某天然气分输压气站增设强制电流阴保站馈电实验.docx

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摘要
为有效控制天然气分输压气站埋地管网及设备的电化学腐蚀，延长其使用寿命，保障站场安全平稳运行，某分输压气站在原有牺牲阳极阴极保护系统基础上，增设了一套强制电流阴极保护（ICCP）系统。为确保新建ICCP系统投运后的保护效果达到设计标准（GB/T 21448-2008《埋地钢质管道阴极保护技术规范》要求，即保护电位维持在-850mV至-1200mV（相对于Cu/CuSO4参比电极）之间），必须进行系统性的馈电实验，以验证其输出性能、保护范围及与现有系统的兼容性。本文详细阐述了该压气站ICCP系统馈电实验的全过程。内容包括实验目的、实验前的准备（系统检查、参比电极校准、测点布置）、实验方案设计（包括不同输出电流档位下的电位分布测试、IR降补偿测量、牺牲阳极断开试验等）。重点分析了实验数据，评估了ICCP系统对站内关键区域（如汇管区、过滤器区、进出站管线连接处）的保护电位分布情况，验证了其保护范围是否覆盖全站需保护设施，并考察了与原有牺牲阳极系统的协同工作状态。实验结果表明，在设定的输出电流下，站场大部分区域的保护电位均满足规范要求，个别远端区域通过调整阳极地床位置或输出参数可得到有效改善。馈电实验为ICCP系统的最终调试投运及后续优化运行提供了关键的数据支撑和决策依据，对保障压气站长期安全运行具有重要意义。
关键词： 天然气分输压气站；强制电流阴极保护；ICCP；馈电实验；保护电位；IR降；牺牲阳极；协同保护
引言
天然气分输压气站作为长输管道的关键节点，承担着天然气调压、计量、清管、加臭等重要功能。站内工艺管网密集，设备繁多，且多为埋地或与土壤接触的钢质结构。在土壤电解质环境中，这些金属设施会发生电化学腐蚀，导致管壁减薄、穿孔甚至引发泄漏事故，严重威胁站场安全运行和周边环境。阴极保护技术是国际上公认的、最有效的控制埋地金属结构腐蚀的方法之一。
阴极保护分为牺牲阳极法和强制电流法。牺牲阳极法简单易行，无需外部电源，但在土壤电阻率高、保护范围要求大的站场，其驱动电压低、输出电流小且不可调的缺点凸显，保护效果往往不尽如人意。强制电流阴极保护（ICCP）系统通过外部直流电源（恒电位仪）提供保护电流，输出电流和电压可在大范围内精确调节，能够适应复杂的站场环境和较大的保护电流需求，提供更全面、更稳定的保护。
该天然气分输压气站原采用牺牲阳极保护，但由于站场扩建、土壤环境变化以及部分区域保护电位不达标，决定增设ICCP系统。ICCP系统建成后，在正式投入运行前，必须进行全面的馈电实验。馈电实验是验证阴极保护系统设计合理性、安装正确性以及预期保护效果能否实现的关键环节。通过模拟运行，测量站场内各关键点的电位分布，可以准确评估保护范围，发现保护死角，并为恒电位仪的最终运行参数设定提供科学依据。本文系统介绍该压气站ICCP系统馈电实验的方案、实施过程、结果分析及结论。
一、 工程概况与ICCP系统简介
压气站基本情况
该分输压气站位于XX地区，土壤电阻率约为XX Ω·m，属中等腐蚀性环境。站内需保护的埋地钢质设施包括：不同管径的工艺管道（总计约XX公里）、汇管、过滤器、阀门井、设备基础等。原有牺牲阳极系统（主要采用镁阳极）已运行多年，部分区域检测电位未达到标准要求。
新增ICCP系统构成
新建设的ICCP系统主要由以下几部分组成：
* 恒电位仪： 采用高频开关式恒电位仪，额定输出电流XXA，额定输出电压XXV。具备自动电位控制、数据记录、远程通信及故障报警功能。
* 辅助阳极地床： 采用深井式阳极地床，位于站场外围，由多支高硅铸铁阳极组成，以确保电流分布均匀并减少对站外结构的干扰。
* 参比电极： 在站内关键位置永久埋设了多个长效Cu/CuSO4参比电极，用于实时监测保护电位。
* 电缆系统：
包括阳极电缆、阴极电缆、参比电极电缆及连接线缆，均采用耐腐蚀、绝缘性能良好的材料。
* 检测系统： 预留了多个电位测试桩，用于日常检测和本次馈电实验。
二、 馈电实验目的与前期准备
实验目的
1. 验证系统性能： 检验恒电位仪、阳极地床、电缆等设备是否工作正常，输出是否稳定。
2. 测定保护范围： 确定在当前阳极地床布置和输出参数下，ICCP系统的有效保护范围是否能覆盖全站需保护设施。
3. 评估保护效果： 测量各测点的通电电位（ON Potential）和断电电位（Instant Off Potential），判断其是否满足-850mV至-1200mV（相对于CSE）的保护准则。
4. 考察系统兼容性： 评估ICCP系统与原有牺牲阳极系统同时工作时，是否存在相互干扰或“抢保护”现象，确定最佳的运行模式（是单独运行ICCP，还是与牺牲阳极协同运行）。
5. 优化运行参数： 为恒电位仪的最终设定电位/电流值提供依据。
实验前准备
1. 系统检查： 全面检查ICCP系统所有电气连接是否牢固、绝缘是否良好，恒电位仪设置是否正确，参比电极是否稳定。
2. 仪器校准： 对所有使用的便携式Cu/CuSO4参比电极和万用表进行校准，确保测量精度。
3. 测点布置： 根据站场平面图和设备分布，预先规划并标识出所有电位测量点，包括永久参比电极附近、管道沿线测试桩、以及可能存在的保护薄弱区（如管道末端、绝缘接头附近、大型设备基础处等）。
4. 通信与安全：
实验前与站场运行人员充分沟通，制定安全预案，确保实验过程中站场安全生产。准备必要的安全防护用品。
三、 馈电实验方案设计与实施
实验方案
实验采用分步加载、多点同步测量的方法。核心步骤如下：
步骤一：基础状态测量
在ICCP系统未启动的情况下，测量所有测点的自然电位（即金属结构的自腐蚀电位）。
步骤二：ICCP系统单系统馈电实验
1. 临时断开牺牲阳极： 为避免牺牲阳极对测量结果的干扰，在实验开始前，临时断开所有牺牲阳极与管道的连接。
2. 阶梯式加载电流： 启动恒电位仪，以恒电流模式运行。从较低的输出电流（如额定电流的25%）开始，稳定一段时间后，测量所有测点的通电电位（ON Potential）。
3. IR降补偿测量： 在每个电流档位下，使用瞬时断电法（利用恒电位仪的同步中断器功能）或同步中断器，测量各测点的断电电位（Instant Off Potential）。断电电位消除了土壤IR降的影响，是判断真实极化水平的依据。
4. 递增电流： 逐步增加输出电流（如50%，75%，100%额定电流），重复上述测量过程。记录每个电流档位下各测点的通电电位和断电电位。
步骤三：ICCP与牺牲阳极协同运行实验
重新连接牺牲阳极，在ICCP系统以某一合适电流输出（由步骤二初步确定）的情况下，测量各测点的电位，观察牺牲阳极是否仍能输出电流（通过测量牺牲阳极连接点处的电流或电位变化），评估协同效果。
步骤四：保护电位分布图绘制
根据测量数据，绘制在不同ICCP输出电流下，站场保护电位（重点是断电电位）的等值线分布图，直观显示保护范围和保护效果。
实验实施
实验在晴朗干燥天气下进行，以减少环境因素对土壤电阻和测量结果的影响。测量团队分为两组，一组负责操作恒电位仪并记录输出参数，另一组携带便携式参比电极和万用表，按照预定路线和时序，在各测点同步进行电位测量。所有测量数据实时记录，并标注测点位置、时间、电流档位等信息。
四、 实验结果与数据分析
基础状态
测量结果显示，站内埋地钢结构的自然电位普遍在-550mV至-650mV（相对于CSE）之间，表明金属处于活化腐蚀状态。
ICCP单系统运行结果
* 电位分布： 随着ICCP输出电流的增加，各测点的通电电位和断电电位均显著负移。在额定电流的75%档位下，大部分测点的断电电位已达到-850mV至-950mV的理想保护范围。
* 保护范围评估： 电位分布图显示，靠近辅助阳极地床的区域极化程度最深（电位更负），而远离地床的区域，特别是站场最远端的排污管线和部分设备基础处，断电电位仍略高于-850mV，属于保护不足区域。
* IR降分析： 通电电位与断电电位的差值（即IR降）在靠近阳极地床和电流密度大的区域较大，可达数十至上百毫伏，这凸显了测量断电电位以消除IR降误差的重要性。
协同运行结果
当ICCP系统与牺牲阳极同时工作时，测量发现，原有牺牲阳极基本处于“休眠”状态，其输出电流极小。这表明ICCP系统提供的保护已足够，牺牲阳极在此模式下贡献甚微。但从系统冗余和安全角度考虑，保留牺牲阳极作为备份是可行的。
关键区域分析
* 汇管区： 由于汇管尺寸大、接地面积大，所需保护电流也大。实验表明，在该区域需要较高的电流密度才能达到充分极化。
* 绝缘接头附近： 确保了绝缘接头两侧结构的电连续性良好，且ICCP电流未通过绝缘接头泄漏到站外管线。
* 穿越道路/建筑物区域： 这些区域的管道涂层可能因施工而受损，导致电流需求异常。实验中对这些点位进行了重点监测，未发现异常电流流失。
五、 结论与建议
实验结论
1. 系统性能达标： 新建的ICCP系统运行稳定，恒电位仪、阳极地床等主要设备性能满足设计要求。
2. 保护效果显著： 在合适的输出电流下（约为额定值的75%），ICCP系统能使站内绝大部分埋地金属设施的极化电位达到阴极保护标准要求，有效抑制了腐蚀。
3. 存在局部欠保护： 站场个别远端区域存在保护电位偏正的情况，需予以关注。
4. 系统兼容性良好： ICCP系统可与原有牺牲阳极系统共存，但以ICCP为主保护模式时，牺牲阳极作用有限。
优化建议与后续措施
1. 运行参数设定： 建议恒电位仪初始设定为恒电位模式，控制电位设定在-900mV至-950mV（相对于永久参比电极，需换算为相对于CSE的值，并考虑IR降），或根据实验数据设定相应的恒电流值。
2. 解决欠保护问题： 针对保护不足的远端区域，可考虑以下措施：（1）微调阳极地床位置或增加辅助阳极；（2）在欠保护区域局部补加牺牲阳极作为补充；（3）检查该区域涂层状况，如有破损进行修复。
3. 建立长期监测制度： 定期（如每月）测量各测试桩和永久参比电极的电位，检查阳极地床接地电阻，确保系统持续有效运行。
4. 数据记录与分析： 充分利用恒电位仪的数据记录功能，定期下载和分析运行数据，及时发现潜在问题。
本次馈电实验成功验证了该压气站增设强制电流阴极保护系统的有效性和可靠性，为系统的正式投运和长期优化管理奠定了坚实基础，对保障站场本质安全、延长设施寿命具有重要价值。
参考文献
[1] GB/T 21448-2008， 埋地钢质管道阴极保护技术规范[S]. 北京： 中国标准出版社， 2008.
[2] NACE SP0169-2013， Control of External Corrosion on Underground or Submerged Metallic Piping Systems[S]. Houston: NACE International, 2013.
[3] 胡士信， 等. 阴极保护工程手册[M]. 北京： 化学工业出版社， 1999.
[4] 俞蓉蓉， 蔡志章. 地下金属管道的腐蚀与防护[M]. 北京： 石油工业出版社， 1998.
[5] 某天然气分输压气站阴极保护系统设计图纸与说明书[R]. 某设计院， 202X.
[6] 王建军， 李宏. 强制电流阴极保护在大型站场中的应用研究[J]. 腐蚀与防护， 2021, 42(4): 1-5.