CN105780015B - 一种复式强制电流阴极保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种复式强制电流阴极保护系统，包括：主电源、阳极井床、主汇流点和辅助阴极保护构筑物；其中，该主电源的正极连接阳极井床，该主电源的负极分别连接主汇流点和辅助阴极保护构筑物；该主汇流点设置于阴极保护对象上；上述辅助阴极保护构筑物用于分散或转移阴极保护对象的主汇流点所在区域的高负电位，将高负电位形成的电流传导至主电源的负极；其中，主汇流点所在区域的高负电位是阳极井床产生、并辐射传导在主汇流点所在区域的。本发明提高了阴极保护的效果。

Description

一种复式强制电流阴极保护系统

技术领域

本发明涉及腐蚀与技术防护领域，具体而言，涉及一种复式强制电流阴极保护系统。

背景技术

阴极保护是为了防止通信线路或设备被腐蚀，而使被保护的设备对地保持负电位的一种防腐蚀措施。现有的针对长距离管道的阴极保护系统，由电源、阳极井床、被保护管道和汇流点组成。电源与阳极井床电连接，阳极井床产生阴极电流，阴极电流在土壤作用下传导至被阴极保护的管道中，并通过汇流点回至电源，形成对管道的阴极保护。

发明人在研究中发现，现有的针对长距离管道的阴极保护系统，存在保护距离短、不能实现管道全程阴极保护的问题，即阴极保护管道欠保护；在保护距离较短时，汇流点区域范围的保护电位过低，低于-1.5伏，即阴极保护管道超保护。如果被阴极保护的管道长期处于过低电位，即超保护的情况下，容易造成晰氢剥离防腐层，即防腐层被破坏。另外，现有的针对长距离管道的阴极保护系统，在发生欠保护时，只能采用提高电源输出电流的方式来延长保护距离，但效果甚微，并且会导致汇流点区域范围的电压更低。因此，在实际应用时，现有的针对长距离管道的阴极保护系统只能让电源输出较小的电流，以维持管道的阴极保护。但现有的针对长距离管道的阴极保护系统要求管道防腐层具有较高的质量，否则，管道防腐层质量差，防腐层的破损点由于电阻率较低，会使管道发生欠保护，导致电源无法正常运行，所以，现有的针对长距离管道的阴极保护系统在防腐层有缺陷的管道中效果较差。

针对上述长距离管道的阴极保护中存在的超保护的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种复式强制电流阴极保护系统，以提高阴极保护的效果。

第一方面，本发明实施例提供了一种复式强制电流阴极保护系统，包括主电源、阳极井床、主汇流点和辅助阴极保护构筑物；上述主电源的正极连接阳极井床，上述主电源的负极分别连接主汇流点和辅助阴极保护构筑物；其中，该主汇流点设置于阴极保护对象上；上述辅助阴极保护构筑物用于分散或转移阴极保护对象的主汇流点所在区域的高负电位，将高负电位形成的电流传导至主电源的负极；其中，主汇流点所在区域的高负电位是阳极井床产生、并辐射传导在主汇流点所在区域的。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，辅助阴极保护构筑物还配置有辅助汇流点和回流点；该辅助汇流点设置于辅助阴极保护构筑物的始端，该回流点设置于辅助阴极保护构筑物的末端；其中，辅助汇流点与主电源的负极连接，回流点与阴极保护对象连接；上述辅助阴极保护构筑物将从阳极井床产生、并辐射传导到达的阴极电流中的一部分通过回流点传导到阴极保护对象；另一部分传导到主电源；上述回流点的数量为一个或多个。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述回流点与上述阴极保护对象通过阴极电缆线连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述复式强制电流阴极保护系统还包括辅助电源和阴极井床；该辅助电源的负极连接阴极井床；该辅助电源的正极连接辅助汇流点；上述辅助电源通过辅助汇流点向辅助阴极保护构筑物加入辅助电流，辅助电流通过辐射或传导的方式流入阴极井床。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述辅助阴极保护构筑物设置于主汇流点与阳极井床之间；该辅助阴极保护构筑物与阴极保护对象平行，距离阴极保护对象3米至5米。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述辅助阴极保护构筑物的材料与阴极保护对象的材料相同。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述辅助阴极保护构筑物的管径大于或等于150毫米，长度大于或等于100米。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，上述主电源包括恒电位仪；上述辅助电源包括整流电源。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，上述辅助阴极保护构筑物的个数与阴极保护对象的长度相对应。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，上述高负电位为小于或等于-1.25伏。

本发明实施例提供的复式强制电流阴极保护系统，采用辅助阴极保护构筑物分散或转移阴极保护对象的主汇流点所在区域的高负电位，并将高负电位形成的电流传导至主电源的负极，从而减弱了主汇流点所在区域的超保护问题；另外，也缓解了由于超保护而造成的防腐层被破坏的问题；同时也降低了阴极保护系统对管道防腐层的质量要求。

进一步，通过配置辅助汇流点和回流点，可以使辅助阴极保护构筑物将从阳极井床产生、并辐射传导到达的阴极电流中的一部分通过回流点传导到上述阴极保护对象，另一部分传导到主电源。上述方式能够在一定程度上降低阴极保护系统中部分区域欠保护的问题，延长了阴极保护的保护距离。

更进一步，由于不考虑辅助阴极保护构筑物因超保护而造成的防腐层被破坏的因素，所以通过上述主电源将该辅助阴极保护构筑物处于高负电位，再用过辅助电源加入反向电流，强制阴极保护的电位沿着上述阴极保护对象向前延伸，从而实现全程阴极保护的目的，大幅度减少欠保护区域。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的一种复式强制电流阴极保护系统的结构图；

图2示出了本发明实施例所提供的第二种复式强制电流阴极保护系统的结构图；

图3示出了本发明实施例所提供的第三种复式强制电流阴极保护系统的结构图；

图4示出了本发明实施例所提供的一种复式强制电流阴极保护系统的具体结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

考虑到现有的针对长距离管道的阴极保护系统存在超保护、欠保护和对管道防腐层的质量要求高的问题，本发明实施例提供了一种复式强制电流阴极保护系统，下面通过实施例进行描述。

实施例1

参见图1所示的一种复式强制电流阴极保护系统的结构图。

该复式强制电流阴极保护系统包括：主电源10、阳极井床14、主汇流点11和辅助阴极保护构筑物13；上述主电源10的正极连接阳极井床14，上述主电源10的负极分别连接主汇流点11和辅助阴极保护构筑物13；其中，该主汇流点11设置于阴极保护对象12上；

其中，该主汇流点11是阴极、零拉接阴的接线的位置，距离主电源10大于50米，一般情况下设置150至200米。

具体实现时，上述阴极保护对象12是可导电的金属件，且具有足够低的纵向导电率，例如，钢质管道、电缆、钢码头、舰船、储罐罐底、冷却器等。上述阳极井床14是外加电流阴极保护系统中，将电流引入土壤中的导电体；通过阳极井床14把电流送入土壤，经土壤流入保护区内的保护对象，使保护对象表面进行阴极极化，防止电化学腐蚀；电流再由保护对象流入负极形成一个回路，这一回路形成了一个电解池；保护对象在回路中为负极，处于还原环境中，防止腐蚀，而阳极井床14进行氧化反应遭受腐蚀；常用的阳极井床14材料包括，高硅铸铁、石墨、钢铁、柔性阳极等。

上述辅助阴极保护构筑物13用于分散或转移阴极保护对象的主汇流点所在区域的高负电位，将高负电位形成的电流传导至主电源的负极；其中，主汇流点所在区域的高负电位是阳极井床产生、并辐射传导在主汇流点所在区域的。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。

本发明实施例的复式强制电流阴极保护系统，采用辅助阴极保护构筑物分散或转移阴极保护对象的主汇流点所在区域的高负电位，并将高负电位形成的电流传导至主电源的负极，从而减弱了主汇流点所在区域的超保护问题；另外，也缓解了由于超保护而造成的防腐层被破坏的问题；同时也降低了阴极保护系统对管道防腐层的质量要求。

实施例2

参见图2所示的第二种复式强制电流阴极保护系统的结构图。

本发明实施例所提供的系统，其实现原理及产生的技术效果和前述系统实施例相同，为简要描述，系统实施例部分未提及之处，可参考前述系统实施例中相应内容。

上述辅助阴极保护构筑物13还配置有辅助汇流点20和回流点21；其中，该辅助汇流点20设置于辅助阴极保护构筑物13的始端，该回流点21设置于辅助阴极保护构筑物13的末端；上述辅助汇流点20与主电源10的负极连接，上述回流点21与阴极保护对象12连接。

该辅助阴极保护构筑物13将从阳极井床14产生、并辐射传导到达的阴极电流中的一部分通过回流点21传导到上述阴极保护对象12；另一部分传导到主电源10；上述回流点21的数量为一个或多个。

本发明实施例的复式强制电流阴极保护系统，通过配置辅助汇流点和回流点，可以使辅助阴极保护构筑物将从阳极井床产生、并辐射传导到达的阴极电流中的一部分通过回流点传导到上述阴极保护对象，另一部分传导到主电源。上述方式能够在一定程度上降低阴极保护系统中部分区域欠保护的问题，延长了阴极保护的保护距离。

为了使上述辅助阴极保护构筑物上的阴极电流能够流入阴极保护对象，本发明在具体实施时，上述回流点与阴极保护对象通过阴极电缆线连接。通过该阴极电缆线，让辅助阴极保护构筑物上的阴极电流再传到上述阴极保护对象上，从而减轻部分区域欠保护的问题。

实施例3

参见图3所示的第三种复式强制电流阴极保护系统的结构图。

上述复式强制电流阴极保护系统还包括辅助电源30和阴极井床31；该辅助电源30的负极连接阴极井床31；该辅助电源30的正极连接辅助汇流点20。

上述辅助电源30通过辅助汇流点20向辅助阴极保护构筑物13加入辅助电流，该辅助电流通过辐射或传导的方式流入阴极井床31。

由于不考虑辅助阴极保护构筑物因超保护而造成的防腐层被破坏的因素，所以通过上述主电源将该辅助阴极保护构筑物处于高负电位，再用过辅助电源加入反向电流，强制阴极保护的电位沿着上述阴极保护对象向前延伸，从而实现全程阴极保护的目的，大幅度减少欠保护区域。

为了使上述辅助阴极保护构筑物能够达到较好的保护效果，在本发明实际实施时，该辅助阴极保护构筑物13需要设置于主汇流点11与阳极井床14之间；该辅助阴极保护构筑物13与阴极保护对象12平行，距离阴极保护对象3米至5米。

通过对上述辅助阴极保护构筑物设置合适的位置，可以使阴极保护对象得到较好的保护，既能降低超保护问题，也能减少欠保护问题，同时也降低了上述阴极保护对象的防腐层的质量要求。

进一步，本发明在实际实施时，辅助阴极保护构筑物的材料与阴极保护对象的材料相同。通过设置相同的材料，可以使辅助阴极保护构筑物分散、转移和传导阴极电流时更加容易，效果更好。

考虑到辅助阴极保护构筑物的大小会影响阴极保护系统的保护效果，本发明在实际实施时，上述辅助阴极保护构筑物的管径大于或等于150毫米，长度大于或等于100米。通过设置上述辅助阴极保护构筑物的尺寸，能够实现更好的阴极保护的效果。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

优选地，上述复式强制电流阴极保护系统中的主电源包括恒电位仪；辅助电源包括整流电源。其中，恒电位仪具有恒电位、恒电流的功能，是一种自动控制的整流器，通常用作外加电流阴极保护的电源；上述整流电源是提供大直流电流、直流电压的装置。

考虑到阴极保护对象的长度不同，为了达到更好的阴极保护效果，本发明在实际实施时，上述辅助阴极保护构筑物的个数与上述阴极保护对象的长度相对应。

具体地，上述复式强制电流阴极保护系统中，高负电位为小于或等于-1.25伏的电位值。通常情况下，阴极保护对象的电位大于-0.85伏时是欠保护，该阴极保护对象的电位小于-1.50伏时是超保护；正常的保护电位设置在-0.85伏至-1.25伏。

实施例4

参见图4所示的一种复式强制电流阴极保护系统的具体结构图。

本发明实施例所提供的一种复式强制电流阴极保护系统，是针对长距离管道阴极保护设计的一种阴极保护系统。

现有技术中的长距离管道阴极保护，由电源(恒电位仪)、阳极井床(阳极)、被保护管道(阴极)、汇流点组成。电源给阳极井床加电，阳极井床产生的阴极电流，在土壤作用下传导至被阴极保护的管道中，通过汇流点回至恒电位仪，形成对管道的阴极保护。

本发明实施例所提供的一种复式强制电流阴极保护系统，充分利用产生的高负电位、与高负电位超保护现象，在长距离管道阴极保护中设计可以避除超保护和欠保护的问题，同时不用考虑阴极保护对象的防腐层质质量问题。具体实施步骤如下：

(1)电源40给阳极井床41加电。

(2)在阴极保护的长距离阴极保护管道42的汇流点43区域，设置一个辅助阴极保护的金属构筑物，即设置一段辅助保护管段44做为辅助阴极保护的构筑物，让阳极井床41产生、并辐射传导的阴极电流直接传导在辅助阴极保护构筑物上，分散、转移阴极保护管道汇流点区域43的高负电位值。

(3)再将辅助阴极保护的管段做为一个导体，将传导至辅助保护的管段的阴极电流再沿管道传导分流。

在辅助阴极保护的管段起点处设置一处汇流点45做为阴极保护系统中的辅助阴极保护的汇流点，与阴极保护系统中的恒电位仪连接；末端设置一至两个回流点做为与被阴极保护管道转移分流的连接点，用阴极电缆线将辅助阴极保护管段与阴极保护管道连接，让辅助阴极保护管段上阴极电流再传导到阴极保护的管道中。

(4)再将辅助阴极保护的管段做为载体，使用电源46加入一个反向阴极保护的电流并通过辅助阴极保护的管段把阴极保护电位“强制推动”沿阴极保护管道向前延伸。该反向阴极保护的电流部分通过辐射或传导的方式流入阴极井床47。

因为辅助保护管段不用担心超保护破坏防腐层的问题，所以通过阴极保护系统尽可能的将辅助保护管段的保护电位往高负电位上提升，然后再加入一个反向阴极保护的电流，用强制的方法，让阴极保护电位沿阴极保护管道向前延伸，实现全程阴极保护的目的。

本发明实施例所提供的一种复式强制电流阴极保护系统案避除了长距离管道阴极保护的超保护和欠保护问题，阴极保护距离要远远大于现有的的技术方案，根据需要提升电源的输出，可以最大限度的满足延伸阴极保护的距离。在防腐层有缺陷的管道中效果不受影响，减少检测查找管道防腐层缺陷、修复的工作量。该系统可根据现场阴极保护的需用随时调整电流的输出，不会使阴极保护的管道出现超保护，同时不受高负电位限制。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和装置，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种复式强制电流阴极保护系统，其特征在于，包括：主电源、阳极井床、主汇流点和辅助阴极保护构筑物；

所述主电源的正极连接所述阳极井床，所述主电源的负极分别连接所述主汇流点和所述辅助阴极保护构筑物；其中，所述主汇流点设置于阴极保护对象上；

所述辅助阴极保护构筑物用于分散或转移所述阴极保护对象的所述主汇流点所在区域的高负电位，将所述高负电位形成的电流传导至所述主电源的负极；其中，所述主汇流点所在区域的高负电位是所述阳极井床产生、并辐射传导在所述主汇流点所在区域的；

所述辅助阴极保护构筑物还配置有辅助汇流点和回流点；

其中，所述辅助汇流点设置于所述辅助阴极保护构筑物的始端，所述回流点设置于所述辅助阴极保护构筑物的末端；其中，所述辅助汇流点与所述主电源的负极连接，所述回流点与所述阴极保护对象连接；

所述辅助阴极保护构筑物将从阳极井床产生、并辐射传导到达的阴极电流中的一部分通过所述回流点传导到所述阴极保护对象；另一部分传导到所述主电源；

所述回流点的数量为一个或多个。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述回流点与所述阴极保护对象通过阴极电缆线连接。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括辅助电源和阴极井床；

所述辅助电源的负极连接所述阴极井床；所述辅助电源的正极连接所述辅助汇流点；

所述辅助电源通过所述辅助汇流点向所述辅助阴极保护构筑物加入辅助电流，所述辅助电流通过辐射或传导的方式流入所述阴极井床。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述辅助阴极保护构筑物设置于所述主汇流点与所述阳极井床之间；所述辅助阴极保护构筑物与所述阴极保护对象平行，距离所述阴极保护对象3米至5米。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述辅助阴极保护构筑物的材料与所述阴极保护对象的材料相同。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述辅助阴极保护构筑物的管径大于或等于150毫米，长度大于或等于100米。

7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述主电源包括恒电位仪；所述辅助电源包括整流电源。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述辅助阴极保护构筑物的个数与所述阴极保护对象的长度相对应。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高负电位为小于或等于-1.25伏。