[实用新型]低温型埋地油气管道参数自动监测系统

说明书

技术领域

本实用新型是一种用于监测高寒冻土地区埋地长输油气管道阴极保护电位、管壁及管道周围土壤温度等参数的低温型埋地油气管道参数自动监测系统，涉及金属材料的一般防蚀、温度的测量、测量电变量和管道系统技术领域。

背景技术

随着我国能源需求的迅速增加，管道建设也经历着跨越式发展。截止2011年底，我国已建油气管道总长度已接近10万公里，形成了纵贯南北、横跨东西、连通国外的油气管网格局。随着能源输送量的迅速增加和社会关注度的不断提高，管道安全运行工艺参数能否正常管道运行方是最为关注的问题之一。在管道干线众多运行参数中，阴极保护运行参数和管道工艺输送参数尤为重要。具体来讲，管道直流和交流电位可作为评判管道阴极保护系统是否有效运行和管道受外界杂散电流干扰程度的重要指标；管道沿线的管壁温度和周围土壤环境温度则对原油（特别是高粘易凝原油）的低成本安全运行工艺具有重要的参考价值。

目前为止，管道的阴极保护运行参数运行的采集通常采用人工到管道测试桩定期采集，再汇总上报。这不可避免地存在采集工作效率低，劳动强度大，数据量少且可靠性不足，不能连续采集等弊端。尤其在东北、青藏高原等高寒冻土区，冬天工作环境恶劣，更无法保证定期获得管道相关参数，这为管道安全运行带来隐患。

对于原油输送温度的采集，目前国内常用的主要有两种方法：1）在进出站两端进行测量，管道沿线温度依靠计算和经验进行估计；2）野外开挖测量。除此之外，尚无其它可靠管道沿线原位温度检测手段。但结合现场实际可知,以上两种方法工作量大，精度低，自动化程度较差。加之高寒冻土区气候恶劣，施工期短，很难获得可靠地沿管线温度数据参数，不利于对管道沿线温度动态的掌握和节能运行目标。

针对上述不足，国内已开展了采用无线传输技术的研究，如刘明辉等（刘明辉，李志勇等，油气储运，长输管道阴极保护参数自动采集系统，200524（2）50-53）提出应用无线传输技术可实现长输管道阴极保护参数自动采集，这使得采集效率和数据的精度也大大提高，但相对于有线传输技术，无线传输技术仍存在设备多且复杂的缺点，尤其在卫星信号较弱的高寒冻土区，传输可靠性仍难以保证。

此外，已授权专利“埋地管道现场参数采集系统”（授权号：ZL200420066793.9）针对无线传输存在的不足，开发研制一套通过有线传输的埋地管道阴极保护现场采集系统，可实现对温度及管地直流电位的采集合存储，但无法实现对交流电压的测量。此外，由于设备所采用的电子元件抗低温性能较弱，因此在高寒冻土区仍难以直接应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种在设定的工作模式下对高寒区缺乏通讯信号的区域实现管道运行参数监测和采集并传输可靠的低温型埋地油气管道参数自动监测系统。

本实用新型的技术方案如下：

本自动监测系统组成如图1所示，由数据采集器、便携式数据表、上位机PC组成。数据采集器通过双数据总线接口与便携式数据表之间通过双数据总线连接，进行参数设置和数据传输；数据表分别通过双数据总线和MAX232串行通讯接口与数据采集器和上位机PC连接，进行数据传输。

所述数据采集器安装于管道沿线阴极保护测试桩中，可按照设定模式（每分钟，每小时或者每天进行参数采集）定时测量并存储管道现场参数；数据采集器(见图1)包含由一个为数据采集器供电的大容量锂电池、微处理器、温度传感器、A/D转换电路、运放电路、交直流电压采样、存储器、实时时钟和双数据总线接口、传输接口;管道及参比电极接交直流电压采样,交直流电压采样输出依次串接运放电路、A/D转换电路,A/D转换电路输出接微处理器输入;温度传感器输出接微处理器输入;微处理器有存储器、实时时钟和双数据总线接口;数据表与双数据总线接口连接;电池接微处理器、温度传感器、A/D转换电路、运放电路、交直流电压采样、存储器、实时时钟,为它们供电;数据采集器通过双数据总线接口与便携式数据表之间通过双数据总线进行参数设置和数据传输；

其中:

数据采集器的电源电路如图4-1所示,主要由U2、U13组成;其中，U2选用型号为ICL7660的小功率极性反转电源转换器;U13选用型号为MAX1797的DC-DC转换器I2C升压芯片，可将电压由3.7V升至5V；+3.7V直流电的正极并联电容C0后接U13的8脚,8脚与6脚之间接电感L0,U13的2脚和5脚接地,7脚到地并接电容C1和电容C2后接U2的8脚,U2的2脚和4脚之间接电容C3,5脚到地之间接电容C4;U2的8脚输出+5V,U2的5脚输出-5V;