一种模拟管道受动态干扰的实验模拟装置、方法及计算机与流程

本发明涉及金属材料的一般防腐蚀和管道系统，具体涉及一种模拟管道受动态干扰的实验模拟装置、方法及计算机。

背景技术：

1、近年来我国油气管道和电气化铁路建设发展迅猛，由于地理位置的限制，埋地管道与电气化铁路平行或交叉铺设情况越来越多，形成了错综复杂的能源输送网和电气化铁路网，来自高铁的杂散电流干扰问题日益普遍和严重，引起地下管道直接腐蚀或氢损伤，导致管道泄漏、爆炸等安全事故。铁路可能通过容性耦合、阻性耦合和感性耦合等方式干扰地下管道。不同于电感耦合引起的电力系统的稳态交流干扰，铁路牵引电力系统的干扰是电感耦合与电阻耦合作用下的瞬时交流干扰。目前，在现场油气管道检测到的腐蚀数据大多数是高压输电线路稳态交流干扰和铁路动态交流干扰的综合干扰结果，难以通过现场数据明确铁路动态交流干扰对管道腐蚀的影响情况。因此，如何准确获取仅受铁路动态交流干扰管道的干扰相关数据，更准确评价动态交流干扰，是需要关注的问题。

2、铁路动态交流干扰评价方法同稳态交流干扰评价方法一致，都是将采用24时间段内平均值进行评价，但对于交流干扰，不同土壤环境下，腐蚀速率与电流密度之间非线性关系，采用平均值评价电气化铁路动态交流干扰是否合理还需验证。但由于管道周边干扰环境复杂，现场难以通过试片法快速获取仅受铁路动态交流干扰数据，因此如何获取仅受铁路动态交流干扰时埋地管道的干扰和腐蚀的参数，准确得出动态交流干扰下干扰数据与腐蚀速率的关系显得尤为重要。

3、目前，在现场油气管道检测到的腐蚀数据大多数是高压输电线路稳态交流干扰和铁路动态交流干扰的综合干扰结果，难以明确高速铁路动态交流干扰对管道腐蚀的影响情况；若在现场准确获取铁路动态交流干扰的管道腐蚀数据，需要找到特定的干扰环境并获取特定位置处铁路的运行参数，这将增加大量的人工成本和经济成本。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种模拟管道受动态干扰的实验模拟装置、方法及计算机，可以在实验室条件下实现模拟管道仅受动态交流干扰时，管道的交流干扰参数监测，节省人工成本和经济成本。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种模拟管道受动态干扰的实验模拟装置，包括：

3、试验土箱，其内填充有土壤；

4、第一阳极地床、第二阳极地床、第一参比电极、第二参比电极和管道试样，所述第一阳极地床、所述第二阳极地床、所述第一参比电极、所述第二参比电极和所述管道试样间隔埋设于所述试验土箱的土壤中；

5、直流回路，电连接所述第一阳极地床、所述第一参比电极和所述管道试样，用于间歇性的提供直流电压以使所述管道试样受到直流干扰；

6、第一记录仪，电连接所述直流回路，用于记录所述直流回路中局部电阻两端的直流电压；

7、交流回路，电连接所述第二阳极地床和所述管道试样，用于间歇性的提供交流电压以使所述管道试样受到交流干扰；

8、第二记录仪，电连接所述交流回路，用于记录所述交流回路中局部电阻两端的交流电压；

9、第三记录仪，一端电连接所述管道试样，另一端电连接所述第二参比电极，用于记录所述管道试样的通电电位、断电电位和交流电压。

10、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

11、进一步，所述直流回路包括第一定值电阻、第一滑动变阻器、恒电位仪、电感和第一开关；所述第一定值电阻、所述第一滑动变阻器、所述恒电位仪、所述电感和所述第一开关串联在所述第一阳极地床和所述管道试样之间，所述恒电位仪还电连接所述第一参比电极；所述第一记录仪与所述第一定值电阻并联。

12、进一步，所述第一开关具体为第一时间继电器，用于控制所述直流回路间歇性的通断。

13、进一步，所述交流回路包括第二定值电阻、第二滑动变阻器、交流电源、电容和第二开关；所述第二定值电阻、所述第二滑动变阻器、所述交流电源、所述电容和所述第二开关串联在所述第二阳极地床和所述管道试样之间；所述第二记录仪与所述第二定值电阻并联。

14、进一步，所述第二开关具体为第二时间继电器，用于控制所述交流回路间歇性的通断。

15、进一步，所述交流回路还包括定时开关，所述定时开关与所述第二开关串联。

16、进一步，所述第一参比电极和所述第二参比电极均为硫酸铜参比电极。

17、进一步，还包括数据处理器，所述数据处理器电连接所述第一记录仪、所述第二记录仪和所述第三记录仪，用于根据所述直流回路中局部电阻两端的直流电压及其阻值计算出所述直流回路中的直流电流，根据所述交流回路中局部电阻两端的交流电压及其阻值计算出所述交流回路中的交流电流；并根据所述直流回路中的直流电流和所述管道试样的表面积，计算出所述管道试样在受干扰期间的直流电流密度，根据所述交流回路中的交流电流和所述管道试样的表面积，计算出所述管道试样在受干扰期间的交流电流密度；且根据所述直流电流密度、所述交流电流密度以及所述管道试样的通电电位和断电电位绘制电位与电流密度曲线图，进而得到所述管道试样在受干扰期间的电位与电流密度关系。

18、基于上述一种模拟管道受动态干扰的实验模拟装置，本发明还提供一种模拟管道受动态干扰的实验模拟方法。

19、一种模拟管道受动态干扰的实验模拟方法，应用于如上述所述的模拟管道受动态干扰的实验模拟装置，包括：

20、设置所述直流回路提供的直流电压以及所述交流回路提供的交流电压，根据第一预设通断时间控制所述直流回路导通和关断，同时根据第二预设通断时间控制所述交流回路导通和关断；

21、通过所述第一记录仪记录所述直流回路中局部电阻两端的直流电压；通过所述第二记录仪记录所述交流回路中局部电阻两端的交流电压；通过所述第三记录仪记录所述管道试样的通电电位、断电电位和交流电压；

22、根据所述直流回路中局部电阻两端的直流电压及其阻值计算出所述直流回路中的直流电流，根据所述交流回路中局部电阻两端的交流电压及其阻值计算出所述交流回路中的交流电流；并根据所述直流回路中的直流电流和所述管道试样的表面积，计算出所述管道试样在受干扰期间的直流电流密度，根据所述交流回路中的交流电流和所述管道试样的表面积，计算出所述管道试样在受干扰期间的交流电流密度；且根据所述直流电流密度、所述交流电流密度以及所述管道试样的通电电位和断电电位绘制电位与电流密度曲线图，进而得到所述管道试样在受干扰期间的电位与电流密度关系。

23、基于上述一种模拟管道受动态干扰的实验模拟方法，本发明还提供一种计算机。

24、一种计算机，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器内的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上述所述的模拟管道受动态干扰的实验模拟方法。

25、本发明的有益效果是：本发明一种模拟管道受动态干扰的实验模拟装置、方法即计算机通过设置直流回路、交流回路、两个阳极地床、两个参比电极及三个测量仪即可模拟监测高速铁路、货运铁路等不同类型铁路动态干扰下管道的通电电位、断电电位、直流电流密度、交流电压、交流电流密度；通过分析受干扰期间管道通、断电电位与交、直流电流密度之间的关系即可评价管道的腐蚀风险，为确定动态交流干扰针对性评价指标提供依据；本发明简单可靠，可以节省人工成本和经济成本。