CN103147082B - 利用极化电位控制多路输出的阴极保护装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种利用极化电位控制多路输出的阴极保护装置，包括机箱，机箱内安装有操作显示控制单元、输出单元、多路采样单元。利用极化电位控制多路输出的阴极保护装置使区域内的控制点电位达到极化电位理想范围或极化电位允许范围，能够更准确的体现和保证了各点的阴极保护效果，阴极保护装置就不需要调整输出，大大简化了调整步骤，降低了调整的复杂度，提高了设备的可靠性，设备抗杂散电流干扰能力强，不会出现功率骤变，设备按照恒定电流方式输出恒定输出电流，使得设备运行较恒电位仪更加平稳，电位调整反应更加合理，保证了设备安全有效的工作，降低了设备的故障率，将温度因素引用到调整机制中，提高了设备的控制精度。

Description

利用极化电位控制多路输出的阴极保护装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种腐蚀防护装置，具体地说，是一种可应用于区域内埋地、水下及混凝土中金属结构腐蚀防护的利用极化电位控制多路输出的阴极保护装置及其工作方法。

背景技术

随着经济的发展以及城市内的建设，埋地、水下及混凝土中金属管道和金属设施数量不断增加，而这些金属管道和金属设施容易产生腐蚀，阴极保护是目前防腐蚀的主要方法之一，阴极保护装置又是阴极保护系统的关键设备。对于区域范围大，分布密度高的埋地金属管道和金属设备，需要进行区域性的阴极保护。

现有恒电位仪在用于区域阴极保护环境时，无法对区域内多个检测点的极化电位同时进行控制，需要进行人工辅助检测，并根据检测结果反复调节恒电位仪的输出，测试和调整工作复杂且繁琐。

在先专利《智能多路恒电位仪及其工作方法》（申请号：201210519007.5）提出了一种可进行区域自动调整的恒电位仪，解决了上述的问题，但依然存在下述不足。

阴极保护效果评价的依据是被保护对象的极化电位是否达标，由于极化电位不能连续采集，在先专利中的恒电位仪是基于通电电位进行控制，设备输出需要根据通电电位的数据实时进行调整，通过调整设备输出，使得恒电位仪控制点电位达到预置电位，由于恒电位仪输入电源的波动和通电电位的波动总是存在，恒电位仪需要实时进行输出调整，增加了调整的复杂度，并且不能准确的反应被保护对象的保护效果，并且目前也没有采用极化电位作为控制信号的恒电位仪。

杂散电流干扰是影响阴极保护系统正常运行的主要因素之一，在杂散电流干扰较强的区域，智能多路恒电位仪用作恒电位工作模式控制信号的通电电位波动很大，使设备瞬间输出功率提升到最大，又立即降低到最小，导致恒电位仪无法在恒电位模式下正常工作，并且功率骤变也容易造成恒电位仪的损坏。

现有阴极保护设备忽略了温度修正，在温差较大的环境应用时，电位测量精度会出现一定的误差，对阴极保护效果产生不良的影响。

发明内容

本发明针对现有用于区域阴极保护的恒电位仪，不能准确反映保护效果，易因受到干扰造成设备无法正常工作或损坏，影响实际保护效果，受温度影响工作精度等问题，设计了一种利用极化电位控制多路输出的阴极保护装置及其工作方法。

本发明的利用极化电位控制多路输出的阴极保护装置，包括机箱，机箱内安装有操作显示控制单元、输出单元、多路采样单元，输出单元设置有多个，操作显示控制单元内设置有电流调控系统和存储器，操作显示控制单元与多路采样单元、每个输出单元都相连，多路采样单元设置有多个信号输入接口，每个输出单元都设置有输出接口，信号输入接口都通过信号电缆与传感器和被保护体相连；输出接口通过阳极电缆与辅助阳极连接，通过阴极电缆与被保护体连接，电流调控系统内设置有依次连接的设定控制模块、数据采集模块、电位修正模块、极化电位比较模块、差距计算模块、调整量计算模块、电流调整模拟模块、模拟比较模块和再调整模块；电流调控系统内还设置有依次连接的初始电位测量模块、测试电位测量模块、电位变化统计模块和输出单元选定模块，数据采集模块还连接有定时采集计时器，极化电位比较模块连接有定时调整计时器，模拟比较模块连接有模拟比较计时器，设定控制模块与极化电位比较模块和模拟比较模块都相连，调整量计算模块与数据采集模块和再调整模块都相连，电流变化统计模块与电流调整模拟模块相连，输出单元选定模块与差距计算模块相连。

优选的是，所述的传感器为复合探头。

优选的是，所述的复合探头由极化探头和温度探头组成。

优选的是，所述的复合探头由参比电极、测试片、温度探头组成。

利用极化电位控制多路输出的阴极保护装置的工作方法，步骤如下依次进行：

1）向操作显示控制单元内设定初始的调整量系数α、调整间隔时间β、初始的极化时间τ、极化电位采样间隔时间θ、故障状态运行模式、极化电位允许范围E_max~E_min、极化电位理想范围E’_max~E’_min，并将全部设定值和设定状态存储到存储器内；

2）初始电位测量模块控制多路采样单元依次通过信号输入接口、信号电缆，采集传感器检测到的检测点A₁~A_q的初始电位及温度，并将其发送到操作显示控制单元的存储器中存储，初始电位包括极化电位、自腐蚀电位、通电电位，初始电位及温度存储完成后，初始电位测量模块向测试电位测量模块发出控制指令；

3）测试电位测量模块接收初始电位测量模块发出的控制指令，提示操作人员为每个输出单元B₁~B_p向操作显示控制单元人工设定一个与其对应的输出单元检测点，输出单元检测点设定完成后，测试电位测量模块依次控制每个输出单元B₁~B_p的输出电流从0逐渐增大，直至每个输出单元B₁~B_p对应的输出单元检测点处传感器检测到的极化电位E_B1~E_Bp增加测试调整量y，测试电位测量模块控制多路采样单元依次通过信号输入接口、信号电缆，采集传感器检测到的每个输出单元B₁~B_p增加输出电流后检测点A₁~A_q的极化电位、自腐蚀电位、通电电位、温度，并将其发送到操作显示控制单元的存储器中存储；每个输出单元B₁~B_p检测本输出单元的输出电压和输出电流，并将其发送到操作显示控制单元的存储器中存储；电位、温度、电流和电压存储完成后，测试电位测量模块向电位变化统计模块发出控制指令；

4）电位变化统计模块接收测试电位测量模块发出的控制指令，电位变化统计模块从存储器中提取数据，计算检测点A₁~A_q的初始电位和每个输出单元增加输出电流后检测点A₁~A_q的极化电位之间的极化电位变化量，电位变化统计模块根据极化电位测量采集时刻确定的每个输出单元B₁~B_p的输出电流变化量和各个检测点A₁~A_q极化电位变化量计算出每个输出单元B₁~B_p分别对应各个检测点A₁~A_q的极化电位与电流变化关系曲线，并将其发送到存储器中存储，极化电位与电流变化关系曲线的计算完成后，电位变化统计模块将极化电位与电流变化关系曲线发送给电流调整模拟模块，电位变化统计模块向输出单元选定模块发出控制指令，输出单元选定模块接收控制指令并从存储器中提取数据，输出单元选定模块选定每个检测点A₁~A_q极化电位变化量最大时对应的输出单元作为对相应检测点影响最大的输出单元，并发送到存储器中存储；

5）向操作显示控制单元内输入每个输出单元的预置输出电流，设定控制模块控制每个输出单元按照相应的预置输出电流工作，每个输出单元运行时间达到初始极化时间τ后，设定控制模块向数据采集模块发出控制指令；

6）传感器检测每个检测点的极化电位、自腐蚀电位和温度，多路采样单元依次通过信号输入接口、信号电缆，采集传感器检测到的每个检测点A₁~A_q的极化电位、自腐蚀电位和温度；每个输出单元B₁~B_p采集自身的输出电压V₁~V_p和输出电流I₁~I_p；数据采集模块接收设定控制模块发出的控制指令，并采集定时采集计时器中的计时数据，当定时采集计时器中的计时数据达到极化电位采样间隔时间θ时，定时采集计时器归零，同时数据采集模块控制多路采样单元将传感器检测到的电位和温度数据发送到电位修正模块，数据采集模块控制每个输出单元将每个输出单元的输出电压和输出电流数据发送到调整量计算模块；

7）电位修正模块接收电位和温度数据并根据电位温度修正公式对检测点A₁~A_q的极化电位与自腐蚀电位值进行温度修正；电位修正模块将修正后的极化电位和自腐蚀电位发送到极化电位比较模块；

8）极化电位比较模块接收电位修正模块发送的数据，并采集定时调整计时器中的计时数据，当定时调整计时器中的计时数据达到调整间隔时间β时，定时调整计时器归零，同时极化电位比较模块将检测点A₁~A_q修正后的极化电位和自腐蚀电位与极化电位理想范围E’_max~E’_min进行比较，若所有检测点的极化电位都位于极化电位理想范围内，电位理想，极化电位比较模块向设定控制模块发出控制指令，使设定控制模块按照保持原输出电流恒定的方式控制输出单元运行；若有检测点的修正后的极化电位位于理想电位范围之外，电位不理想，极化电位比较模块向差距计算模块发出调整指令；

9）差距计算模块接收调整指令，差距计算模块计算出电位不理想的检测点A₁~A_n修正后的极化电位与最接近的极化电位理想值之间的差值E₁~E_n，差距计算模块将修正后的极化电位和差值E₁~E_n发送到调整量计算模块，并向输出单元选定模块发出数据提取指令；

10）            输出单元选定模块根据电位不理想的检测点A₁~A_n从存储器中提取对其影响最大的输出单元B₁~B_m，并将其依次通过差距计算模块、调整量计算模块发送到电流调整模拟模块；

11）            调整量计算模块接收差距计算模块发送的数据，并利用检测点A₁~A_n修正后的极化电位、差值E₁~E_n、极化电位与电流变化关系曲线，计算得到输出单元B₁~B_m的初始电流调整量Δ’I_B1~Δ’I_Bm；调整量计算模块提取存储器中的初始调整量系数α，调整量计算模块将初始电流调整量Δ’I_B1~Δ’I_Bm分别与调整量系数α相乘，得到输出单元B₁~B_m的电流调整量ΔI_B1~ΔI_Bm；设定设备的负载阻抗一定，调整量计算模块根据输出单元B₁~B_m的电流调整量ΔI_B1~ΔI_Bm、从存储器中提取的输出单元当前的输出电流I_B1~I_Bm和输出单元当前的输出电压V_B1~V_Bm，计算输出单元按照电流调整量ΔI_B1~ΔI_Bm进行调整后，输出单元B₁~B_m的输出电流I’_B1~I’_Bm，并根据阻抗公式计算出调整后的输出电压V’_B1~V’_Bm；

12）            调整量计算模块对计算出的输出单元B₁~B_m的输出电流I’_B1~I’_Bm和输出电压V’_B1~V’_Bm进行筛选，若有输出单元的调整后的输出电压或输出电流超过该输出单元的极限值，调整量计算模块将计算该输出单元的电流极限值与当前的输出电流之间的差值作为该输出单元的电流调整量，计算完成后，将输出单元B₁~B_m的电流调整量ΔI_B1~ΔI_Bm发送到电流调整模拟模块；

13）            电流调整模拟模块根据接收到的输出单元B₁~B_m的电流调整量ΔI_B1~ΔI_Bm、存储器中每个输出单元B₁~B_p分别对应各个检测点A₁~A_q的极化电位与电流变化关系曲线以及当前各个检测点A₁~A_q当前的修正后的极化电位，计算输出单元B₁~B_m按照电流调整量ΔI_B1~ΔI_Bm进行调整后所有检测点的极化电位数值E_A1~E_Aq，并将极化电位数值E_A1~E_Aq发送给模拟比较模块；

14）            模拟比较模块接收到调整后的极化电位数值E_A1~E_Aq，模拟比较模块控制模拟比较计数器对其进行计数；模拟比较模块将计算出的各个检测点的极化电位数值E_A1~E_Aq再次与极化电位理想范围E’_max~E’_min比较，同时将其与极化电位允许范围E_max~E_min比较；若各个检测点的极化电位都位于极化电位理想范围内，电位理想，调整完成，模拟电位比较模块向设定控制模块发出控制指令，使设定控制模块按照电流调整量ΔI_B1~ΔI_Bm调整输出电流，并保持调整后的电流恒定的方式控制输出单元运行；若有检测点的极化电位再次位于极化电位理想范围之外，同时所有检测点的极化电位均位于极化电位允许范围内，并且模拟比较计数器的计数超过X次，调整完成，模拟电位比较模块向设定控制模块发出控制指令，使设定控制模块按照电流调整量ΔI_B1~ΔI_Bm调整输出电流，并保持调整后的电流恒定的方式控制输出单元运行；若有检测点的极化电位再次位于极化电位理想范围之外，且极化电位位于极化电位允许范围之外，并且模拟比较计数器的计数超过X次，调整完成，模拟电位比较模块向设定控制模块发出控制指令，使设定控制模块按照故障状态运行模式控制输出单元运行，并使操作显示控制单元发出报警；若有检测点的极化电位再次位于极化电位理想范围之外，并且接收到的计数未超过X次，模拟电位比较模块向再调整模块发出再调整指令，并将计算出的调整后的极化电位数值E_A1~E_Aq和极化电位理想范围E’_max~E’_min发送给再调整模块；

15）            再调整模块接收再调整指令和数据，再调整模块根据计算出的调整后的极化电位以及最接近的极化电位理想值计算出极化电位与极化电位理想值之间相差率，再调整模块选取最大的相差率并根据最大的相差率增减调整量系数α，再调整模块向调整量计算模块发出控制指令，再次由步骤11开始依次进行。

优选的是，E_max≥E’_max＞E’_min≥E_min。

优选的是，0 ＜α＜10。

优选的是，1秒≤θ≤24小时， 1秒≤β≤24小时。

优选的是，调整超过次数X为3到100。

优选的是，测试调整量y大于-1V，测试调整量y小于0V。

优选的是，所述的故障状态运行模式为保持现有输出电流恒定的方式控制输出单元运行或控制输出单元停止工作。

本发明的有益效果是：利用极化电位控制多路输出的阴极保护装置通过调整设备输出，使区域内的控制点电位达到极化电位理想范围或极化电位允许范围，能够更准确的体现和保证了各点的阴极保护效果，控制点电位只要处于理想范围或允许范围，阴极保护装置就不需要调整输出，大大简化了调整步骤，降低了调整的复杂度，提高了设备的可靠性，设备抗杂散电流干扰能力强，在需要进行调整时才改变设备的输出，在不需要进行调整时，不会出现功率骤变，设备按照恒定电流方式输出恒定输出电流，使得设备运行较恒电位仪更加平稳，电位调整反应更加合理，保证了设备安全有效的工作，降低了设备的故障率，将温度因素引用到调整机制中，提高了设备的控制精度。

附图说明

附图1为利用极化电位控制多路输出的阴极保护装置的结构框图；

附图2为阴极保护装置应用的示意图；

附图3为电流调控系统的内部结构图。

具体实施方式

本发明的利用极化电位控制多路输出的阴极保护装置，如图1至2所示，包括机箱，机箱内安装有操作显示控制单元、输出单元、多路采样单元，输出单元设置有多个，操作显示控制单元内设置有电流调控系统和存储器，操作显示控制单元与多路采样单元、每个输出单元都相连，多路采样单元设置有多个信号输入接口，每个输出单元都设置有输出接口，信号输入接口都通过信号电缆与传感器和被保护体相连；输出接口通过阳极电缆与辅助阳极连接，通过阴极电缆与被保护体连接。

传感器为由极化探头和温度探头组成的复合探头，也可为由参比电极、测试片、温度探头组成的复合探头。

电流调控系统内设置有依次连接的设定控制模块、数据采集模块、电位修正模块、极化电位比较模块、差距计算模块、调整量计算模块、电流调整模拟模块、模拟比较模块和再调整模块；电流调控系统内还设置有依次连接的初始电位测量模块、测试电位测量模块、电位变化统计模块和输出单元选定模块，数据采集模块还连接有定时采集计时器，极化电位比较模块连接有定时调整计时器，模拟比较模块连接有模拟比较计时器，设定控制模块与极化电位比较模块和模拟比较模块都相连，调整量计算模块与数据采集模块和再调整模块都相连，电流变化统计模块与电流调整模拟模块相连，输出单元选定模块与差距计算模块相连。

阴极保护工作时，选需要进行数据的预置。向操作显示控制单元内设定初始的调整量系数α、调整间隔时间β、初始的极化时间τ、极化电位采样间隔时间θ、故障状态运行模式、极化电位允许范围E_max~E_min、极化电位理想范围E’_max~E’_min，其中E_max≥E’_max＞E’_min≥E_min，0 ＜α＜10，1秒≤θ≤24小时， 1秒≤β≤24小时，并将全部设定值和设定状态存储到存储器内。

初始电位测量模块控制多路采样单元依次通过信号输入接口、信号电缆，采集传感器检测到的检测点A₁~A_q的初始电位及温度，并将其发送到操作显示控制单元的存储器中存储，初始电位包括极化电位、自腐蚀电位、通电电位，初始电位及温度存储完成后，初始电位测量模块向测试电位测量模块发出控制指令。

测试电位测量模块接收初始电位测量模块发出的控制指令，提示操作人员为每个输出单元B₁~B_p向操作显示控制单元人工设定一个与其对应的输出单元检测点，输出单元检测点设定完成后，测试电位测量模块依次控制每个输出单元B₁~B_p的输出电流从0逐渐增大，直至每个输出单元B₁~B_p对应的输出单元检测点处传感器检测到的极化电位E_B1~E_Bp增加测试调整量y，测试调整量y大于-1V，测试调整量y小于0V。测试电位测量模块控制多路采样单元依次通过信号输入接口、信号电缆，采集传感器检测到的每个输出单元B₁~B_p增加输出电流后检测点A₁~A_q的极化电位、自腐蚀电位、通电电位、温度，并将其发送到操作显示控制单元的存储器中存储；每个输出单元B₁~B_p检测本输出单元的输出电压和输出电流，并将其发送到操作显示控制单元的存储器中存储；电位、温度、电流和电压存储完成后，测试电位测量模块向电位变化统计模块发出控制指令。

电位变化统计模块接收测试电位测量模块发出的控制指令，电位变化统计模块从存储器中提取数据，计算检测点A₁~A_q的初始电位和每个输出单元增加输出电流后检测点A₁~A_q的极化电位之间的极化电位变化量，电位变化统计模块根据极化电位测量采集时刻确定的每个输出单元B₁~B_p的输出电流变化量和各个检测点A₁~A_q极化电位变化量计算出每个输出单元B₁~B_p分别对应各个检测点A₁~A_q的极化电位与电流变化关系曲线，并将其发送到存储器中存储，极化电位与电流变化关系曲线的计算完成后，电位变化统计模块将极化电位与电流变化关系曲线发送给电流调整模拟模块，电位变化统计模块向输出单元选定模块发出控制指令，输出单元选定模块接收控制指令并从存储器中提取数据，输出单元选定模块选定每个检测点A₁~A_q极化电位变化量最大时对应的输出单元作为对相应检测点影响最大的输出单元，并发送到存储器中存储。

向操作显示控制单元内输入每个输出单元的预置输出电流，设定控制模块控制每个输出单元按照相应的预置输出电流工作，每个输出单元运行时间达到初始极化时间τ后，设定控制模块向数据采集模块发出控制指令。

传感器检测每个检测点的极化电位、自腐蚀电位和温度，多路采样单元依次通过信号输入接口、信号电缆，采集传感器检测到的每个检测点A₁~A_q的极化电位、自腐蚀电位和温度；每个输出单元B₁~B_p采集自身的输出电压V₁~V_p和输出电流I₁~I_p；数据采集模块接收设定控制模块发出的控制指令，并采集定时采集计时器中的计时数据，当定时采集计时器中的计时数据达到极化电位采样间隔时间θ时，定时采集计时器归零，同时数据采集模块控制多路采样单元将传感器检测到的电位和温度数据发送到电位修正模块，数据采集模块控制每个输出单元将每个输出单元的输出电压和输出电流数据发送到调整量计算模块。

电位修正模块接收电位和温度数据并根据电位温度修正公式对检测点A₁~A_q的极化电位与自腐蚀电位值进行温度修正；电位修正模块将修正后的极化电位和自腐蚀电位发送到极化电位比较模块。

电位温度修正公式需要根据不同的极化探头、参比电极进行选择，可参照《阴极保护工程手册》（化学工业出版社，1999年1月第1版）P295页中给出的温度修正公式。

极化电位比较模块接收电位修正模块发送的数据，并采集定时调整计时器中的计时数据，当定时调整计时器中的计时数据达到调整间隔时间β时，定时调整计时器归零，同时极化电位比较模块将检测点A₁~A_q修正后的极化电位和自腐蚀电位与极化电位理想范围E’_max~E’_min进行比较，若所有检测点的极化电位都位于极化电位理想范围内，电位理想，极化电位比较模块向设定控制模块发出控制指令，使设定控制模块按照保持原输出电流恒定的方式控制输出单元运行；若有检测点的修正后的极化电位位于理想电位范围之外，电位不理想，极化电位比较模块向差距计算模块发出调整指令。

差距计算模块接收调整指令，差距计算模块计算出电位不理想的检测点A₁~A_n修正后的极化电位与最接近的极化电位理想值之间的差值E₁~E_n，差距计算模块将修正后的极化电位和差值E₁~E_n发送到调整量计算模块，并向输出单元选定模块发出数据提取指令。

输出单元选定模块根据电位不理想的检测点A₁~A_n从存储器中提取对其影响最大的输出单元B₁~B_m，并将其依次通过差距计算模块、调整量计算模块发送到电流调整模拟模块。

调整量计算模块接收差距计算模块发送的数据，并利用检测点A₁~A_n修正后的极化电位、差值E₁~E_n、极化电位与电流变化关系曲线，计算得到输出单元B₁~B_m的初始电流调整量Δ’I_B1~Δ’I_Bm；调整量计算模块提取存储器中的初始调整量系数α，调整量计算模块将初始电流调整量Δ’I_B1~Δ’I_Bm分别与调整量系数α相乘，得到输出单元B₁~B_m的电流调整量ΔI_B1~ΔI_Bm；设定设备的负载阻抗一定，调整量计算模块根据输出单元B₁~B_m的电流调整量ΔI_B1~ΔI_Bm、从存储器中提取的输出单元当前的输出电流I_B1~I_Bm和输出单元当前的输出电压V_B1~V_Bm，计算输出单元按照电流调整量ΔI_B1~ΔI_Bm进行调整后，输出单元B₁~B_m的输出电流I’_B1~I’_Bm，并根据阻抗公式计算出调整后的输出电压V’_B1~V’_Bm。

所述的阻抗公式为：负载阻抗=输出电压÷输出电流，实际中，设备的负载阻抗是会发生变化的，但其变化通常十分缓慢，而调整间隔时间β较小，所以在调整计算时，可设定负载阻抗一定,通过阻抗公式得到V÷I=V’ ÷（I+ΔI）这个关系式，计算出调整后的输出电压V’。

调整量计算模块对计算出的输出单元B₁~B_m的输出电流I’_B1~I’_Bm和输出电压V’_B1~V’_Bm进行筛选，若有输出单元的调整后的输出电压或输出电流超过该输出单元的极限值，调整量计算模块将计算该输出单元的电流极限值与当前的输出电流之间的差值作为该输出单元的电流调整量，计算完成后，将输出单元B₁~B_m的电流调整量ΔI_B1~ΔI_Bm发送到电流调整模拟模块。

电流调整模拟模块根据接收到的输出单元B₁~B_m的电流调整量ΔI_B1~ΔI_Bm、存储器中每个输出单元B₁~B_p分别对应各个检测点A₁~A_q的极化电位与电流变化关系曲线以及当前各个检测点A₁~A_q当前的修正后的极化电位，计算输出单元B₁~B_m按照电流调整量ΔI_B1~ΔI_Bm进行调整后所有检测点的极化电位数值E_A1~E_Aq，并将极化电位数值E_A1~E_Aq发送给模拟比较模块。

模拟比较模块接收到调整后的极化电位数值E_A1~E_Aq，模拟比较模块控制模拟比较计数器对其进行计数；模拟比较模块将计算出的各个检测点的极化电位数值E_A1~E_Aq再次与极化电位理想范围E’_max~E’_min比较，同时将其与极化电位允许范围E_max~E_min比较；若各个检测点的极化电位都位于极化电位理想范围内，电位理想，调整完成，模拟电位比较模块向设定控制模块发出控制指令，使设定控制模块按照电流调整量ΔI_B1~ΔI_Bm调整输出电流，并保持调整后的电流恒定的方式控制输出单元运行；若有检测点的极化电位再次位于极化电位理想范围之外，同时所有检测点的极化电位均位于极化电位允许范围内，并且模拟比较计数器的计数超过X次，调整完成，模拟电位比较模块向设定控制模块发出控制指令，使设定控制模块按照电流调整量ΔI_B1~ΔI_Bm调整输出电流，并保持调整后的电流恒定的方式控制输出单元运行；若有检测点的极化电位再次位于极化电位理想范围之外，且极化电位位于极化电位允许范围之外，并且模拟比较计数器的计数超过X次，调整完成，模拟电位比较模块向设定控制模块发出控制指令，使设定控制模块按照故障状态运行模式控制输出单元运行，并使操作显示控制单元发出报警，故障状态运行模式为保持现有输出电流恒定的方式控制输出单元运行或控制输出单元停止工作；若有检测点的极化电位再次位于极化电位理想范围之外，并且接收到的计数未超过X次，模拟电位比较模块向再调整模块发出再调整指令，并将计算出的调整后的极化电位数值E_A1~E_Aq和极化电位理想范围E’_max~E’_min发送给再调整模块。

上述的调整超过次数X为3到100。

再调整模块接收再调整指令和数据，再调整模块根据计算出的调整后的极化电位以及最接近的极化电位理想值计算出极化电位与极化电位理想值之间相差率，再调整模块选取最大的相差率并根据最大的相差率增减调整量系数α，再调整模块向调整量计算模块发出控制指令，调整量计算模块再次进行调整量的计算，直至模拟比较计数器的计数超过X次。

Claims (10)

1.一种利用极化电位控制多路输出的阴极保护装置，包括机箱，机箱内安装有操作显示控制单元、输出单元、多路采样单元，输出单元设置有多个，操作显示控制单元内设置有电流调控系统和存储器，操作显示控制单元与多路采样单元、每个输出单元都相连，多路采样单元设置有多个信号输入接口，每个输出单元都设置有输出接口，信号输入接口都通过信号电缆与传感器和被保护体相连；输出接口通过阳极电缆与辅助阳极连接，通过阴极电缆与被保护体连接，其特征在于，电流调控系统内设置有依次连接的设定控制模块、数据采集模块、电位修正模块、极化电位比较模块、差距计算模块、调整量计算模块、电流调整模拟模块、模拟比较模块和再调整模块；电流调控系统内还设置有依次连接的初始电位测量模块、测试电位测量模块、电位变化统计模块和输出单元选定模块，数据采集模块还连接有定时采集计时器，极化电位比较模块连接有定时调整计时器，模拟比较模块连接有模拟比较计数器，设定控制模块与极化电位比较模块和模拟比较模块都相连，调整量计算模块与数据采集模块和再调整模块都相连，电位变化统计模块与电流调整模拟模块相连，输出单元选定模块与差距计算模块相连。

2.根据权利要求1所述的利用极化电位控制多路输出的阴极保护装置，其特征在于，所述的传感器为复合探头。

3.根据权利要求2所述的利用极化电位控制多路输出的阴极保护装置，其特征在于，所述的复合探头由极化探头和温度探头组成。

4.根据权利要求2所述的利用极化电位控制多路输出的阴极保护装置，其特征在于，所述的复合探头由参比电极、测试片、温度探头组成。

5.一种利用极化电位控制多路输出的阴极保护装置的工作方法，其特征在于，步骤如下依次进行：

1)向操作显示控制单元内设定初始的调整量系数α、调整间隔时间β、初始的极化时间τ、极化电位采样间隔时间θ、故障状态运行模式、极化电位允许范围E_max～E_min、极化电位理想范围E’_max～E’_min，并将全部设定值和设定状态存储到存储器内；

2)初始电位测量模块控制多路采样单元依次通过信号输入接口、信号电缆，采集传感器检测到的检测点A₁～A_q的初始电位及温度，并将其发送到操作显示控制单元的存储器中存储，初始电位包括极化电位、自腐蚀电位、通电电位，初始电位及温度存储完成后，初始电位测量模块向测试电位测量模块发出控制指令；

3)测试电位测量模块接收初始电位测量模块发出的控制指令，提示操作人员为每个输出单元B₁～B_p向操作显示控制单元人工设定一个与其对应的输出单元检测点，输出单元检测点设定完成后，测试电位测量模块依次控制每个输出单元B₁～B_p的输出电流从0逐渐增大，直至每个输出单元B₁～B_p对应的输出单元检测点处传感器检测到的极化电位E_B1～E_Bp增加测试调整量y，测试电位测量模块控制多路采样单元依次通过信号输入接口、信号电缆，采集传感器检测到的每个输出单元B₁～B_p增加输出电流后检测点A₁～A_q的极化电位、自腐蚀电位、通电电位、温度，并将其发送到操作显示控制单元的存储器中存储；每个输出单元B₁～B_p检测本输出单元的输出电压和输出电流，并将其发送到操作显示控制单元的存储器中存储；电位、温度、电流和电压存储完成后，测试电位测量模块向电位变化统计模块发出控制指令；

4)电位变化统计模块接收测试电位测量模块发出的控制指令，电位变化统计模块从存储器中提取数据，计算检测点A₁～A_q的初始电位和每个输出单元增加输出电流后检测点A₁～A_q的极化电位之间的极化电位变化量，电位变化统计模块根据极化电位测量采集时刻确定的每个输出单元B₁～B_p的输出电流变化量和各个检测点A₁～A_q极化电位变化量计算出每个输出单元B₁～B_p分别对应各个检测点A₁～A_q的极化电位与电流变化关系曲线，并将其发送到存储器中存储，极化电位与电流变化关系曲线的计算完成后，电位变化统计模块将极化电位与电流变化关系曲线发送给电流调整模拟模块，电位变化统计模块向输出单元选定模块发出控制指令，输出单元选定模块接收控制指令并从存储器中提取数据，输出单元选定模块选定每个检测点A₁～A_q极化电位变化量最大时对应的输出单元作为对相应检测点影响最大的输出单元，并发送到存储器中存储；

5)向操作显示控制单元内输入每个输出单元的预置输出电流，设定控制模块控制每个输出单元按照相应的预置输出电流工作，每个输出单元运行时间达到初始极化时间τ后，设定控制模块向数据采集模块发出控制指令；

6)传感器检测每个检测点的极化电位、自腐蚀电位和温度，多路采样单元依次通过信号输入接口、信号电缆，采集传感器检测到的每个检测点A₁～A_q的极化电位、自腐蚀电位和温度；每个输出单元B₁～B_p采集自身的输出电压V₁～V_p和输出电流I₁～I_p；数据采集模块接收设定控制模块发出的控制指令，并采集定时采集计时器中的计时数据，当定时采集计时器中的计时数据达到极化电位采样间隔时间θ时，定时采集计时器归零，同时数据采集模块控制多路采样单元将传感器检测到的电位和温度数据发送到电位修正模块，数据采集模块控制每个输出单元将每个输出单元的输出电压和输出电流数据发送到调整量计算模块；

7)电位修正模块接收电位和温度数据并根据电位温度修正公式对检测点A₁～A_q的极化电位与自腐蚀电位值进行温度修正；电位修正模块将修正后的极化电位和自腐蚀电位发送到极化电位比较模块；

8)极化电位比较模块接收电位修正模块发送的数据，并采集定时调整计时器中的计时数据，当定时调整计时器中的计时数据达到调整间隔时间β时，定时调整计时器归零，同时极化电位比较模块将检测点A₁～A_q修正后的极化电位和自腐蚀电位与极化电位理想范围E’_max～E’_min进行比较，若所有检测点的极化电位都位于极化电位理想范围内，电位理想，极化电位比较模块向设定控制模块发出控制指令，使设定控制模块按照保持原输出电流恒定的方式控制输出单元运行；若有检测点的修正后的极化电位位于理想电位范围之外，电位不理想，极化电位比较模块向差距计算模块发出调整指令；

9)差距计算模块接收调整指令，差距计算模块计算出电位不理想的检测点A₁～A_n修正后的极化电位与最接近的极化电位理想值之间的差值E₁～E_n，差距计算模块将修正后的极化电位和差值E₁～E_n发送到调整量计算模块，并向输出单元选定模块发出数据提取指令；

10)输出单元选定模块根据电位不理想的检测点A₁～A_n从存储器中提取对其影响最大的输出单元B₁～B_m，并将其依次通过差距计算模块、调整量计算模块发送到电流调整模拟模块；

11)调整量计算模块接收差距计算模块发送的数据，并利用检测点A₁～A_n修正后的极化电位、差值E₁～E_n、极化电位与电流变化关系曲线，计算得到输出单元B₁～B_m的初始电流调整量Δ’I_B1～Δ’I_Bm；调整量计算模块提取存储器中的初始调整量系数α，调整量计算模块将初始电流调整量Δ’I_B1～Δ’I_Bm分别与调整量系数α相乘，得到输出单元B₁～B_m的电流调整量ΔI_B1～ΔI_Bm；设定设备的负载阻抗一定，调整量计算模块根据输出单元B₁～B_m的电流调整量ΔI_B1～ΔI_Bm、从存储器中提取的输出单元当前的输出电流I_B1～I_Bm和输出单元当前的输出电压V_B1～V_Bm，计算输出单元按照电流调整量ΔI_B1～ΔI_Bm进行调整后，输出单元B₁～B_m的输出电流I’_B1～I’_Bm，并根据阻抗公式计算出调整后的输出电压V’_B1～V’_Bm；

12)调整量计算模块对计算出的输出单元B₁～B_m的输出电流I’_B1～I’_Bm和输出电压V’_B1～V’_Bm进行筛选，若有输出单元的调整后的输出电压或输出电流超过该输出单元的极限值，调整量计算模块将计算该输出单元的电流极限值与当前的输出电流之间的差值作为该输出单元的电流调整量，计算完成后，将输出单元B₁～B_m的电流调整量ΔI_B1～ΔI_Bm发送到电流调整模拟模块；

13)电流调整模拟模块根据接收到的输出单元B₁～B_m的电流调整量ΔI_B1～ΔI_Bm、存储器中每个输出单元B₁～B_p分别对应各个检测点A₁～A_q的极化电位与电流变化关系曲线以及当前各个检测点A₁～A_q当前的修正后的极化电位，计算输出单元B₁～B_m按照电流调整量ΔI_B1～ΔI_Bm进行调整后所有检测点的极化电位数值E_A1～E_Aq，并将极化电位数值E_A1～E_Aq发送给模拟比较模块；

14)模拟比较模块接收到调整后的极化电位数值E_A1～E_Aq，模拟比较模块控制模拟比较计数器对其进行计数；模拟比较模块将计算出的各个检测点的极化电位数值E_A1～EA_q再次与极化电位理想范围E’_max～E’_min比较，同时将其与极化电位允许范围E_max～E_min比较；若各个检测点的极化电位都位于极化电位理想范围内，电位理想，调整完成，模拟电位比较模块向设定控制模块发出控制指令，使设定控制模块按照电流调整量ΔI_B1～ΔI_Bm调整输出电流，并保持调整后的电流恒定的方式控制输出单元运行；若有检测点的极化电位再次位于极化电位理想范围之外，同时所有检测点的极化电位均位于极化电位允许范围内，并且模拟比较计数器的计数超过X次，调整完成，模拟电位比较模块向设定控制模块发出控制指令，使设定控制模块按照电流调整量ΔI_B1～ΔI_Bm调整输出电流，并保持调整后的电流恒定的方式控制输出单元运行；若有检测点的极化电位再次位于极化电位理想范围之外，且极化电位位于极化电位允许范围之外，并且模拟比较计数器的计数超过X次，调整完成，模拟电位比较模块向设定控制模块发出控制指令，使设定控制模块按照故障状态运行模式控制输出单元运行，并使操作显示控制单元发出报警；若有检测点的极化电位再次位于极化电位理想范围之外，并且接收到的计数未超过X次，模拟电位比较模块向再调整模块发出再调整指令，并将计算出的调整后的极化电位数值E_A1～E_Aq和极化电位理想范围E’_max～E’_min发送给再调整模块；

15)再调整模块接收再调整指令和数据，再调整模块根据计算出的调整后的极化电位以及最接近的极化电位理想值计算出极化电位与极化电位理想值之间相差率，再调整模块选取最大的相差率并根据最大的相差率增减调整量系数α，再调整模块向调整量计算模块发出控制指令，再次由步骤11)开始依次进行。

6.根据权利要求5所述的工作方法，其特征在于，E_max≥E’_max＞E’_min≥E_min。

7.根据权利要求5所述的工作方法，其特征在于，0＜α＜10。

8.根据权利要求5所述的工作方法，其特征在于，1秒≤θ≤24小时，1秒≤β≤24小时。

9.根据权利要求5所述的工作方法，其特征在于，调整超过次数X为3到100，测试调整量y大于-1V，测试调整量y小于0V。

10.根据权利要求5所述的工作方法，其特征在于，所述的故障状态运行模式为保持现有输出电流恒定的方式控制输出单元运行或控制输出单元停止工作。