极保护电位数据的不足，实现数据的全天候实时采集，对未达标数据的智能报警，有助于及时发现问题、解决问题。

随着智慧管道的发展，智能测试桩作为物联网信息技术时代的新兴产物，使阴极保护数据采集和远程监控实现自动化、智能化、实时化、可视化，极大地提高了阴极保护工程和管道检测工程的工作效率和安全性。管道电位智能监测的实施能够解决人工测量数据不连续、周期长、成本高的问题，有效杜绝人为测量误差，减少人员投入，提高日常运行管理工作效率和管理水平,对管道阴极保护状况实时在线监测分析,及时解决存在的问题﹐能够有效减少管线腐蚀事件的发生，保障管道安全。

河南邦信防腐管道电位智能测试桩原理如下图所示：

 

原理图说明:

电源管理单元:采用直流供电，如果采用其它电源供电需要将电

转换为需要的电压;每个单元需要的电压不一样，由电源管理单元理。

输入处理单元:将采集到的数据分为直流和交流两部分。

运放处理单元:将输入处理单元送过来的数据处理为中心控制单

需要的范围。

存贮单元:保存中心控制单元采集的数据。

无线通信单元:是连接中心控制单元和服务器中心的桥梁。中心控制单元含:

(1）处理输入数据

(2）控制电源管理单元

(3）和无线通信单元的数据交换

(4）定时往服务器中心传数据。

采用低功耗运行模式，平时处于睡眠状态，电流达到微安级，以呆证设备在电池供电的情况下能运行的时间更长，通过设定的时间，定时唤醒并采集管道上的电位传往服务器中心，能够采集管道上的正常电位和干扰电压，并且在采集管道电位时能够滤除干扰电压，取到正确的管道电位。

 

河南邦信防腐管道电位智能测试桩安装示意图

测试桩极化试片是用于测量埋地管线阴极保护极化电位和交/直流干扰电位的产品。包含参比电极、极化试片、电缆等部件，可实现管道通电电位、极化电位、交流电压的测量，具有抗杂散电流能力强、服役寿命长等特点。技术参数如下:

技术指标如下：

 

极化试片安装示意图

 

河南邦信防腐管道电位智能测试桩安装流程

 

管道电位智能测试桩安装步骤如下：

第一步:电位测量

使用已校准好的便携式参比电极（硫酸铜参比）测量原测试桩处管道通电电位，并做好记录。

第二步:原测试桩开挖

开挖原有的电位测试桩，至测试桩底部，并露出测试桩底部的穿线孔。开挖时应避免伤及原有测试线缆，如开挖时不小心伤到原有测试电缆，应使用环氧树脂、玻璃丝布、绝缘胶带等对电缆伤口进行防腐处理。

第三步:安装测试引线

使用不小于10mm2的测试电缆从原电位测试桩底部穿线孔引线至原电位测试桩接线板处，引线端头使用铜鼻子压紧固定，铜鼻子通过接线板处的跨接片与原管道测试线进行连接。测试引线的另一端应留有足够长度，保证与智能测试桩进行连接。测试引线埋地深度不小于0.8m,引线上方应进行铺沙盖砖处理。测试引线两端应使用标识标牌对线缆进行标记。

第四步:智能测试桩基坑开挖

在原测试桩附近合适地点开挖基坑，基坑深度宜与管道同深，最小深度不小于1米。开挖时应依据《建筑施工土石方工程安全技术规范》(JGJ/T 180-2009）中对基坑开挖放坡系数的规定严格进行放坡处理。

第五步:土壤参比管安装

土壤参比管是管道阴极保护电位测量装置，它能有效的消除由于存在土壤IR降、杂散电流等因素所引起的电位测量误差，实现管道电位的准确检测。土壤参比管主要由管体、参比电极、电流试片、极化试片和自腐蚀试片等组成。

土壤参比管示意图:

河南邦信防腐土壤参比管安装步骤如下:

1、长效硫酸铜参比电极浸泡长效硫酸铜参比电极安装之前需要放至纯净水中浸泡24小时。

2、土壤参比管选址开挖安放

选择埋设土壤参比管位置，一般位于输油气管道一侧靠近测试桩的位置，参比管主体距离输油气管道300mm左右。挖一个深与管道埋深一致的基坑，并使基坑一侧的测试桩露出其下部的穿线孔。基坑底部垫0.1米左右的细土并压实。将土壤参比管竖直放置在基坑内，而后部分回填基坑，回填高度距离地表约参比管高度的一半。

3、安装参比电极

将已经浸泡好的参比电极用配套网兜套好,并用尼龙绳系好。(注意:在系尼龙绳时，参比电极电缆不得受力)打开参比管顶端螺旋盖，

首先在参比管内填充细土，压实。参比管内填充土壤的高度距离参比管底部不少于0.5～0.6米。然后将装入网兜的参比电极放置参比管中，再次向参比管内填充土壤，填充土壤的高度应高于此时参比电极顶端0.1米左右。将参比电极电缆穿过参比管上端支撑板的穿线孔，而后向下从参比管侧壁的线缆锁紧头处穿出即可。将尼龙绳另一端系在上端支撑板开孔处。

第七步:测试桩接线

从参比管上部侧面的电缆锁紧头穿出的1条参比电极电缆和2条试片电缆，从测试桩下部开口处引入测试桩内，并固定在测试桩上部接线板对应的位置。

第八步:整理回填

确认参比管道接线正确后，回填基坑、压实并整理地面，盖好螺旋盖。填土时保证参比管竖直不变，土壤填埋高度应保证土壤参比管顶部高出地面0.1米左右，便于后期维护以及测试。

第九步:管道电位智能测试桩附件安装

将测试引线、参比电极线缆、3个测试试片线缆从智能测试桩底部的穿线孔引入智能测试桩的接线板处。所有线缆应使用铜鼻子压紧固定，所有线缆应留有不少于10%的余量避免因测试桩沉降等原因拉断电缆。测试桩应避免安装于长效参比电极正上方，以免损坏参比电极。智能测试桩竖立后底部回填细土并轻踩压实将测试桩固定。

第十步:管道电位智能测试桩安装

将管道电位智能测试桩从智能测试桩下部的小门装入测试桩内部，并将管道电位智能测试桩上附带的电缆引至智能测试桩接线板处。将管道电位智能测试桩附带的天线安装至测试桩顶部。

第十一步：管道电位智能测试桩接线

将管道电位智能测试桩上附带的电缆与其他引入测试桩的电缆进行通过接线板上的跨接片进行跨接。

第十二步:管道电位智能测试桩调试

使用调试工装连接管道电位智能测试桩和便携式电脑,对管道电位智能测试桩进行调试，查看采集仪采集电位是否准确，信号质量是否良好。采用GSM模式传输数据的，应确认采集仪端的短信号码与服务器端的的接收器手机号码相同。采用4G模式传输数据的，应确认采集仪端IP地址及端口号，与服务器端的IP地址及端口号相同。

第十三步:智能测试桩固定

回填土至基坑距地面0.5米，并将基坑底部夯实，避免发生沉降。

第十四步:土方回填

智能测试桩安装完成后进行土方回填工作。基坑上方回填土应高于地面至少20cm，回填后应保证地面平整并恢复原地貌。