[发明专利]一种油气管道低频杂散电流开启式磁测量装置及方法

说明书

本发明涉及一种油气管道低频杂散电流开启式磁测量装置及方法，所述油气管道低频杂散电流开启式磁测量装置是由多组带状坡莫合金导磁条堆叠组成的磁环、至少3个磁霍尔元件以及至少3个信号调理模块构成。本发明的技术方案，采用了开环磁霍尔电流测量原理安装油气管道低频杂散电流开启式磁测量装置，对油气管道低频杂散电流进行测量，可以得到精确的油气管道低频杂散电流值。

技术领域

本发明涉及埋地管道自然灾害防御技术领域，具体涉及一种油气管道低频杂散电流开启式磁测量装置及方法。

背景技术

目前我国已建成的油气长输管道遍布全国，绝大部分埋藏于地下。当磁暴发生时，在埋地金属管道及其涂层与大地所构成的分布式闭合导体回路里产生感应电流，即地磁感应电流(GIC)。同时，管道附近的高铁轨道、直流输电接地极和高压交流输电系统等也会产生电流进入管道。这些低频杂散电流的侵入，干扰管地电位(PSP)测量，使阴极保护(CP)装置失控甚至起反作用，引起管道腐蚀加剧，从而减少管道使用寿命。为研究这些电磁干扰对管道的影响，测量管道中的低频杂散电流是必须的。

当前国内外对于探测埋地管道以及埋深测量研究较多，市场上也有较多的探测设备。但对于油气管道中电流的测量设备较少，目前主要使用以下几个方法：

一、将管道建立DSTL模型，输入管道附近的地磁台数据以及管道相关参数，最终计算出管地电位和管道电流。中国发明专利申请201510579331.X提出了一种埋地油气管道受地磁暴影响的GIC和PSP的计算方法，提出了一种新的管道模型LZS-DSTL，将管道附近的地磁暴数据、相关环境参数和管道参数输入，进而计算出GIC和PSP。该方法只能计算出油气管道内的地磁感应电流，而不包括由高铁轨道、直流输电接地极以及高压交流输电系统等设备造成的电流。

二、标准管地电位(PSP)测试、密间隔电位测试技术(CIPS)、直流电位梯度法(DCVG)、皮尔逊(Person)法、变频选频法、直流电流—电位法等。中国发明专利200810119164.0提出了一种埋地管道地磁感应电流和管地电位的测量装置及方法，在管线上的测试桩上安装GPS同步记录装置，将每个测量点的管地瞬时电位进行记录并计算出地表电场强度和管道参数。但是，当管道运行多年后，由于其腐蚀作用，管道电阻会发生变化，这样，所测量的管道电流还会随着管道的运行时间而发生变化。这是管道电流测量所不期望的现象。

三、在不开挖状态下使用非接触方式检测埋地管道的感应电流，即磁法测量。英国雷迪公司生产的杂散电流检测仪SCM，主要用于检测管道的腐蚀点，电流的流入和流出点定位，只能粗略计算出管道电流，精度很差。中国发明专利201110097516.9提出了一种埋地管道埋深及杂散电流大小方向和地磁方位角的测量方法，通过在地平面沿直线方向排布的4个磁通门传感器，实时监测埋地管道上方的磁场强度，并计算出管道的埋深、电流方向以及大小。该方法具有测量方法简单、不需要额外的信号源、实时测量数据以及可任意安装监测点等优点，但其测量数据的精度较低，误差较大。

四、基于霍尔效应的霍尔电流传感器可以较为精确的测量导体内流经的电流，但是，目前成熟的霍尔传感器主要用于电力系统50或60赫兹工频供电线路的电流测量，可以借用这种方法测量油气管道这种大直径的导体电流。首先，对现有油气管道进行电流测量时，需要在现场开挖，将管道周围的土壤取出，再将传感器开启式磁环套住管道，再从磁环的线圈取出电流信息。对于甚低频的直流电流难以达到测量精度要求。

综上所述，测量埋地油气管道甚低频的杂散电流存在以下突出问题：

第一，对于工频或较高频率电流信号采用霍尔电流传感器这种原理或方法是可行的，实践表明，对于甚低频的直流电流难以达到测量精度要求。

第二，为保证测量精度，安装传感器磁环时，应尽量将管道轴心和传感器磁环圆心重合，而对于现场的实际油气管道这种大直径导体来说，这种安装精度要求难于实现，导致测量误差不能满足工业现场要求。