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近年来,随着国民经济的快速发展、能源需求的增长及能源结构的调整,我国油气长输管道敷设量与日俱增。处于同样高速发展的是高压电网和电气化铁路的建设。根据管道“路权择优”的选择原则,并考虑到地形、交通、距离、人员密集程度以及维护管理方便等因素,“公共走廊”在所难免,杂散电流对管道的腐蚀和干扰问题越来越严重。对管道杂散电流防护的一种有效措施就是排流保护。考虑到目前的排流技术还存在检测和排流分家、排流过程中没有效果反馈、人工测量排流电流既不方便又不安全、排流器出现故障不能及时发现等问题,本课题进行了大量文献的阅读和现场应用的实际调研,在此基础上进行了管道杂散电流智能排流装置的研制。
本课题研制的排流装置主要用于排除管道上的交流杂散电流,选择了钳位式排流方法。该装置既能独立进行管道杂散电流的实时在线监测和自动排流,也可以作为管道杂散电流监测防护系统的一部分,将装置的工作状态和工作参数等通过基于GPRS的无线通信方式远传到监控中心,供维护管理人员查看。本文首先对管道杂散电流(重点是交流杂散电流)的产生、危害以及防护措施进行了探讨。然后进行管道杂散电流智能排流装置的基本原理的分析和对核心技术方案的选择,在此基础上进行了装置的硬件电路和软件程序的详细设计。硬件电路设计根据模块化设计的原则,主要划分为基于C8051F005的单片机及其外围电路、串口电平转换电路、液晶显示模块接口电路、键盘接口电路、数据采集模块、排流主电路和电源管理模块等功能模块,文中分别对这些模块的具体实现过程进行了详细的介绍。软件设计部分也选定了模块化的程序设计方法,其中有些程序模块列出了部分源代码,对于比较复杂的程序模块给出了程序流程图。最后在实验室内对该装置的排流效果和智能性进行了验证,并对现场装置的应用给予了指导性建议。