[發明專利]油氣管道在線腐蝕監測儀

無效

• 申請號: 201010176251.7
• 申請日: 2010-05-19
• 公開（公告）號: CN101846644A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 董澤華;吳成;郭興蓬
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明涉及油氣管道腐蝕在線監測領域，特別是一種基于溫度補償和接觸電勢補償的油氣管道電阻在線腐蝕監測儀，采用交變恒流源進行激勵，內置精密溫度測量和溫度自動補償電路，適用于油、水、氣任意混合介質的高精度在線腐蝕監測。

背景技術

隨著我國大型油氣田的開發，特別是高壓含硫、含二氧化碳天然氣的陸續開采，對油氣田的安全性提出了更高的要求，腐蝕監測作為腐蝕防護的一項基礎工作越來越得到了油氣生產企業的關注和重視。電阻探針腐蝕監測技術是通過測量金屬敏感元件在工藝介質內腐蝕過程中的電阻值變化，實現金屬在工藝介質中的腐蝕速度在線監測，由于電阻探針腐蝕監測技術適用于包括氣相、液相、固相和流動顆粒等多種氣田介質工作環境，并且測量迅速，能及時反映設備管道的腐蝕情況，可對油氣管線進行實時、連續、網絡化的遠程監測，結合歷史數據，還可預測管線或設備腐蝕未來發展趨勢，具有其它腐蝕監測技術沒有的優勢，常被用來預估管道壽命和評估油氣管道腐蝕損壞程度。

目前，國內外電阻法腐蝕監測均沒有考慮到溫差電勢和接觸電勢對電阻探針敏感元件的影響，對于工作區溫度基本恒定的系統，溫差電勢和接觸電勢影響較小。然而油氣管道是一個高壓系統，天然氣或采出液從井口流到站內的過程中受地層環境和地面溫度變化的影響大，由于溫度波動導致腐蝕速率測量精度急劇下降。美國發明專利US5,446,369和US6,556,027都是關于電阻探針腐蝕監測儀器的發明，但二者均沒有指出溫度對測量結果的影響，也沒有采用自動溫度補償技術，根據上述技術形成了一些商品在線電阻腐蝕監測儀，這些腐蝕監測儀在油氣田腐蝕監測中應用結果表明：其測量結果的重現性和設備的穩定性均沒有解決，其測量精度甚至只有探頭敏感元件使用壽命的1/500，其原因在于電阻探針內部的接觸電勢帶來的溫差效應極大地干擾了腐蝕監測，而完全依靠內置參考電阻R_f進行溫度效應補償難以保證油氣管線腐蝕監測的準確性，特別是當腐蝕速率較低時，這種影響會導致測量結果無法使用。專利文獻(ZL200820108634.9)也披露了一種電阻探針腐蝕監測儀器，通過使用交變電流激勵的方法，降低了探針內部接觸電勢給腐蝕測量帶來的干擾，但是該文獻中的監測儀器依靠內置參考電阻R_f進行溫度效應補償，由于R_f阻值較小(＜10mΩ)，造成溫度測量受接觸電阻影響大，測量溫度重現性低，制約了腐蝕測量精度的提高。此外，國際上的磁阻探針腐蝕監測儀，也存在測量結果受溫度影響大的缺點，現場測量表明，在溫度波動較大的天然氣管線中，其測量精度甚至低于電阻探針。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種基于電阻法的用于油氣管線的高精度在線腐蝕監測儀，利用交變激勵電流測量方法，消除電阻探針敏感元件，以及儀器內部電路板線路之間異種金屬接觸所造成的接界電勢和溫差電勢，利用探頭內置的溫敏電阻或熱電偶，精確測量探針殼體內的溫度值，通過儀器內置的溫度補償電路和溫度補償系數表，對電阻探頭內敏感元件溫度變化導致的測量電阻誤差進行自動補償和修正，提高腐蝕速率的測量精度。

本發明采用的技術方案是：油氣管道高精度電阻法在線腐蝕監測儀，主要包括內置熱敏電阻的電阻探頭、穩壓器、激勵恒流源、雙通道A/D轉換器、單片機、實時時鐘、數據存儲器、鋰電池、RS485接口、熱敏電阻恒流源，如附圖1。其特征在于：在IP65防護等級的儀器機箱內有單片機，單片機分別連接有雙通道A/D轉換器、實時時鐘、flash存儲器、通訊接口和穩壓器，穩壓器連接有鋰電池。兩個A/D轉換器分別由兩根導線連接至電阻探頭內的敏感元件。電阻探頭上連接有激勵恒流源和熱敏電阻恒流源。

本發明采用TPS72501芯片作為交變恒流源，3.6V鋰電池為監測儀供電；采用兩片AD7705，或ADS1250∑-ΔA/D轉換器進行同步微電壓采樣，其分辨率可達到1μV；采用高速低功耗MCU單片機進行數據采集，并計算敏感元件電阻比值R_x/R_f和腐蝕余量，由Flash存儲器儲存計算結果，并通過RS485接口將數據傳送到數據收發器或上位機數據庫中；采用電阻阻值隨溫度線性變化的熱敏電阻Pt100或Cu-Ni熱電偶進行探頭殼體內的溫度測量，通過獲取的實時溫度值對R_x/R_f進行溫度補償；采用PCF8563實時時鐘，實現自動定時喚醒測量；采用可關斷的電壓穩壓器，在非測量期間關閉供電電路，最大限度延長鋰電池壽命。