典型壓氣站區(qū)域陰保系統(tǒng)陽(yáng)極地床故障檢測(cè)與分析

周 冰 王若丹 韓文禮 劉 洋 郭繼銀

(1. 中國(guó)石油集團(tuán)工程技術(shù)研究院，天津 300451；2. 中國(guó)石油集團(tuán)石油管工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室涂層材料與保溫結(jié)構(gòu)研究室，天津 300451；3. 中石油管道聯(lián)合有限公司西部新疆分公司，新疆 烏魯木齊 830000)

典型壓氣站區(qū)域陰保系統(tǒng)陽(yáng)極地床故障檢測(cè)與分析

周 冰1,2 王若丹3 韓文禮1,2 劉 洋3 郭繼銀1,2

(1. 中國(guó)石油集團(tuán)工程技術(shù)研究院，天津 300451；2. 中國(guó)石油集團(tuán)石油管工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室涂層材料與保溫結(jié)構(gòu)研究室，天津 300451；3. 中石油管道聯(lián)合有限公司西部新疆分公司，新疆 烏魯木齊 830000)

本文介紹了對(duì)西部地區(qū)某處典型壓氣站站內(nèi)區(qū)域陰保系統(tǒng)故障的檢測(cè)與分析過(guò)程，檢測(cè)手段包括恒電位儀運(yùn)行狀況檢查，陰保電位、陽(yáng)極地床接地電阻測(cè)試和不同陽(yáng)極連接方式下陰保系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)聯(lián)調(diào)和分析，證實(shí)了區(qū)域陰保系統(tǒng)保護(hù)效果欠佳是由陽(yáng)極地床故障引起的，確定了各路陽(yáng)極地床的保護(hù)范圍，并對(duì)治理方案提出了建議。

壓氣站 陰極保護(hù) 陽(yáng)極地床 檢測(cè)

1 概述

壓氣站內(nèi)埋地工藝管道較多，區(qū)域陰保系統(tǒng)陽(yáng)極地床通常采取多路埋設(shè)的方式，且通過(guò)接線(xiàn)箱連在一起。若各路陽(yáng)極地床分壓異常，就會(huì)造成站內(nèi)埋地管道保護(hù)不均勻，局部處于過(guò)保護(hù)或者欠保護(hù)狀態(tài)，有時(shí)甚至?xí)蓴_站外管道陰保系統(tǒng)，造成安全隱患[1-3]。

西部地區(qū)某壓氣站分為工藝區(qū)和壓縮區(qū)，站內(nèi)區(qū)域陰保系統(tǒng)陽(yáng)極地床為4路柔性陽(yáng)極，站外管道采用獨(dú)立陰保系統(tǒng)。根據(jù)歷史記錄和站內(nèi)技術(shù)人員介紹，因資料不齊站內(nèi)區(qū)域陰保系統(tǒng)4路陽(yáng)極地床埋設(shè)位置不明，站內(nèi)壓縮區(qū)電位偏正，長(zhǎng)期處于欠保護(hù)狀態(tài)。因此，對(duì)該壓氣站展開(kāi)陰保系統(tǒng)有效性檢測(cè)評(píng)價(jià)，通過(guò)對(duì)恒電位儀運(yùn)行狀況檢查、電位測(cè)試、陽(yáng)極地床檢測(cè)及系統(tǒng)聯(lián)調(diào)等，判斷陰保系統(tǒng)故障原因，并提出治理方案建議。

表1 陰保系統(tǒng)恒電位儀運(yùn)行參數(shù)

2 檢測(cè)過(guò)程與數(shù)據(jù)分析

2.1 陰保系統(tǒng)恒電位儀運(yùn)行狀況檢查

站內(nèi)區(qū)域陰保系統(tǒng)恒電位儀采用恒位方式運(yùn)行，其運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表1。

從表1恒電位儀運(yùn)行參數(shù)可以看出，長(zhǎng)效預(yù)埋參比電位、萬(wàn)用表測(cè)試零位接線(xiàn)端和參比接線(xiàn)端電位均與預(yù)設(shè)電位基本一致，證明控制參比正常工作；恒電位儀輸出電壓與輸出電流比值在合理范圍內(nèi)，回路電阻較小，陽(yáng)極接線(xiàn)端和陰極接線(xiàn)端之間電壓與輸出電壓基本一致，恒電位儀處于正常運(yùn)行狀態(tài)。

2.2 陰極保護(hù)電位和自腐蝕電位測(cè)試

測(cè)試站內(nèi)測(cè)試樁、部分接地裝置及工藝設(shè)施的瞬時(shí)通斷電電位和自腐蝕電位，判斷埋地管網(wǎng)和工藝設(shè)施等的保護(hù)效果。

通過(guò)測(cè)試站內(nèi)區(qū)域陰保系統(tǒng)保護(hù)效果，工藝區(qū)除2#測(cè)試樁外，其他測(cè)試樁和設(shè)施斷電電位都能滿(mǎn)足負(fù)向極化100mV判據(jù)；壓縮區(qū)除東北側(cè)一小塊區(qū)域外，其余位置的測(cè)試樁和設(shè)施電位偏正，通電電位僅為-625mV～-690mV(vs.CSE)，處于欠保護(hù)狀態(tài)。欠保護(hù)區(qū)位置如圖1所示。

圖1 站內(nèi)欠保護(hù)區(qū)位置示意圖

2.3 區(qū)域陰保系統(tǒng)陽(yáng)極地床接地電阻測(cè)試

因區(qū)域陰保系統(tǒng)由四路陽(yáng)極地床組成，首先測(cè)試每路陽(yáng)極地床的接地電阻，初步判斷故障原因。

站內(nèi)區(qū)域陰保系統(tǒng)陽(yáng)極接線(xiàn)箱接線(xiàn)示意圖如圖2所示。將接線(xiàn)箱內(nèi)1路～4路和匯總陽(yáng)極電纜斷開(kāi)，測(cè)試每一回路的接地電阻值。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

圖2 站內(nèi)區(qū)域陰保系統(tǒng)陽(yáng)極接線(xiàn)箱接線(xiàn)示意圖

表2 陽(yáng)極地床接地電阻測(cè)試結(jié)果

從表2的測(cè)試結(jié)果可以看出，四路陽(yáng)極地床接地電阻值均較小，尤其是第1路和第4路，僅為0.2Ω和0.3Ω，總陽(yáng)極地床接地電阻僅為0.15Ω。初步懷疑可能有部分陽(yáng)極地床與埋地管道形成了搭接，測(cè)試值實(shí)際上是地下金屬構(gòu)筑物的接地電阻值。若陽(yáng)極地床與地下金屬構(gòu)筑物形成搭接，將導(dǎo)致大量陰保電流通過(guò)搭接金屬構(gòu)筑物流失。

2.4 站內(nèi)區(qū)域陰保系統(tǒng)調(diào)整和保護(hù)效果測(cè)試

根據(jù)四路陽(yáng)極地床接地電阻測(cè)試結(jié)果，斷開(kāi)電阻值較小的第1路和第4路，僅連接第2路和第3路陽(yáng)極地床，保持站內(nèi)區(qū)域陰保系統(tǒng)恒電位儀預(yù)設(shè)電位值不變，測(cè)試站內(nèi)8座測(cè)試樁通斷電電位，見(jiàn)表3，并與調(diào)整前的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較。

從表3的測(cè)試結(jié)果可以看出，僅連接第2路和第3路陽(yáng)極地床后，工藝區(qū)1#、2#、3#、8#測(cè)試樁斷電電位變化不大，壓縮區(qū)4#～7#測(cè)試樁通斷電電位有明顯負(fù)移，通電電位負(fù)移約480mV～1650mV，斷電電位負(fù)移約120mV～220mV。調(diào)整后欠保護(hù)區(qū)保護(hù)效果有明顯改善。

表3 接線(xiàn)箱陽(yáng)極電纜重新接線(xiàn)前后站內(nèi)區(qū)域陰保系統(tǒng)測(cè)試樁通斷電電位測(cè)試結(jié)果

表4 4路陽(yáng)極分步連接下站內(nèi)外管線(xiàn)測(cè)試樁通電電位測(cè)試結(jié)果

陽(yáng)極接線(xiàn)箱調(diào)整后，站內(nèi)區(qū)域陰保系統(tǒng)恒電位儀控制參比處電位沒(méi)有變化，但是輸出電壓和輸出電流提高了約2.5倍；站外管線(xiàn)陰保系統(tǒng)參比電位負(fù)移至-2400mV，輸出電壓降低至調(diào)整前的1/3，輸出電流顯示為負(fù)數(shù)，通過(guò)恒位模式無(wú)法調(diào)節(jié)恒電位儀的輸出。站內(nèi)區(qū)域陰保系統(tǒng)恒電位儀輸出提高較多，站外管線(xiàn)陰保系統(tǒng)預(yù)設(shè)參比處電位嚴(yán)重負(fù)移，但是其輸出電壓電流卻減小，電流甚至為負(fù)值。初步分析可能是站內(nèi)某一路或某幾路陽(yáng)極地床對(duì)站外管線(xiàn)陰保系統(tǒng)產(chǎn)生干擾所致，需要逐一判斷站內(nèi)陰保系統(tǒng)每一路陽(yáng)極地床工作時(shí)對(duì)站外管線(xiàn)陰保系統(tǒng)的影響情況。

調(diào)整區(qū)域陰保系統(tǒng)4路陽(yáng)極的連接方式，觀察站內(nèi)區(qū)域陰保系統(tǒng)恒電位儀和站外管線(xiàn)恒電位儀的運(yùn)行參數(shù)變化，同時(shí)抽查了站內(nèi)工藝區(qū)和壓縮區(qū)測(cè)試樁和站外管線(xiàn)測(cè)試樁的通電電位，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。

當(dāng)站內(nèi)區(qū)域陰保系統(tǒng)只要有第1路或第4路陽(yáng)極地床工作，站內(nèi)區(qū)域陰保系統(tǒng)恒電位儀輸出均無(wú)明顯變化，站外管線(xiàn)陰保系統(tǒng)恒電位儀也未受到明顯干擾，其通電電位未發(fā)生明顯變化。結(jié)合各路陽(yáng)極地床接地電阻測(cè)試結(jié)果，第1路和第4路地床接地電阻值很小，說(shuō)明當(dāng)這兩路陽(yáng)極地床工作時(shí)，恒電位儀輸出的大部分陰保電流并沒(méi)有發(fā)散到大地中去，而是順著某金屬構(gòu)筑物搭接形成的回路流回，對(duì)站內(nèi)各處埋地管網(wǎng)和測(cè)試樁的電位值影響不大，因此對(duì)站外管線(xiàn)陰保系統(tǒng)的控制參比電極影響較小，沒(méi)有對(duì)站外管線(xiàn)陰保系統(tǒng)造成干擾。

當(dāng)同時(shí)斷開(kāi)第1路和第4路陽(yáng)極地床時(shí)，恒電位儀陰保電流通過(guò)第2路和第3路陽(yáng)極地床發(fā)散到大地中，站內(nèi)壓縮區(qū)7#測(cè)試樁通電電位有明顯負(fù)移，站外管線(xiàn)測(cè)試樁通電電位也負(fù)移到約-2300mV，站外管線(xiàn)陰保系統(tǒng)恒電位儀輸出電壓電流大幅度降低，說(shuō)明其控制參比處電位負(fù)移，對(duì)站外管線(xiàn)陰保系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。

2.5 確定陽(yáng)極地床埋設(shè)位置

根據(jù)不同陽(yáng)極地床工作時(shí)，站內(nèi)測(cè)試樁和設(shè)施的電位變化情況，基本明確了站內(nèi)區(qū)域陰保系統(tǒng)各分陽(yáng)極地床的覆蓋范圍，并繪制了站內(nèi)區(qū)域陰保系統(tǒng)陽(yáng)極地床埋設(shè)示意圖，見(jiàn)圖3。

圖3 站內(nèi)區(qū)域陰保系統(tǒng)陽(yáng)極地床埋設(shè)示意圖

3 故障排除方案

根據(jù)測(cè)試結(jié)果，建議將管線(xiàn)陰保系統(tǒng)恒電位儀控制參比埋設(shè)位置調(diào)整至區(qū)域陰保系統(tǒng)影響范圍外，同時(shí)檢查區(qū)域陰保系統(tǒng)第1和第4路地床與埋地管道是否存在搭接。在改造期間，可進(jìn)行如下臨時(shí)措施：

(1)將站內(nèi)區(qū)域陰保系統(tǒng)陽(yáng)極接線(xiàn)箱各路陽(yáng)極回路與可調(diào)變阻器相連，通過(guò)調(diào)節(jié)第1路和第4路陽(yáng)極變阻器的電阻值，減少恒電位儀流入這兩路的電流值，并保持站內(nèi)外陰保系統(tǒng)恒電位儀運(yùn)行方式和參數(shù)不變；

(2)可在站內(nèi)工藝區(qū)適當(dāng)埋設(shè)犧牲陽(yáng)極對(duì)欠保護(hù)區(qū)進(jìn)行補(bǔ)充。

4 結(jié)論

本文介紹了對(duì)西部地區(qū)某處典型的壓氣站站內(nèi)區(qū)域陰保系統(tǒng)故障的檢測(cè)分析過(guò)程。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)聯(lián)調(diào)和分析，證實(shí)了區(qū)域陰保系統(tǒng)保護(hù)效果欠佳是由各路陽(yáng)極地床分壓不均造成的，確定了各路陽(yáng)極地床的保護(hù)范圍，并對(duì)治理方案提出了建議。

陽(yáng)極地床故障可通過(guò)恒電位儀運(yùn)行狀況檢查，陰保電位、地床接地電阻測(cè)試和不同陽(yáng)極連接方式下陰保系統(tǒng)聯(lián)調(diào)等方法進(jìn)行判斷分析，根據(jù)故障成因，改造措施主要分為各路陽(yáng)極分壓調(diào)整、地床降低接地電阻改造、陽(yáng)極地床位置調(diào)整等。

[1] 胡士信. 陰極保護(hù)工程手冊(cè)[M]. 北京; 化學(xué)工業(yè)出版社, 1998.

[2] 貝克曼. 陰極保護(hù)手冊(cè)[M]. 北京; 化學(xué)工業(yè)出版社, 2005.

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圖1 洗罐站污水GC-MS譜圖

3 結(jié)論

洗罐站污水有機(jī)污染物含量高、水量波動(dòng)大、有毒有害物質(zhì)含量高，其中含有大量的大分子苯類(lèi)、多環(huán)芳烴類(lèi)、有機(jī)酸、醇類(lèi)及烷烴類(lèi)有機(jī)物，導(dǎo)致該污水難被微生物降解。對(duì)于處理洗罐站污水，建議采用預(yù)處理工藝?yán)绺呒?jí)氧化等對(duì)洗罐站污水進(jìn)行脫毒，提高其可生化降解性能后再輸送到污水處理廠進(jìn)行集中處理。

參考文獻(xiàn)

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The Application of Feeding Test in Large Oil Field Station

ZHOU Bing1,2, WANG Ruo-dan3, HAN Wen-li1,2, LIU Yang3, GUO Ji-yin1,2
(1. CNPC research institute of engineering technology, Tianjin 300451, China；2.CNPC key laboratory of tubular goods engineering, Tianjin 300451, China；3.The oil pipeline in Western Xinjiang Branch Co Ltd, Urumqi 830000, China)

This paper introduces the detection and analysis of regional cathodic protection system in fault in western area somewhere typical compressor station. The detection methods includes potentiostat inspection，protection potential testing, anode ground bed grounding resistance testing and debugging in different anode connection mode of cathodic protection. After testing and analysis，The reason of poor protection effect and the scope of protection of the anode ground beds are determined，and puts forward suggestions for the solution.

compressor station; cathodic protection; anode ground bed; detection

TG174.41

A

10.13726/j.cnki.11-2706/tq.2014.11.066.04

周冰 (1984－) ，男，安徽定遠(yuǎn)人，工程師，工學(xué)碩士，從事油氣站場(chǎng)陰極保護(hù)研究工作。