基于VMD算法的油气管道杂散电流分析与防护系统研究

发布时间：2020-04-01 14:00

【摘要】：埋地钢质管道是目前输送石油、天然气的主要运输方式。然而大地中由于各种原因而广泛存在的杂散电流会对埋地钢质管道产生腐蚀破坏作用,轻则会导致油气泄漏,重则可能导致火灾爆炸等事故的发生。因此,杂散电流的监测与防护越来越受到油气企业的重视。杂散电流一旦形成,容易对阴极保护系统产生影响,进而腐蚀管道。本文从杂散电流的成因及危害出发,对杂散电流进行研究、分析,并建立起集排流、监控一体的杂散电流防护系统,对管道的正常运行进行有效防护以及实时监控。首先,针对杂散电流信号测试分析常用的小波分析方法,存在小波基函数和分解层数难以确定的问题。将基于相关系数和峭度值联合的变分模态分解(Variational Mode Decomposition,简称VMD)算法应用于杂散电流测试分析。VMD将管地电位信号分解为多个模态分量后,根据各分量的相关系数值和峭度值选取有效分量,进行信号重构,从而得到去噪后的真实信号。对比VMD算法去噪和小波去噪在对管地电位信号去噪上的应用效果。结果表明,基于相关系数和峭度值联合的VMD降噪算法更适合用于杂散电流测试分析。其次,从杂散电流腐蚀机理及特点出发,分别从直流和交流杂散电流两方面,对杂散电流排除技术进行分析研究。根据大庆天然气分公司所辖管道,主要受高压输电线路和电气化铁路影响,最终使用固态去耦合器排流技术。能够切实有效的解决杂散电流对管道的影响,以及保护管道阴极保护系统正常运行,并能有效延长大庆天然气分公司管道的使用寿命。最后,针对大庆天然气分公司所辖管道还需人工采集阴极保护数据的实际情况,研究设计了基于TMS320VC5509A和GTM900的阴极保护远传系统。系统主要分为控制模块、数据采集模块、GPRS传输模块和监控软件等几部分。利用华为GTM900GPRS无线传输模块,结合DSP技术,设计阴保电位检测器对管地电位进行采集与上传,并设计数据监控中心来接收数据传输模块通过GPRS传输来的电位数据,并保存下来,实现了对管道的智能化管理。并且利用太阳能对系统持续供电,实现系统能够长时间运行。
【图文】：

极化电池,镍板,电气化铁路,早期应用

图 4.5 管道附近存在电气化铁路设施应用于管道的液态极化电池同样能够起到“阻直通交”的作用，其液浸泡镍板来实现。之后，，随着半导体技术的不断发展进步，半导体了市场的主导地位。与液态极化电池相比，这种产品不仅不需维护更强。但是由于这种固态去耦合器是由二极管来达到“阻直通交”安特性，所以当固态去耦合器两个端子间的电压还小于导通阈值时直流电流泄漏的情况。所以本文选用晶闸管类型固态去耦合器，如

高压输电线路,管道,去耦合,排流

管道附近存在高压输电线路
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE988.2

【参考文献】