CN102677065A - 一种含外加电流阴极防腐蚀保护与监测装置的海上风机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含外加电流阴极防腐蚀保护与监测装置的海上风机，包括有钢结构基础，钢结构基础上设有塔基平台，塔基平台上固定有塔架，塔架上端安装有风电主机，钢结构基础上连接有外加电流防腐蚀保护与监测装置，其包括有设置在塔基平台上的监控器、可控直流电源、电位测量仪，以及固定在钢结构基础上的辅助阳极和参比电极，辅助阳极表面覆盖有起物理阻隔作用的阳极屏蔽层，可控直流电源负极与钢结构基础连接，正极与辅助阳极连接，辅助阳极在电路接通后通过海水介质与钢结构基础电连接形成闭合回路。本发明的目的是提供一种具有电化学防腐蚀保护功能，实施及维护方便的带外加电流阴极防腐蚀保护与监测装置的海上风机。
Description
[技术领域]
本发明涉及一种含外加电流阴极防腐蚀保护与监测装置的海上风机。
[背景技术]
现有的海上风机设施运用的防腐蚀方法主要是改变金属内部结构和在金属表面覆盖保护层，安装后金属内部结构已不能改变，而且由于金属设施处于海水中，再次对保护层进行涂漆、电镀等维护时工作量很大，其防腐蚀保护性能随时间慢慢变差，并且缺少简单方便的监测手段，不能做到及时的维护，造成金属设施的使用寿命减少和性能的下降；而金属防腐技术中的电化学保护法能够对金属进行长期的防腐蚀保护，其原理是把被保护的金属做成电化学装置发生还原反应的一极——阴极，就能使引起金属电化腐蚀的原电池反应消除，但目前的技术主要运用在土壤或暴露空气中的金属设备防腐蚀上，缺少很好的手段运用在海洋金属设施如海上风机上，并且缺少有效监测装置来监测，因此，有必要解决以上问题。
[发明内容]
本发明克服了上述技术的不足，提供了一种具有电化学防腐蚀保护功能，实施及维护方便的带外加电流阴极防腐蚀保护与监测装置的海上风机。
为实现上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种含外加电流阴极防腐蚀保护与监测装置的海上风机，包括有设置在海上的钢结构基础1，所述钢结构基础1上设有塔基平台2，所述塔基平台2上固定有塔架3，所述塔架3上端安装有风电主机4，所述钢结构基础1上连接有外加电流阴极防腐蚀保护与监测装置5，所述外加电流阴极防腐蚀保护与监测装置5包括有设置在塔基平台2上的监控器51、可控直流电源52、电位测量仪53，以及设置在海水中并通过钢结构基础1固定的辅助阳极54和参比电极55，所述辅助阳极54表面覆盖有起物理阻隔作用的阳极屏蔽层541，所述可控直流电源52负极与钢结构基础1连接，正极与辅助阳极54连接，所述辅助阳极54在电路接通后通过海水介质与钢结构基础1电连接形成闭合回路，所述电位测量仪53一输入端与钢结构基础1连接，电位测量仪53另一输入端与参比电极55连接，所述电位测量仪53信号输出端与监控器51连接，所述监控器51的控制信号输出端与可控直流电源52控制端连接。
所述可控直流电源52为可控恒电位仪。
所述辅助阳极54为石墨。
所述阳极屏蔽层541是环氧沥青系涂料涂层。
所述阳极屏蔽层541是聚乙烯薄板。
所述阳极屏蔽层541是覆盖绝缘层的金属板。
本发明的有益效果是：1、通过电化学保护法，对钢结构基础做到很好的防腐蚀保护，延长了海上风机使用寿命，并可方便查看实时保护情况；2、在海水中不受深度、面积的限制，在恶劣的腐蚀条件下或高电阻率的环境中也适用，对裸露或防腐层质量较差的海上风机支架管道也能达到完全的防腐蚀保护。3、辅助阳极的附加重量很低，排流量大，适用于保护结构复杂和保护范围较大的场合，并且可调节保护电流的输出，使保护电位恒定，做到较好的保护。
[附图说明]
图1是本发明风机结构示意图。
图2是本发明的外加电流阴极防腐蚀保护与监测装置的结构连接图。
图3是本发明的外加电流阴极防腐蚀保护与监测装置的电子流向示意图。
[具体实施方式]
下面结合附图与本发明的实施方式作进一步详细的描述：
每种金属处在一定的介质中都有一定的电位，称之为该金属的腐蚀电位，通常所说的介质为土壤或电解质溶液，腐蚀电位表示金属失去电子的相对难易程度，腐蚀电位越负越容易失去电子，我们称失去电子的部位为阳极区，得到电子的部位为阴极区，阳极区由于失去电子受到腐蚀，阴极区得到电子受到保护。
参见图1-2所示，一种含外加电流阴极防腐蚀保护与监测装置的海上风机，包括有设置在海上的钢结构基础1，所述钢结构基础1上设有塔基平台2，所述塔基平台2上固定有塔架3，所述塔架3上端安装有风电主机4，所述钢结构基础1上连接有外加电流阴极防腐蚀保护与监测装置5，所述外加电流阴极防腐蚀保护与监测装置5包括有设置在塔基平台2上的监控器51、可控直流电源52、电位测量仪53，以及设置在海水中并通过钢结构基础1固定的辅助阳极54和参比电极55，所述辅助阳极54表面覆盖有起物理阻隔作用的阳极屏蔽层541，所述可控直流电源52负极与钢结构基础1连接，正极与辅助阳极54连接，所述辅助阳极54在电路接通后通过海水介质与钢结构基础1电连接形成闭合回路，所述电位测量仪53一输入端与钢结构基础1连接，电位测量仪53另一输入端与参比电极55连接，所述电位测量仪53信号输出端与监控器51连接，所述监控器51的控制信号输出端与可控直流电源52控制端连接。
本发明辅助阳极54的作用是使电流从电极经介质到被保护体表面，辅助阳极54材料的电化学性能、机械性能、工艺性能及阳极结构的形状、大小、分布与安装等对其寿命和保护效果都有影响，一般对阳极材料性能要求如下：导电性好，阳极极化小，表面电阻小，排流量大，使得作用半径大，保护范围广；耐腐蚀，消耗量小，使用寿命长；机械加工性能好，易于加工成各种形状；材料易获得，价格相对便宜。本发明的辅助阳极54采用石墨材料。
由于在可控直流电源52工作时，从辅助阳极54排出较大的电流，辅助阳极54周围被保护结构的电位会很负，以致产生析氢现象，使附近的涂层破坏，降低保护效果，为防止这种现象发生，扩大电流的分布范围，确保阴极保护效果，需要在辅助阳极54周围涂装阳极屏蔽层541，一般对阳极屏蔽层541材料的性能要求如下：有较高的粘附性和韧性，能耐海水冲击，使用寿命长；耐海水CL-和OH-的侵蚀。常用的阳极屏蔽材料有以下3类：1、涂层--环氧沥青系涂料，氯丁橡胶和玻璃钢涂料；2、薄板--聚氯乙烯，聚乙烯等薄板；3、覆盖绝缘层的金属板。
本发明可控直流电源52可采用可控恒电位仪，其作用是把交流电转换为稳定的直流电，为整个系统提供能源。电路接通后，电流从辅助阳极54经海水介质流向钢结构基础1表面形成闭合回路。如图3所示，钢结构基础1得到阴极极化而免遭腐蚀，当阴极极化至钢结构基础1的阳极反应平衡电位时，其阳极反应基本停止，钢结构基础1受到保护。
本发明需要通过电位测量仪53测量钢结构基础1的电位，并向监控器51传递信号，以便调节保护电流的大小，使钢结构基础1的电位处于保护范围，在采用阴极保护时使金属的腐蚀速度降到允许程度所需要的电流密度值，称为最小保护电流密度，最小保护电流密度是与最小保护电位相对应的，要使金属达到最小保护电位，其电流密度不能小于该值，否则金属就达不到满意的保护。然而保护电位也不能太高，否则会导致辅助阳极54击穿屏蔽层而发生阳极短路。无论采用何种参比电极，对于钢结构电化学保护法来说，只要使钢铁的电位向自然腐蚀电位反方向推移200～300mV，便达到保护电位范围，实现海上风机的防腐蚀保护，使海上风机能够更长时间的稳定工作。
Claims (6)
1.一种含外加电流阴极防腐蚀保护与监测装置的海上风机，包括有设置在海上的钢结构基础（1），所述钢结构基础（1）上设有塔基平台（2），所述塔基平台（2）上固定有塔架（3），所述塔架（3）上端安装有风电主机（4），其特征在于所述钢结构基础（1）上连接有外加电流阴极防腐蚀保护与监测装置（5），所述外加电流阴极防腐蚀保护与监测装置（5）包括有设置在塔基平台（2）上的监控器（51）、可控直流电源（52）、电位测量仪（53），以及设置在海水中并通过钢结构基础（1）固定的辅助阳极（54）和参比电极（55），所述辅助阳极（54）表面覆盖有起物理阻隔作用的阳极屏蔽层（541），所述可控直流电源（52）负极与钢结构基础（1）连接，正极与辅助阳极（54）连接，所述辅助阳极（54）在电路接通后通过海水介质与钢结构基础（1）电连接形成闭合回路，所述电位测量仪（53）一输入端与钢结构基础（1）连接，电位测量仪（53）另一输入端与参比电极（55）连接，所述电位测量仪（53）信号输出端与监控器（51）连接，所述监控器（51）的控制信号输出端与可控直流电源（52）控制端连接。
2.根据权利要求1所述的一种含外加电流阴极防腐蚀保护与监测装置的海上风机，其特征在于所述可控直流电源（52）为可控恒电位仪。
3.根据权利要求1所述的一种含外加电流阴极防腐蚀保护与监测装置的海上风机，其特征在于所述辅助阳极（54）为石墨。
4.根据权利要求1所述的一种含外加电流阴极防腐蚀保护与监测装置的海上风机，其特征在于所述阳极屏蔽层（541）是环氧沥青系涂料涂层。
5.根据权利要求1所述的一种含外加电流阴极防腐蚀保护与监测装置的海上风机，其特征在于所述阳极屏蔽层（541）是聚乙烯薄板。
6.根据权利要求1所述的一种含外加电流阴极防腐蚀保护与监测装置的海上风机，其特征在于所述阳极屏蔽层（541）是覆盖绝缘层的金属板。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120919 |