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管道作为输送石油、天然气的主动脉,在国民经济和安全生产中占主导地位。随着我国能源工业、电力工业和电气化铁路运输系统的快速发展,埋地钢质管道受交流杂散电流干扰破坏的问题已成为国内外研究的热点。然而,由于多年来人们关注的焦点多在直流杂散电流的腐蚀破坏上,在交流杂散电流的腐蚀与防护及交流干扰检测技术上,还未形成完整的体系,仍缺乏有针对性的测试方法与评价准则。论文结合目前国内外有关杂散电流检测与评价的一些关键技术,针对交流杂敖电流的腐蚀测试开展系统深入的研究,取得了以下的成果:
通过模拟交流干扰腐蚀实验,采用腐蚀试片法,研究了交流电压、土壤电阻率及交流电流密度对埋地管道金属腐蚀速率的影响规律,初步确定了埋地钢质管道上交流腐蚀评价的门限值。通过模拟牺牲阳极阴极保护实验,研究了交流干扰对于牺牲阳极阴极保护性能的影响规律,提出了牺牲阳极极性逆转电压和电流密度指标;
结合埋地钢质管道管地电位测试方法,通过采集埋地钢质管道交流干扰下的管地电位信号,采用FFT频谱分析方法,研究了交流干扰下管地电信号的时频特征。研究结果表明,管地电位信号的频谱特性与交流干扰信号的频谱特性存在一致性,由此提出了将频谱分析方法应用于埋地钢质管道管地电位信号分析中,可以判断埋地钢质管道上的是否存在交流干扰;
针对交流干扰下的管地电位信号特征,利用自适应滤波数字信号处理技术在检测正弦信号与滤除噪音干扰上的优势,在Matlab/simulink软件平台上,设计了自适应谱线增强器、信号分离器和干扰抵消器信号处理系统,针对模拟实验和实际工程中的管地电位信号进行了应用研究。研究结果表明,自适应滤波技术可用于检测交流干扰、去除管地电位信号中的噪音信号、分离交流电压与直流电位信号。在此基础上,提出了基于自适应滤波技术的埋地钢质管道交流干扰检测信号处理的方法,为埋地钢质管道上的交流干扰测试与分析提供了一种有效手段。