一种基于双参比电极的极低电位等势线绘制系统与方法
阅读说明：本技术 一种基于双参比电极的极低电位等势线绘制系统与方法 (System and method for drawing extremely-low potential equipotential lines based on double-reference electrode ) 是由 章强 黄红科 刘朝 魏松林 娄骁 肖调兵 陈银强 桂春 于 2020-12-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及核电厂埋地管道维修技术领域,具体公开了一种基于双参比电极的极低电位等势线绘制系统与方法,该系统包括第一便携式硫酸铜参比电极、测距仪、电位采集记录仪和第二便携式硫酸铜参比电极,其中,所述第一便携式硫酸铜参比电极依次与测距仪、电位采集记录仪和第二便携式硫酸铜参比电极相连接,所述电位采集记录仪用来测量第一便携式硫酸铜参比电极和第二便携式硫酸铜参比电极之间的电位差,所述测距仪用来测量第一便携式硫酸铜参比电极和第二便携式硫酸铜参比电极之间的距离。该系统的使用,实现了在埋地管道非开挖的情况下,对埋地管道防腐层缺陷的极低电位等势线进行绘制,操作快捷方便,结构设计巧妙,功能可靠,操作便捷。(The invention relates to the technical field of maintenance of buried pipelines of nuclear power plants, and particularly discloses a system and a method for drawing an extremely-low potential equipotential line based on double-reference electrode. The use of the system realizes drawing of extremely low potential equipotential lines of the buried pipeline anticorrosive coating defect under the non-excavation condition of the buried pipeline, and has the advantages of rapid and convenient operation, ingenious structural design, reliable function and convenient operation.)
技术领域
本发明属于核电厂埋地管道维修技术领域，具体涉及一种基于双参比电极的极低电位等势线绘制系统与方法。
背景技术
核电厂埋地钢质管道埋设于地下，采用在管道外壁涂覆防腐层来减缓其土壤腐蚀。随着埋地管道服役年限的增长，其防腐层不可避免的会发生降质；另外在埋地管道建造或维修期间，不可避免存在机械损伤或回填料质量控制不严(回填料中含石块)导致防腐层被破坏，产生防腐层缺陷。防腐层缺陷部位优先遭受土壤中各种侵蚀离子(氯离子、硫酸根离子、硫离子)作用，与防腐层完整部位形成“大阴极-小阳极”的腐蚀电池，导致防腐层缺陷部位的管体腐蚀速率加快，其腐蚀程度加重，直至埋地管道发生腐蚀穿孔。
目前，针对核电厂埋地管道防腐层缺陷一般采用直流电位梯度检测(DCVG)、交流电位梯度检测(ACVG)及PEARSON等技术对其防腐层缺陷进行定位，但这些检测方法抗杂散电流干扰能力不强，且无法实现对埋地管道防腐层缺陷大小的定量检测，不能很好地指导埋地管道防腐层开挖修复的优先级别，给核电厂埋地管道的老化管理带来困难和风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于双参比电极的极低电位等势线绘制系统与方法，解决埋地管道非开挖的情况下，对埋地管道防腐层缺陷的极低电位等势线的绘制，从而实现对埋地管道防腐层缺陷的形状、大小进行定量评估，及时、准确地掌握核电厂埋地管道防腐层缺陷形状和尺寸，为核电厂埋地管道防腐层的评价和修复提供技术支撑。
本发明的技术方案如下：
一种基于双参比电极的极低电位等势线绘制系统，该系统包括第一便携式硫酸铜参比电极、测距仪、电位采集记录仪和第二便携式硫酸铜参比电极，其中，所述第一便携式硫酸铜参比电极依次与测距仪、电位采集记录仪和第二便携式硫酸铜参比电极相连接，所述电位采集记录仪用来测量第一便携式硫酸铜参比电极和第二便携式硫酸铜参比电极之间的电位差，所述测距仪用来测量第一便携式硫酸铜参比电极和第二便携式硫酸铜参比电极之间的距离。
所述第一便携式硫酸铜参比电极下方为埋地管道的管道防腐层缺陷，第一便携式硫酸铜参比电极垂直固定安置于埋地管道的管道防腐层缺陷上方地表层。
所述埋地管道依次与阴极保护直流电源、同步电流断路器和辅助阳极地床连接。
对所述同步电流断路器、电位采集记录仪和测距仪进行GPS同步设置。
所述第二便携式硫酸铜参比电极以第一便携式硫酸铜参比电极为圆心，测量第一便携式硫酸铜参比电极与第二便携式硫酸铜参比电极之间的电位梯度。
所述阴极保护直流电源输出的电流为恒定电流，电流的大小可调节。
所述埋地管道连接有管道测试桩。
一种基于双参比电极的极低电位等势线绘制方法，该方法将第一参比电极垂直固定插入待测点上方地表；将第二参比电极垂直插入第一参比电极周围任意地表位置，获取第一参比电极和第二参比电极之间的距离与电位差；将第二参比电极以第一参比电极为圆心旋转，测量第一参比电极周围的若干点位与第一参比电极之间的电位差与距离，将电位差相同的点位连接在一起，绘制成等势线图。
可以通过增加或缩短第二参比电极与第一参比电极的距离调整第一参比电极与第二参比电极之间的电位差。
第二参比电极以等角度围绕第一参比电极做圆周运动。
本发明的显著效果在于：本发明所述的一种基于双参比电极的极低电位等势线绘制系统与方法，通过双参比电极，克服现有埋地管道防腐层检测技术(DCVG、ACVG、PEARSON等)的不足，实现了在埋地管道非开挖的情况下，对埋地管道防腐层缺陷的极低电位等势线进行绘制，操作快捷方便，结构涉及巧妙，功能可靠，操作便捷。
附图说明
图1为基于双参比电极的极低电位等势线绘制系统示意图；
图2为基于双参比电极的极低电位等势线绘制系统正视剖面示意图；
图3为基于双参比电极的极低电位单圈等势线绘制示意图；
图4为基于双参比电极的极低电位双圈等势线绘制示意图；
图中：1、埋地管道；2、管道测试桩；3、管道防腐层缺陷；4、第一便携式硫酸铜参比电极；5、测距仪；6、电位采集记录仪；7、第二便携式硫酸铜参比电极；8、阴极保护直流电源；9、同步电流断路器；10、辅助阳极地床。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1～2所示，一种基于双参比电极的极低电位等势线绘制系统，包括第一便携式硫酸铜参比电极4、测距仪5、电位采集记录仪6和第二便携式硫酸铜参比电极7，其中，所述第一便携式硫酸铜参比电极4依次与测距仪5、电位采集记录仪6和第二便携式硫酸铜参比电极7相连接，所述第一便携式硫酸铜参比电极4的下方为埋地管道1的管道防腐层缺陷3，第一便携式硫酸铜参比电极4垂直固定安置于管道防腐层缺陷3上方地表层，第二便携式硫酸铜参比电极7垂直安置于地表层；所述埋地管道1依次与阴极保护直流电源8、同步电流断路器9和辅助阳极地床10连接，其中，所述阴极保护直流电源8输出恒定电流，并且与辅助阳极地床10构成回路，所述埋地管道1还连接有管道测试桩2，监测埋地管道1的电位；所述同步电流断路器9、电位采集记录仪6和测距仪5进行GPS同步设置，通过控制同步电流断路器9的通断，电位采集记录仪6记录第一便携式硫酸铜参比电极4与第二便携式硫酸铜参比电极7之间的地表地电位梯度，测距仪5记录第一便携式硫酸铜参比电极4与第二便携式硫酸铜参比电极7之间的距离；移动第二便携式硫酸铜参比电极7，增大或缩小第一便携式硫酸铜参比电极4与第二便携式硫酸铜参比电极7之间的距离，当第一便携式硫酸铜参比电极4与第二便携式硫酸铜参比电极7之间的电位差为10mV时，记录第一便携式硫酸铜参比电极4与第二便携式硫酸铜参比电极7之间的距离，并标记第二便携式硫酸铜参比电极7的位置；如图3所示，以第一便携式硫酸铜参比电极4为圆心，将第二便携式硫酸铜参比电极7顺时针旋转360度，每旋转30度时，增大或缩小第一便携式硫酸铜参比电极4与第二便携式硫酸铜参比电极7之间的距离，记录第一便携式硫酸铜参比电极4与第二便携式硫酸铜参比电极7之间的电位差为10mV时，第一便携式硫酸铜参比电极4与第二便携式硫酸铜参比电极7之间的距离，并标记第二便携式硫酸铜参比电极7的位置，利用第二便携式硫酸铜参比电极7位置信息，绘制电位差为10mV的等势线。如图4所示，以第一便携式硫酸铜参比电极4为圆心，将第二便携式硫酸铜参比电极7顺时针旋转360度，每旋转30度时，增大或缩小第一便携式硫酸铜参比电极4与第二便携式硫酸铜参比电极7之间的距离，分别记录第一便携式硫酸铜参比电极4与第二便携式硫酸铜参比电极7之间的电位差为10mV或20mV时，第一便携式硫酸铜参比电极4与第二便携式硫酸铜参比电极7之间的距离，并分别标记第二便携式硫酸铜参比电极7的位置，利用第二便携式硫酸铜参比电极7位置信息，分别绘制电位差为10mV和20mV的等势线。
一种基于双参比电极的极低电位等势线绘制方法包括如下步骤：
(1)将阴极保护直流电源8设置为恒电流输出模式；
(2)将电位采集记录仪6、测距仪5与电流断路器9进行GPS同步设置,通/断电模式为：通电4秒、断电1秒；
(3)将第一便携式硫酸铜参比电极4垂直固定安插于埋地管道1的管道防腐层缺陷3上方地表；
(4)确定等势线的值，将第二便携式硫酸铜参比电极7垂直插入第一便携式硫酸铜参比电极4周围的地表中，沿第二便携式硫酸铜参比电极7与第一便携式硫酸铜参比电极4连线方向，增大或缩小第二便携式硫酸铜参比电极7与第一便携式硫酸铜参比电极4之间的距离，直到电位采集记录仪6示值达到确定的等势线值，记录此时测距仪5的示数与第二便携式硫酸铜参比电极7的位置；
(5)将第二便携式硫酸铜参比电极7以第一便携式硫酸铜参比电极4固定点为圆心旋转一定角度，重复步骤(4)的操作，直至第二便携式硫酸铜参比电极7围绕第一便携式硫酸铜参比电极4旋转一周；
(6)通过记录到的第二便携式硫酸铜参比电极7与第一便携式硫酸铜参比电极4之间的距离，以及第二便携式硫酸铜参比电极7的位置，绘制等势线。