CN102776518B - 一种区域阴极保护及接地系统干扰测试的室内模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种区域阴极保护及接地系统干扰测试的室内模拟装置。接参比电极IV(12)的恒电位仪I(1)其正极经中断器II(17)后连阳极I(3)，负极经可调电阻电路后分别接管道(5)、连试片(6)的中断器I(16)和连参比电极I(9)的数据采集器I(20)负端；接参比电极II(10)的恒电位仪II(2)其正极经中断器III(18)后连阳极II(4)，负极分别接管道(5)、罐底板(7)和连参比电极II(10)的数据采集器II(21)通道1负端，并且经中断器IV(19)后分别接连参比电极III(11)的数据采集器II(21)通道2负端和接地系统(8)。本发明能准确测量电位和测试接地系统的干扰、屏蔽效应。
Description
技术领域
本发明是一种区域阴极保护及接地系统干扰测试的室内模拟装置。涉及金属材料的一般防蚀和管道系统技术领域。
背景技术
目前，已有一些单位和研究机构设计了一些室内装置研究阴极保护，但是受实验场地和仪器设备限制，实现区域阴极保护及接地系统干扰的室内模拟存在很大难度，通常手段是只采用直径较小的水管模拟管道或者只采用圆盘状裸钢模拟罐底板,并且只采用万用表进行测量，并没有消除体系中的IR降，测试结果无法有效反映区域阴极保护密集结构干扰和屏蔽情况，因此采用已有室内装置难以准确、高效地进行试验测试。
CN1472363A公开了一种区域阴极保护智能监控系统,US20040112737A1公开了一种有源阴极保护系统。但均未公开区域阴极保护及接地系统干扰测试的室内模拟装置。
发明内容
本发明的目的是发明一种不仅可以实现包含管道、储罐和接地系统的区域阴极保护系统实验室模拟，而且通过同步中断设备，辅以多通道高速数据采集器，能准确测量各保护结构的真实电位、罐基础IR降以及对常规接地系统或牺牲阳极接地系统的干扰和屏蔽效应进行测试的区域阴极保护及接地系统干扰测试的室内模拟装置。
本发明由恒电位仪Ⅰ1、恒电位仪Ⅱ2、辅助阳极Ⅰ3、辅助阳极Ⅱ4、管道5、辅助试片6、储罐底板7、接地系统8、参比电极Ⅰ9、参比电极Ⅱ10、参比电极Ⅲ11、参比电极Ⅳ12、绝缘环梁套13、沙砾14、沥青砂15、同步中断器Ⅰ16、同步中断器Ⅱ17、同步中断器Ⅲ18、同步中断器Ⅳ19、多通道高速数据采集器Ⅰ20、多通道高速数据采集器Ⅱ21、可调电阻Ⅰ22、可调电阻Ⅱ23、可调电阻Ⅲ24、可调电阻Ⅳ25、可调电阻Ⅴ26、可调电阻Ⅵ27、电容28和容器槽29组成(见图1)。在容器槽29的上部设置恒电位仪Ⅰ1，恒电位仪Ⅰ1的正极接同步中断器Ⅱ17的正端，同步中断器Ⅱ17的负端接埋入容器槽29内实验土壤的辅助阳极Ⅰ3,恒电位仪Ⅰ1的参比端接参比电极Ⅳ12，恒电位仪Ⅰ1的负极分别接可调电阻Ⅰ22的一端和可调电阻Ⅲ24的一端，可调电阻Ⅰ22的另一端分别接可调电阻Ⅱ23的一端和可调电阻Ⅴ26的一端，可调电阻Ⅲ26的另一端分别接电容28的一端和可调电阻Ⅳ27的一端，可调电阻24的另一端分别接电容28的另一端和可调电阻Ⅳ27的另一端以及可调电阻25的一端，可调电阻23的另一端与可调电阻25的另一端连在一起，然后分别接管道5、同步中断器Ⅰ16的负端、多通道高速数据采集器Ⅰ20的负端和恒电位仪Ⅱ2的负极，同步中断器Ⅰ16的正端接辅助试片6，多通道高速数据采集器Ⅰ20的正端接参比电极Ⅰ9，恒电位仪Ⅱ2的正极接同步中断器Ⅲ18的正端，同步中断器Ⅲ18的负端接辅助阳极Ⅱ4，恒电位仪Ⅱ2的参比端分别接参比电极Ⅱ10和多通道高速数据采集器Ⅱ21的通道1正端，恒电位仪Ⅱ2的负极分别接多通道高速数据采集器Ⅱ21的通道1负端、同步中断器Ⅳ19的负端和储罐底板7，同步中断器Ⅳ19的正端分别接多通道高速数据采集器Ⅱ21的通道2负端和接地系统8，多通道高速数据采集器Ⅱ21的通道2正端接参比电极Ⅲ11。多通道高速数据采集器Ⅰ20和多通道高速数据采集器Ⅱ21的地端与负端直接串接或通过可调电阻串接。
本发明中模拟管道、储罐和接地系统构成的区域阴极保护系统，通过在辅助阳极和恒电位仪正端之间、辅助试片与管道之间、接地系统与储罐之间串接同步中断器，消除了电位测量过程中的IR降；通过绝缘环梁套及内部沥青砂、沙砾等介质研究罐底极化电流密度需求、极化电位与罐基础介质的关系和罐基础IR降的影响因素，最终实现区域阴极保护及接地系统干扰研究的实验室模拟。
本发明可以在实验室条件下实现复杂条件下区域阴极保护及接地系统干扰、屏蔽影响因素和规律的模拟。
本发明的有益效果：可以在实验室条件下实现复杂条件下密集结构的区域阴极保护模拟以及接地系统、管道和储罐之间对阴极保护的干扰、屏蔽的模拟；通过优化设计消除密集结构阴极保护干扰和屏蔽对测量的影响，通过高速数据采集器可以监测和测试在施加、关闭阴极保护过程中各保护结构的极化与去极化过程和接地系统干扰、屏蔽的变化情况。
附图说明
图1区域阴极保护及接地系统干扰测试的室内模拟装置构成图
其中1—恒电位仪Ⅰ 2—恒电位仪Ⅱ
3—辅助阳极Ⅰ 4—辅助阳极Ⅱ
5—管道 6—辅助试片
7—储罐底板 8—接地系统
9—参比电极Ⅰ 10—参比电极Ⅱ
11—参比电极Ⅲ 12—参比电极Ⅳ
13—绝缘环梁套 14—沙砾
15—沥青砂 16—同步中断器Ⅰ
17—同步中断器Ⅱ 18—同步中断器Ⅲ
19—同步中断器Ⅳ 20—多通道高速数据采集器Ⅰ
21—多通道高速数据采集器Ⅱ 22—可调电阻Ⅰ
23—可调电阻Ⅱ 24—可调电阻Ⅲ
25—可调电阻Ⅳ 26—可调电阻Ⅴ
27—可调电阻Ⅵ 28—电容
29—容器槽
具体实施方式
实施例.本例是一实验样机，其构成如图1所示。
本例由恒电位仪Ⅰ1、恒电位仪Ⅱ2、辅助阳极Ⅰ3、辅助阳极Ⅱ4、管道5、辅助试片6、储罐底板7、接地系统8、参比电极Ⅰ9、参比电极Ⅱ10、参比电极Ⅲ11、参比电极Ⅳ12、绝缘环梁套13、沙砾14、沥青砂15、同步中断器Ⅰ16、同步中断器Ⅱ17、同步中断器Ⅲ18、同步中断器Ⅳ19、多通道高速数据采集器Ⅰ20、多通道高速数据采集器Ⅱ21、可调电阻Ⅰ22、可调电阻Ⅱ23、可调电阻Ⅲ24、可调电阻Ⅳ25、可调电阻Ⅴ26、可调电阻Ⅵ27、电容28和容器槽29组成。在容器槽29的上部设置恒电位仪Ⅰ1，恒电位仪Ⅰ1的正极接同步中断器Ⅱ17的正端，同步中断器Ⅱ17的负端接埋入容器槽29内实验土壤的辅助阳极Ⅰ3,恒电位仪Ⅰ1的参比端接参比电极Ⅳ12，恒电位仪Ⅰ1的负极分别接可调电阻Ⅰ22的一端和可调电阻Ⅲ24的一端，可调电阻Ⅰ22的另一端分别接可调电阻Ⅱ23的一端和可调电阻Ⅴ26的一端，可调电阻Ⅲ26的另一端分别接电容28的一端和可调电阻Ⅳ27的一端，可调电阻24的另一端分别接电容28的另一端和可调电阻Ⅳ27的另一端以及可调电阻25的一端，可调电阻23的另一端与可调电阻25的另一端连在一起，然后分别接管道5、同步中断器Ⅰ16的负端、多通道高速数据采集器Ⅰ20的负端和恒电位仪Ⅱ2的负极，同步中断器Ⅰ16的正端接辅助试片6，多通道高速数据采集器Ⅰ20的正端接参比电极Ⅰ9，恒电位仪Ⅱ2的正极接同步中断器Ⅲ18的正端，同步中断器Ⅲ18的负端接辅助阳极Ⅱ4，恒电位仪Ⅱ2的参比端分别接参比电极Ⅱ10和多通道高速数据采集器Ⅱ21的通道1正端，恒电位仪Ⅱ2的负极分别接多通道高速数据采集器Ⅱ21的通道1负端、同步中断器Ⅳ19的负端和储罐底板7，同步中断器Ⅳ19的正端分别接多通道高速数据采集器Ⅱ21的通道2负端和接地系统8，多通道高速数据采集器Ⅱ21的通道2正端接参比电极Ⅲ11。多通道高速数据采集器地端与负端直接串接或通过可调电阻串接。
其中:
恒电位仪Ⅰ1、恒电位仪Ⅱ2选用ZF-9恒电位/恒电流仪；
辅助阳极Ⅰ3选用长60mm宽30mm厚5mm的石墨板、辅助阳极Ⅱ4选用多块长60mm宽60mm厚5mm的石墨板；
管道5选用长0.5m的φ6016Mn钢管、辅助试片6选用与管道同材质且裸露面积为10mm×10mm的钢片、储罐底板7选用直径400mm厚5mm的Q235-AF圆形钢板、接地系统8分别选用长100mm宽40mm厚4mm镀锌扁钢和长60mm宽30mm厚5mm石墨板；
参比电极Ⅰ9、参比电极Ⅱ10、参比电极Ⅲ11、参比电极Ⅳ12选用217型双盐桥甘汞电极；
绝缘环梁套13选用多块30cm宽20cm厚3mm的有机玻璃板制成、沙砾14选用粗砂和中砂混合制成、沥青砂15选用中砂和石油沥青加热搅拌制成；
同步中断器Ⅰ16、同步中断器Ⅱ17、同步中断器Ⅲ18、同步中断器Ⅳ19选用Cath-Tech CI-25GPS Synchronized Current Interrupter；
多通道高速数据采集器Ⅰ20、多通道高速数据采集器Ⅱ21选用NI USB-6251；
可调电阻Ⅰ22、可调电阻Ⅱ23、可调电阻Ⅲ24、可调电阻Ⅳ25选用ZX92E型直流电阻器，可调电阻Ⅴ26、可调电阻Ⅵ27选用ZX21型旋转电阻箱；
电容28选用300V200μF无极性电容；
容器槽29选用长1.5m宽1m高0.5m的玻璃槽。
本例经多次试验，通过优化设计减小了IR降对电位测量的影响，通过设置中断器的中断周期可实现区域阴极保护中具有不同极化特性的金属结构互相干扰影响下的极化与去极化过程的电位测量，并可以分析回路电流方向和变化情况，得出区域阴极保护中不同接地材料分流和干扰的规律；将微观过程与宏观结果相结合，可以实现长输管道站场区域阴极保护及接地系统干扰影响规律的模拟。
Claims (1)
1.一种区域阴极保护及接地系统干扰测试的室内模拟装置，其特征是它由恒电位仪I(1)、恒电位仪II(2)、辅助阳极I(3)、辅助阳极II(4)、管道(5)、辅助试片(6)、储罐底板(7)、接地系统(8)、参比电极I(9)、参比电极II(10)、参比电极III(11)、参比电极IV(12)、绝缘环梁套(13)、沙砾(14)、沥青砂(15)、同步中断器I(16)、同步中断器II(17)、同步中断器III(18)、同步中断器IV(19)、多通道高速数据采集器I(20)、多通道高速数据采集器II(21)、可调电阻I(22)、可调电阻II(23)、可调电阻III(24)、可调电阻IV(25)、可调电阻V(26)、可调电阻VI(27)、电容(28)和容器槽(29)组成；在容器槽(29)的上部设置恒电位仪I(1)，恒电位仪I(1)的正极接同步中断器II(17)的正端，同步中断器II(17)的负端接埋入容器槽(29)内实验土壤的辅助阳极I(3)，恒电位仪I(1)的参比端接参比电极IV(12)，恒电位仪I(1)的负极分别接可调电阻I(22)的一端和可调电阻III(24)的一端，可调电阻I(22)的另一端分别接可调电阻II(23)的一端和可调电阻V(26)的一端，可调电阻III(26)的另一端分别接电容(28)的一端和可调电阻IV(27)的一端，可调电阻(24)的另一端分别接电容(28)的另一端和可调电阻IV(27)的另一端以及可调电阻(25)的一端，可调电阻(23)的另一端与可调电阻(25)的另一端连在一起，然后分别接管道(5)、同步中断器I(16)的负端、多通道高速数据采集器I(20)的负端和恒电位仪II(2)的负极，同步中断器I(16)的正端接辅助试片(6)，多通道高速数据采集器I(20)的正端接参比电极I(9)，恒电位仪II(2)的正极接同步中断器III(18)的正端，同步中断器III(18)的负端接辅助阳极II(4)，恒电位仪II(2)的参比端分别接参比电极II(10)和多通道高速数据采集器II(21)的通道1正端，恒电位仪II(2)的负极分别接多通道高速数据采集器II(21)的通道1负端、同步中断器IV(19)的负端和储罐底板(7)，同步中断器IV(19)的正端分别接多通道高速数据采集器II(21)的通道2负端和接地系统(8)，多通道高速数据采集器II(21)的通道2正端接参比电极III(11)；多通道高速数据采集器I(20)和多通道高速数据采集器II(21)的地端与负端直接串接或通过可调电阻串接。
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