基于阴极保护技术的长输管道安全预警技术的研究

摘要

油气资源的开发以及能源市场的急增，使得管道运输在世界范围内得到了飞速发展，已经成为国民经济的命脉。由于世界上的管道半数以上运行时间超过了30年，我国的长输管道也大多投产20年以上，根据国内外管道运行经验可以知道，此时的管道涂层逐渐进入事故高发期。阴极保护作为保障长输管道安全运行的重要手段，其保护电位是判断管道保护是否成功的依据之一，因此对阴极保护电位的监测和预警非常重要。 本文研究的基于阴极保护电位的长输管道安全预警系统，由高精度、超低功耗、具有GPRS通信功能的阴极保护电位无线遥测模块和中心监控站组成：通过无线遥测模块自动采集管道沿线各测试桩上的阴极保护电位，由GPRS无线传输方式远传至中心监控站，对管道保护电位分布曲线进行逐段拟合，通过与理想电位分布曲线的比较及单点保护电位的趋势提取，实现对阴极保护状态下管道的安全预警和管道防护态势的预测。 现场实验表明，该系统工作可靠、测量精确，能够实现阴极保护电位的网络化无线实时监测和长输管道的安全预警及定位，从而提高在役油气管道的阴极保护管理水平，确保管道的安全运行。

目录

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第一章绪论

1.1课题研究的背景、目的、意义

1.2论文的章节安排及主要研究内容

第二章长输管道安全预警相关技术研究

2.1长输管道防腐层缺陷国内外检测技术

2.1.1内部检测法

2.1.2标准管/地(P/S)电位测试

2.1.3皮尔逊检测法(PEARSON)

2.1.4密间隔电位测试法

2.1.5直流电压梯度法(DCVG)

2.1.6电流衰减法

2.1.7涡流检测法

2.1.8 DCVG和CIPS综合检测技术

2.1.9电化学暂态检测技术

2.2长输管道安全预警技术国内外研究现状

2.2.1基于光纤传感技术的长输管道安全预警技术

2.2.2基于声波检测技术的长输管道安全预警技术

2.2.3基于雷达测漏技术的长输管道安全预警技术

2.2.4基于阴极保护技术的长输管道安全预警技术

2.3本章小结

第三章基于阴极保护技术的长输管道安全预警系统

3.1绪言

3.2阴极保护技术

3.2.1综述

3.2.2阴极保护原理

3.2.3阴极保护电位准则

3.3基于阴极保护技术的长输管道安全预警系统

3.3.1系统工作原理

3.3.2关键技术

3.3.3难点分析

3.3.4创新之处

3.4本章小结

第四章管道安全预警系统硬件设计

4.1绪言

4.2系统硬件设计方案

4.3信号调理微功耗电路设计

4.4单片机及外围电路设计

4.4.1 MCU的选择

4.4.2 A/D转换与功耗控制

4.4.3单片机电源设计

4.5数据通讯接口电路设计

4.5.1通讯方式选择

4.5.2 GPRS电源控制

4.5.3 RS-232接口电路设计

4.6无线遥测模块性能测试

4.6.1无线遥测模块精度测试

4.6.2无线遥测模块功耗测试

4.7本章小结

第五章管道安全预警系统软件设计

5.1绪言

5.2无线遥测模块程序设计

5.2.1无线遥测模块工作流程分析

5.2.2系统初始化

5.2.3定时控制模块

5.2.4 A/D转换模块

5.2.5数据通讯模块

5.3监控中心软件设计

5.3.1监控中心工作流程分析

5.3.2数据的网络接收

5.3.3数据包的解析

5.3.4数据的存储

5.3.5数据的显示

5.4本章小结

第六章管道防护层缺陷定位与安全预警方法和实验

6.1管道防护层缺陷定位与安全预警方法

6.1.1绪言

6.1.2管道电位分布模型

6.1.3管道防护层缺陷定位方法

6.1.4管道安全预警方法

6.2管道防护层缺陷定位与安全预警实验

6.2.1绪言

6.2.2防腐层模拟脱落时保护电位监测实验

6.2.3管道安全预警、定位方法及实验

6.2.4管道防护态势预测方法及实验

6.3本章小结

第七章结论与展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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