CN105331983A - 强制电流阴极保护的控制系统和控制方法 - Google Patents

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雍文涛
方亮
张楠
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F13/00—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection
    • C23F13/02—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection cathodic; Selection of conditions, parameters or procedures for cathodic protection, e.g. of electrical conditions
    • C23F13/06—Constructional parts, or assemblies of cathodic-protection apparatus
    • C23F13/08—Electrodes specially adapted for inhibiting corrosion by cathodic protection; Manufacture thereof; Conducting electric current thereto
    • C23F13/20—Conducting electric current to electrodes

Abstract

本发明公开一种强制电流阴极保护的控制系统和控制方法。该强制电流阴极保护的控制方法包括：检测内胆电位；根据检测到的内胆电位对电流输出进行控制，使内胆电位保持在预设范围内。根据本发明的强制电流阴极保护的控制方法，使得内胆的适用水质范围广，保护效果好。

Description

强制电流阴极保护的控制系统和控制方法
技术领域
本发明涉及防腐蚀保护技术领域，具体而言，涉及一种强制电流阴极保护的控制系统和控制方法。
背景技术
金属阴极保护防腐蚀有两种：1、牺牲阳极阴极保护；2、外加强制电流阴极保护。第二种方案中对于外加电流阴极保护方法涉及到电器控制方法，一般技术是直接在内胆与介质中输出直流电对被保护金属施加一定的负电流，使被保护金属的电极电位通过阴极极化达到设定电位保护范围，来减缓腐蚀而对金属进行保护。
以上技术应用广泛，应用于船舶，水库闸门，地下管道等场所；家用热水机水箱的应用也是最近几年对此技术应用的扩展，其技术原理是相同的，是依靠外部输入的电流极化在水中需要防止腐蚀保护的金属；利用电化学阴极保护原理实现对较活泼的金属的极化，达到钝化防腐防锈效果。
虽然技术基础原理理论完全相同，然而在具体使用中因应用具体条件不同，技术细节上有很大差异；目前市场上大多数热水器储水箱产品还是使用牺牲阳极阴极保护法，最常见的是使用镁合金作为牺牲阳极，这种方法存在如下问题：1、消耗金属；2、保护范围有限；3、依靠活泼金属本身电位与被保护金属的电位差提供的电源不可调；4、污染水质；5、需要定期维护且维护成本较高；6、维护周期因地区水质差异周期不确定；7、维护困难等。近期热水器储水箱技术人员研究使用电子阳极(强制电流阴极保护技术)在产品上的应用可以克服以上缺点，技术已经逐点成熟，有明显的优势，展现出有代替牺牲阳极的趋势。
在热水器水箱上使用强制电流阴极保护方法时，储水箱钢板厚度较薄，使用水质全国各地差异性很大，热水器水箱水温周期性变化，用水过程中有冷热快速交替变化；内胆体积小，所需电流小。因以上产品特点，强制电流阴极保护需要精细化，智能化，提高适应性，并且技术方案可行；采用普通强制电流阴极保护技术都是采用简单直流电源给水箱内胆提供一定电流进行强制电流阴极保护(电子阳极)；热水器储水箱内胆在不同水温，不同水质条件下其阴极电位值不同，内胆金属在不同介质中电位反应不同，采用恒定电流阴极保护的方案时，如果电流取值太小，在电导率较大的水质条件下阴极保护无法达到完全保护；如果电流取值太大，在水质电导率较小时，会出现过保护；因此普通简单控制电流阴极保护方法适用的水质范围较小；在较差水质条件下(比如PH值小于5)保护效果较差。
发明内容
本发明实施例中提供一种强制电流阴极保护的控制系统和控制方法，使得内胆的适用水质范围广，保护效果好。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种强制电流阴极保护的控制方法，包括：检测内胆电位；根据检测到的内胆电位对电流输出进行控制，使内胆电位保持在预设范围内。
作为优选，检测内胆电位的步骤包括：切断电路输出，并使电流回路形成测量电路；测量内胆壁与阳极之间的电位差；根据内胆壁与阳极之间的电位差确定内胆的电位。
作为优选，采用循环调整逐步逼近的方式将内胆电位保持在预设范围内。
作为优选，根据检测到的内胆电位对电流输出进行控制的步骤包括：将内胆电位与设定电压之间进行对比，并根据对比结果和对比数值调整输出电流。
作为优选，当内胆电位大于第一电压V1时，增加电流输出，并保持T1时间，然后返回内胆电位检测的步骤，循环进行调整。
作为优选，当内胆电位小于第二电压V2时，减小电流输出，并保持T2时间，然后返回内胆电位检测的步骤，循环进行调整，其中V2<V1。
作为优选，当内胆电位位于第一电压V1和第二电压V2之间时，保持当前电流输出，并每间隔T3时间返回内胆电位检测的步骤。
作为优选，V1为-0.85V，V2为-1.2V。
根据本发明的另一方面，提供了一种强制电流阴极保护的控制系统，包括：智能电源模块；内胆，智能电源模块的阳极伸入内胆的内腔，智能电源模块的阴极连接至内胆的外壁；智能电源模块根据内胆的电位调整输出电流，并使内胆的电位保持在预设范围内。
作为优选，智能电源模块包括变压器、整流桥、智能计算芯片和储存器。
应用本发明的技术方案，强制电流阴极保护的控制方法包括：检测内胆电位；根据检测到的内胆电位对电流输出进行控制，使内胆电位保持在预设范围内。本发明通过检测并获取当前的内胆电位，来对输出至内胆的电流进行控制调节，可以根据实际的工作环境对内胆电位进行动态实时调整，从而使得内胆电位能够保持在预设的范围内，使得储水箱等应用内胆的设备适用的水质范围更广，而且可以获得更好的内胆保护效果。
附图说明
图1是本发明实施例的强制电流阴极保护的控制方法原理图；
图2是本发明实施例的强制电流阴极保护的控制方法流程图；
图3是本发明实施例的强制电流阴极保护的控制系统的结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
参见图1和图2所示，根据本发明的实施例，强制电流阴极保护的控制方法包括：检测内胆电位；根据检测到的内胆电位对电流输出进行控制，使内胆电位保持在预设范围内。
本发明的实施例实时检测并获取当前的内胆电位，并以此为依据来对输出至内胆的电流进行控制调节，从而对内胆电位进行调节，可以根据实际的工作环境对内胆电位进行动态实时调整，从而使得内胆电位能够保持在预设的范围内，使得储水箱等应用内胆的设备适用的水质范围更广，而且可以获得更好的内胆保护效果。
检测内胆电位的步骤包括：切断电路输出，并使电流回路形成测量电路；测量内胆壁与阳极之间的电位差；根据内胆壁与阳极之间的电位差确定内胆的电位。在本实施例中，通过智能电源模块与内胆之间实现连接，并通过智能电源模块控制对内胆的电流输出。
在智能电源模块上电之后，自动启动触发器，从而启动智能控制循环控制程序，此时智能电源模块切断电路输出，使得电路不向外输出电流，并形成测量电路，测量内胆壁与阳极之间的电位差。由于此时智能电源模块并未输出电流，因此此时获取的是内胆壁与阳极之间的实时电位差。根据该电位差和阳极的输出参数，可以计算并获取内胆壁的实际电位值，依据该内胆壁的实际电位值，可以计算智能电源模块所需输出的电流值，以便对内胆电位进行调整，使得内胆电位可以保持在预设范围内。此处的预设范围是指可以保证内胆获得较好的保护效果的范围区间，此处的预设范围可以根据经验确定，也可以由操作人员根据实际情况进行确定。
在本实施例中，采用循环调整逐步逼近的方式将内胆电位保持在预设范围内，可以实现内胆电位的快速准确调整，避免调整过程中内胆电位偏离过大，将内胆的电位完全精准地控制在保护状态，有效提高内胆在不同水质条件下的保护效果，加强了强制电流阴极保护的适应能力，提高保护范围，提高阴极保护效果，有效减缓内胆腐蚀发生。
根据检测到的内胆电位对电流输出进行控制的步骤包括：将内胆电位与设定电压之间进行对比，并根据对比结果和对比数值调整输出电流。
具体而言，对电流输出的调整过程如下：
当内胆电位大于第一电压V1时，增加电流输出，并保持T1时间，然后返回内胆电位检测的步骤，循环进行检测调整。
当内胆电位小于第二电压V2时，减小电流输出，并保持T2时间，然后返回内胆电位检测的步骤，循环进行检测调整，其中V2<V1。
电流输出的调整值需要根据所测得的内胆电位，通过智能电源模块的电路芯片处理对比分析并计算获取，通过不断的循环检测调整，就可以使内胆电位逐步的调整到预设范围之内。
当内胆电位位于第一电压V1和第二电压V2之间时，保持当前电流输出，并每间隔T3时间返回内胆电位检测的步骤。
此处的T1、T2和T3可以为相同时段，也可以为不同时段，具体可以由操作人员设定。
根据电化学与阴极保护基本原理可知，当被保护金属通电进行极化时，增大电流使流向钢板的电子增加，极化速度加快，钢板极化后电位向更负电位变化，当被保护金属极化电流减小后流向金属的电子量减少，钢板极化效率下降，钢板有自然回复自然电位的趋势，电位上升并随时间流逝逐点逼近自然电位。
金属自然电位与金属本身属性与其接触的液体介质密切相关，比如调整水的PH值，或者调整电导率，相同金属的自然电位会有一定变化，极化到阴极保护所需电流，时间也大不相同。因此采用测量反馈，调整输出的方式可以更精准的控制储水时内胆的电位在设定范围以内。
此处的第一电压V1和第二电压V2优选地与预设范围相符合，其中第一电压V1对应预设范围的上限值，第二电压V2对应预设范围的下限值，从而使内胆电位的调整与设定电压的比较相吻合，使内胆电位更好地保持在合理范围之内。
在本实施例中，V1为-0.85V，V2为-1.2V。通过设定内胆电位的上限值和下限值，可以将内胆电位保持在更加合理的电压范围内，提高对内胆的防腐蚀保护效果。
参见图3所示，根据本发明的实施例，强制电流阴极保护的控制系统括：智能电源模块；内胆，智能电源模块的阳极伸入内胆的内腔，智能电源模块的阴极连接至内胆的外壁；智能电源模块根据内胆的电位调整输出电流，并使内胆的电位保持在预设范围内。
智能电源模块通过市电供电，并输出直流电。智能电源模块的两个输出端子分别为正极和负极输出，智能电源模块的输出端正极连接钛阳极，钛阳极通过内胆顶部的孔伸入内胆内腔，钛阳极与内胆之间通过绝缘材料安装固定，使得钛阳极与内胆之间绝缘。智能电源模块的负极连接在内胆壁外侧，从而确保智能电源模块与内胆壁之间的连接可靠，并具有良好的电导通性。智能电源模块与内胆之间的连接线电阻越小越好。
智能电源模块包括变压器、整流桥、智能计算芯片和储存器。智能电源模块为完整的电子电路板，具有独立运行测试计算，以及反馈调整输出的功能。
当然，以上是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种强制电流阴极保护的控制方法，其特征在于，包括：
检测内胆电位；
根据检测到的内胆电位对电流输出进行控制，使内胆电位保持在预设范围内。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述检测内胆电位的步骤包括：
切断电路输出，并使电流回路形成测量电路；
测量内胆壁与阳极之间的电位差；
根据内胆壁与阳极之间的电位差确定内胆的电位。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，采用循环调整逐步逼近的方式将内胆电位保持在预设范围内。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述根据检测到的内胆电位对电流输出进行控制的步骤包括：
将内胆电位与设定电压之间进行对比，并根据对比结果和对比数值调整输出电流。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，当内胆电位大于第一电压V1时，增加电流输出，并保持T1时间，然后返回内胆电位检测的步骤，循环进行调整。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，当内胆电位小于第二电压V2时，减小电流输出，并保持T2时间，然后返回内胆电位检测的步骤，循环进行调整，其中V2<V1。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，当内胆电位位于第一电压V1和第二电压V2之间时，保持当前电流输出，并每间隔T3时间返回内胆电位检测的步骤。
8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，V1为-0.85V，V2为-1.2V。
9.一种强制电流阴极保护的控制系统，其特征在于，包括：
智能电源模块；
内胆，所述智能电源模块的阳极伸入所述内胆的内腔，所述智能电源模块的阴极连接至所述内胆的外壁；
所述智能电源模块根据所述内胆的电位调整输出电流，并使所述内胆的电位保持在预设范围内。
10.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于，所述智能电源模块包括变压器、整流桥、智能计算芯片和储存器。
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