地磁暴侵害油气管道衍生效应监测系统研究

发布时间：2020-07-08 05:58

【摘要】：太阳表面的剧烈活动会向地球喷射出大量高速带电粒子,以太阳风暴的形式到达地球表面时会引起地球磁场剧烈变化形成地磁暴,地磁暴的地磁扰动(GeoMagnetic Disturbance,简称GMD)感应出电场。感应电场作用于油气管道两端,将会在油气管道中感生地磁感应电流及管地电位等衍生效应。两种衍生效应的产生会加速油气管道腐蚀,长期积累甚至会导致管道泄漏。管道受地磁扰动产生的衍生效应的监测对于管道维护及危害防治有着重要的意义。本文首先结合油气管道的结构及特点,与电网遭受地磁暴侵害的情况做了分析比较,找出了两者的异同点,进而详细阐明了管道受地磁暴侵害的机理,明确了管道效应监测系统监测需求和技术要求。接着根据油气管道衍生效应的监测需求和要求,提出了地磁暴侵害管道衍生效应的监测方案,并应用计算机和网络通信等技术,设计并开发了地磁暴侵害油气管道衍生效应的监测系统。经过多次现场调试与实验,监测系统己实际应用于中石化山东潍坊昌邑输油站、西里固输油站和裕隆苑输油站内,并获得了大量实测数据。最后应用安装在山东潍坊昌邑输油站和西里固输油站的监测设备所获得的2017年9月8日和9月28日两次大磁暴发生期间的管道实测数据,与同时段的国家地磁台地磁数据做了相关分析,证实了地磁暴侵害管道事件的发生。本文监测系统首先获得了地磁暴侵害中低纬油气管道衍生效应的实测数据,结合地磁暴侵害我国电网和铁路系统的研究,进一步证明了地磁暴对电网、铁路和油气管道的影响是全球性事件和重要研究课题。
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE973.6
【图文】：

逦－邋＊；ＣＬ逡逑ＪＴ邋＾－￣ｒ＊逡逑图１－１邋２００４年１１月１３日芬兰研宄机构ＰＳＰ监测设备采集数据曲线图逡逑Ａ．邋Ｖｉｌｊａｎｅｎ和Ａ．邋Ｐｕｌｋｋｉｎｅｎ等人对奥塔黎塔地区管道ＰＳＰ进行了监测，目的逡逑在通过对监测数据研究来探索其他手段证明ＰＳＰ的形成与地磁暴的关系［４】。逡逑在２００３年前，捷克相关研宄部门在捷克境内Ｏｒｅｃｈｏｖ，邋Ｓｖ．邋Ｋａｔｅｒｉｎａ和逡逑Ｈａｖｌｉｃｋｍ’Ｂｒｏｄ三个油气管道站点加装了管地电位监测设备Ｉ３】。如下图］－２所示逡逑为２００３年１０月２４日到２００３年】１月１日地磁扰动期间在捷克三个站点的管地逡逑电位历史监测波形曲线。逡逑逦丨？价■邋ｆ逡逑＜邋二邋Ｓｖ．邋Ｋａｔｅｒｉｎａ逦７邋＾逡逑－８邋—逦Ｉ逦－邋－８逡逑？１０逦；邋ｒ邋Ｉ邋｜邋Ｉ邋＾逦１邋ｊ邋ｌ逦ｉ邋ｒ邋ｔ邋１邋ｔ邋１邋ｉ邋ｊ邋ｊ邋！邋ｔ邋＿邋？，０逡逑２４－Ｏｃｔ逦２５－Ｏｃｔ逦２＾－Ｏａ逦２７？Ｏｃ！逦２６－Ｏｄ逦Ｚ？－Ｏｃｔ逦３０－Ｏｃｉ逦３１－Ｏｄ逦１－Ｎｏｖ逦２＊Ｎｏｖ逡逑３ｑ逦「°逡逑？０邋４邋—逦逦０邋４逡逑Ｏｒｅｃｈｏｖ逦ｉ．逡逑逦逦逦逦邋＿邋丨，一，卜－。逡逑＊２逦１逦；逦１邋ｊ邋ｉ邋１逦１逦【逦１逦？逦１逦１邋ｉ邋：逦１邋ｊ邋ｒ邋１邋ｉ邋ｊ邋１逦１邋ｒ邋Ｉ邋１逦１逦１邋ｊ邋１邋ｉ邋！逦１逦１逦ｉ邋ｉ邋一邋－２逡逑２４－0ｃｔ逦２Ｓ－Ｏｄ逦２６－Ｏｃｉ逦２７－ＯｃＪ逦２８－Ｏｃｉ逦２Ｓ－Ｏｃｔ逦３０－Ｏｃ逦３１－Ｏｃ！逦１－ｌｓｉｏｓ－逦２－Ｎ0ｖ逡逑■°ｖｌ逦｜逦ｐ０８逡逑－

电气参数造成的电化学腐浊进行防护。国内大部分油气管道均采用阴极保护法安逡逑装适当的阴极保护装置，实时监测管地电位的变化并进行合理的电位补偿。阴极逡逑保护装置实物图如图１－３。逡逑１逦４逡逑■逦－ｄ逡逑｜邋■ｌ￡｜逦！逡逑图１－３阴极保护装置实物图逡逑国内针对油气管道中ＧＩＣ的监测方面，２０１６年有中国石油大学、国家空间逡逑天气监测预警中心和中石油管道公司科技研宄中心合作，开始研宄油气管道ＧＩＣ逡逑在线监测技术［＂］，开启了对油气管道中ＧＩＣ相关参数远程在线监测的探索。这逡逑次合作的相关研宄为管道中ＧＩＣ的监测技术提供了一定的支持。逡逑综上所述，国内对于油气管道衍生效应监测的研宄还处在初始阶段。虽然有逡逑阴极保护装置实现了对于管地电位的实时监测，但由于油气管道敷设现场情况复逡逑杂及阴极保护装置作用的影响，管道中地磁感应电流不易直接测量，对于管道中逡逑ＧＩＣ监测的研宄仍为空白；且阴保装置监测数据并未实施存储及有效管理，导致逡逑了监测数据的科研价值大大降低。逡逑４逡逑

入阴极补偿电流，使得管道因为腐蚀作用而失去的电子得到充分补充，其中参比逡逑电极用来判断补偿电流的大小。最终使得管道电位保持在恒定的较高电位附近，逡逑起到了防腐蚀的效果。其原理示意图如图２－２所示：逡逑阴极保护电流电邋0逦逡逑０邋0邋0逦５邋二、逡逑０参比电极逡逑辅助｜逦｜管道逡逑图２－２阴极保护装Ｓ原理图逡逑９逡逑

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1 王N段

本文编号：2746177