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管道防腐恒电位仪的控制系统研究

于欣恺  
【摘要】: 油气管道防腐对于延长管道使用寿命及保障能源运输至关重要,阴极保护法是公认的防止金属电化学腐蚀最有效的方法。恒电位仪作为阴极保护电源,被广泛应用于埋地金属管道的防腐蚀工程中。恒电位仪控制系统是恒电位仪的控制中枢和整个阴极保护系统的核心,近年来得到了快速发展,然而仍存在着控制手段和控制方法落后、难以组网和集中管理、操作流程繁琐、人机界面简陋等缺点。本论文针对以上问题,研究和设计了一种新型的恒电位仪控制系统,可以有效的避免以上控制系统功能上的缺陷,且具备控制对象范围广泛的特点。本文完成的主要工作如下: 1、结合阴极保护技术,进行了恒电位仪在金属管道防腐中的作用分析。根据阴极保护工程对恒电位仪及其控制系统的要求,提出了恒电位仪控制系统模块化的设计方案,并完成了基于电气隔离的硬件电路设计和程序设计,实现了对恒电位仪输出电压和输出电流、参比电压的采集、存储、显示及上传功能。 2、为消除来自现场和高频开关电源本身的电磁干扰对于数据采集的影响,设计了一种基于加权递推平滑滤波的复合数字滤波算法,消除了数据采集过程中的干扰误差,提高了数据采集精度。 3、为实现系统对参比电压的精确和稳定控制,设计了一种电压动态跟踪控制算法,实现了管道通电点电位对于给定电压的快速稳定跟踪。 4、针对不同环境下监控上位机的数据传输及远程控制的功能需要,设计了基于RS-232、RS-485和无线通信三种通信方式可切换选择的多模式数据传输电路及其通信协议,可选择性地进行数据传输,提高了通信的灵活性。 本系统在实验室进行了调试,并对测试结果与理论结果进行了比较和误差分析。试验表明,该套系统可实现给定电位从-2.0V至0V连续可调,参比电位控制精度达到±2mV;给定电位改变后,参比电压重新建立稳定时间不超过7秒;数据通信准确无误。可以满足阴极保护工程设计要求。


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