CN106222691A - 一种钛合金海水管路用一体化高效防污电极及电解防污装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钛合金海水管路用一体化高效防污电极及电解防污装置，属于海水管系海生物污损防治领域。该一体化高效防污电极设计有独立阴极体，解决了钛合金海水管路作阴极易生氢脆这一关键问题。阴极体横截面为封闭环，并围设在阳极体外侧，保证其发出的电流基本上被阴极体吸收，避免电解防污产生杂散电流腐蚀问题。该电极设计有阳极导电体，可使电极安装所需空间明显减小，同时使两路阳极电解电流能够独立被控制，实现防污剂浓度准确调配，保证良好防污效果。该电解防污装置采用上述电极，并设计有电极寿命报警装置，解决了阳极过度电解可能导致的安全问题，能使钛合金海水管系取得良好的海生物污损防治效果，保证各相关系统的稳定、安全运行。

Description

一种钛合金海水管路用一体化高效防污电极及电解防污装置

技术领域

本发明属于海水管系海生物污损防治领域，涉及一种用于钛合金海水管路用一体化高效防污电极及电解防污装置。

背景技术

钛合金具有低密度、高强度、耐海水腐蚀等优异性能，在舰船、海洋平台、港口、天然气液化等工程领域的海水管系中，其应用越来越广泛。钛合金的应用，能缩小管路直径、增大海水流速，对降低管道重量及减轻腐蚀具有明显作用。但是，钛合金具有良好的生物相容性，在实际应用中容易发生严重的海生物污损问题。污损可造成管路堵塞、海水冷却系统换热效率下降等，对相关系统构成不同程度的安全威胁。因此，应用钛合金管路时必须采取有效措施，防治海生物污损。

目前，电解防污法是主流的海水管路防污方法，相关装置主要包括电解海水防污装置和电解铜铝防污装置两种，在实际工程中都得到了广泛常用。电解海水防污装置在海工平台，核电、热电冷却系统中大量应用，处理水量大、防污效果较好。但由于其系统复杂、使用及维护不便、成本高。同时，海水电解产氢较多、在应用在钛合金管路系统时由于钛合金对氢敏感可能发生氢脆现象，存在安全隐患。

电解铜铝防污装置结构简单、安装方便、成本低，更适用于中等或小流量海水管路的海生物污损防治。传统常用的电解铜铝防污装置，一般由独立的一根铜棒及一根铝棒组成，布置在海水管路的滤器内或船舶海底阀箱内，并利用海水管道或船体作为阴极。对于船舶海底阀箱内的电极，由于只有在船舶坞修时才能进行更换或维修，管路常因阳极消耗过快且无法及时更换而发生较严重的污损。对于装在海水管路滤器内的电极，由于滤器内空间非常有限，彼此隔开的铜棒、铝棒占据的空间较大，若要将电极装进滤器，必然要求限制铜棒及铝棒的尺寸，从而也使电极使用寿命受到很大限制。而且，由于船上存在较多电气设备，将船体或海水管道作为阴极，容易形成杂散电流，对电气设备造成不同程度的腐蚀。

在钛合金海水管路上应用传统电解铜铝防污装置，除了存在以上提出的两个问题外，还存在两个更为关键的问题：一是阴极问题。钛合金管路作为电解用阴极，则可能造成钛管路或滤器的氢脆，这对于管道系统的安全威胁是致命的，因此，传统装置不能在钛合金海水管路上使用；二是防污效果问题。电解铜铝防污技术对贝壳类动物作用较强，但对粘液类及植物类生物影响较小。然而，由于钛合金良好的生物兼容性，藻类生物容易在其上生长、繁殖，这恰是电解铜铝装置防污功效的短板，因此，其防污效果需要加强。以上问题，使电解铜铝防污装置无法用于钛合金海水管路的防污。

针对钛合金管路防污的专利不多。专利CN 2341891Y公布了一种船用海水冷却管系内防海生物装置，该装置利用的是电解铜铝防污技术，但是该装置的铜铝阳极体连接在同一个导电体上，无法分别对铜、铝阳极体的电解电流进行控制，影响防污效果。此外，根据铜铝金属活动性顺序，该设计在实际使用中会使铝阳极体大量电解消耗的同时铜阳极很少被电解，又因为抑制海生物生长的主要是铜离子，因此会导致装置难以达到理想防污效果。而且，该装置以船体为阴极，可能会产生上述杂散电流问题。专利CN 102409353公布了一种分布式钛合金管路电解防污装置，该装置通过在管道内壁不同位置沿管道方向涂覆涂层而获得阳极，并采用法兰式阴极，阴极与阳极绝缘。该装置由于阴、阳极相隔较远，易造成钛合金管路的氢脆及杂散电流腐蚀，安全隐患较大。

综上所述，钛合金巨大的应用前景，对防污装置提出了迫切需求，但目前在非钛合金海水管路上常用的电解防污装置直接应用于钛合金海水管路防污会存在各种问题，而且，目前没有针对钛合金海水管路防污的实用性强、功能完善的专利，技术积累薄弱。因此，不论从实际需求，还是技术积累方面，设计开发针对钛合金海水管路的电解防污装置都很有必要。

发明内容

本发明的技术任务是针对传统电解防污装置用于钛合金管路防污时面临的问题，提出了一种钛合金海水管路用一体化高效防污电极及电解防污装置。利用该装置，可实现钛合金海水管路防污效果的加强，解决因电解防污产生的杂散电流以及钛合金管路可能发生氢脆而不能作阴极的关键问题，并且能够有效提高钛合金海水管系的防污能力，防止海生物污损，保证钛合金海水管系及相关系统的稳定、安全运行。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

1、本发明提供一种钛合金海水管路用一体化高效防污电极，包括基座、安全帽盖、电缆接头、阳极导电体、铜基复合阳极体、铝阳极体和阴极体，基座为一法兰盘，基座上连接有安全帽盖，基座及安全帽盖采用不锈钢材料，基座与安全帽盖之间形成接线腔，电缆接头从接线腔中引出；所述阳极导电体穿设在基座内，其一端伸入接线腔连接至电缆接头，为铜基复合阳极体和铝阳极体提供电解电流，其另一端外侧作为铜基复合阳极体和铝阳极体的支撑，并使铜基复合阳极体和铝阳极体暴露在电解液中；所述阴极体截面为封闭环，其固定在基座上，并围设在铜基复合阳极体和铝阳极体的外侧，阳极导电体、阴极体与基座之间进行绝缘防水密封，基座与安全帽盖、阴极体之间以及阴极体、铜基复合阳极体、铝阳极体三者之间进行绝缘处理。

上述铜基复合阳极体布置在铝阳极体上部，铜基复合阳极体的基体为金属铜，其他的复合成分为银、锡、铬等金属的一种或几种，这些与铜复合的金属成分含量在2-15%（wt%），其离子具有杀灭菌类或藻类海生物的功能。

具体的，所述阳极导电体包括：铜基复合阳极联接导电筒和铝阳极联接导电柱，两者之间进行绝缘防水密封，铜基复合阳极联接导电筒、铝阳极联接导电柱的材质为钛、钽、锆或钛合金，其中，

铜基复合阳极联接导电筒上端连接两连接螺母，两连接螺母将铜基复合阳极联接导电筒固定于基座上，两连接螺母之间固定接线联接导电片，进而连接至电缆接头，下端螺纹连接铜基复合阳极体，用于为铜基复合阳极体提供电解电流，同时使电解电流分布均匀；

铝阳极联接导电柱上端连接两连接螺母，两连接螺母将铝阳极联接导电柱固定于基座上，两连接螺母之间固定接线联接导电片，进而连接至电缆接头，下端螺纹连接铝阳极体，用于为铝阳极体提供电解电流，其直线度误差小于0.3 mm。优选，将铝阳极联接导电柱置于铜基复合阳极联接导电筒中心位置，其同轴度误差小于0.3 mm。

具体的，所述阴极体上端设有两连接螺母，阴极体上端通过基座上的通孔依靠连两连接螺母固定于基座上，两连接螺母之间固定接线联接导电片，进而连接至电缆接头。阴极体材料包括钛、镍、钛合金或镍合金，优选镍合金，其中Hastelloy C镍合金为最佳选择。

具体的，为使海水流通性增强，便于防污离子输运，消除钙镁化合物，所述阴极体采用网状、筒体结构，开孔形状为圆形、六边形等，开孔大小、数量主要受表面电流密度及钙镁化合物沉积情况限制。

具体的，一体化高效防污电极工作过程中，在水流冲击作用下，阴极体可能发生变形，为防止变形后阴极体与铜基复合阳极体、铝阳极体的接触短路，所述阴极体开孔之间设有防阴阳极接触隔离物，尺寸要求防阴阳极接触隔离物在阴极体两开孔之间固定，且固定后内侧与铜基复合阳极体或铝阳极体紧密接触，外侧保证一体化高效防污电极由钛合金海水管路过滤器上盖放入过滤器。

上述防阴阳极接触隔离物呈方形块状，用材包括聚四氟乙烯（PTFE）、尼龙（PA）、聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）等绝缘材料。防阴阳极接触隔离物分别在阴极体的上中下位置相隔一定的合适距离进行加装，为保证受力均匀，每位置沿阴极体圆周均布4-12个。

具体的，为保证铜基复合阳极体工作时溶解均匀，所述铜基复合阳极体横截面形状为空心圆形、空心正方形、空心正六边形或其他空心正多边形。

2、本发明另提供一种钛合金海水管路用电解防污装置，包括恒流仪、控制部分及一体化高效防污电极，其中，恒流仪用于给一体化高效防污电极提供电解电压及电流；控制部分包括中控模块和电极寿命结束时的报警保护装置；

一体化高效防污电极包括基座、安全帽盖、电缆接头、阳极导电体、铜基复合阳极体、铝阳极体和阴极体，安全帽盖联接于法兰盘式基座上，基座与海水管路过滤器上盖联接，基座与安全帽盖之间形成接线腔，电缆接头从接线腔中引出；所述阳极导电体穿设在基座内，其一端伸入接线腔连接至电缆接头，为铜基复合阳极体和铝阳极体提供电解电流，其另一端外侧作为铜基复合阳极体和铝阳极体的支撑，并使铜基复合阳极体和铝阳极体暴露在电解液中；所述阴极体截面为封闭环，其固定在基座上，并围设在铜基复合阳极体和铝阳极体的外侧，阳极导电体、阴极体与基座之间进行绝缘防水密封，基座与安全帽盖、阴极体之间以及阴极体、铜基复合阳极体、铝阳极体三者之间进行绝缘处理；

上述恒流仪电压、电流输出为两路，一路为铜基复合阳极体提供电解电压及电流，另一路为铝阳极体提供电解电压及电流。

具体的，所述中控模块包括用户管理子系统、参数设置子系统和运行监控子系统，依靠模块中的电压或电流监测装置、超限报警装置实现，其中，用户管理子系统用于实现用户的注册和权限管理，防止非权限人员误操作；参数设置子系统用于对电解防污电压或电流、输出电压或电流报警上下限进行参数设置；运行监控子系统用于对输出电压或电流及其是否超限进行实时监测，以上三个子系统相关参数均在触摸屏上实时显示，并通过菜单操作完成调节、设置。

具体的，所述报警保护装置包括报警单元、电极寿命计算单元及触摸屏显示模块，电极寿命计算单元包括依次相连的电流采集电路、电量计量芯片、光电耦合抗干扰电路和微控制器芯片，电流采集电路与铜基复合阳极体连接导线相接连，微控制器芯片连接触摸屏显示模块和继电器KM：触摸屏显示模块实时显示阈值、累计电量及电极剩余寿命；继电器KM具有常开触点SB1和常闭触点SB2，报警单元包括继电器KM的常开触点SB1、常闭触点SB2、警铃及指示灯，继电器KM的常开触点SB1、警铃及指示灯依次串联在恒流仪正负极中；继电器KM的常开触点SB1分别连接铝阳极体和铜基复合阳极体连接导线。

上述微控制器芯片的功能为，存储由电量计量芯片输入的累积电量及设定的阈值，并将两者输出至触摸屏显示。比较累积电量与阈值大小，或进一步计算电极剩余寿命并输出至触摸屏显示，或输出高电平至继电器KM，实现报警及电解电路切断。

报警保护的原理为：根据铜基复合阳极体质量计算并设定电量阈值，工作过程中，采集复合铜基复合阳极体电解电流并进行电量累积计算，将该累计值与设定阈值比较，若溢出，则触发报警，反之电量累积继续进行，直至溢出报警。

报警保护的实现过程为：电流采集电路与铜基复合阳极体连接导线相接，采集该阳极电解电流，该电流值作为电量计量芯片的输入，电量计量芯片输出累积电量值至微控制器芯片，光电耦合抗干扰电路将电量计量芯片、微控制器芯片隔离，减小干扰，微控制器芯片将该累积电量值输出至触摸屏显示模块，并将该值与预先设定、存储在微控制器芯片内且在触摸屏显示的阈值比较。若大于或等于阈值，则芯片输出高电平，触发继电器KM，于是报警单元电路上的常开触点SB1闭合，电路接通，指示灯亮，警铃发出警示，实现报警，同时，串联在电极电解电路中的常闭触点SB2断开，切断电极供电电路，使电解作用停止，保护电极不被过度电解；若小于阈值，则微控制器芯片计算电极剩余寿命，并输出至触摸屏，同时，继续进行电流采集，并循环进行上述步骤，直至累积电量溢出阈值，报警切断电解电路。

本发明的一种钛合金海水管路用一体化高效防污电极及电解防污装置，与现有技术相比所产生的有益效果是：

1、该高效防污电极设计有独立阴极体，应用至钛合金海水管路上可避免氢脆失效问题，使电解防污技术在钛合金海水管路上的安全、高效应用得以实现。同时，阴极体截面为封闭环，将阳极体四周包围，保证阳极体发出的电流基本上被阴极体接收，可使杂散电流对管道及过滤器可能造成的严重危害得以避免。

2、该高效防污电极为一体化电极结构，受空间限制小，安装、维护方便。安装在钛合金海水管道过滤器内，可更换，只需在海水管系不工作时即可，对于船舶不受坞修期限制。

3、该高效防污电极适用性强，对于未加装高效防污电极的过滤器，只需在过滤器上盖进行开接口改造，就可实现加装。而且，可通过增大电极阴阳极间设计距离，换装不同体积铜基复合阳极体，满足不同流量需求。

4、该高效防污电极的阳极导电体贯穿铜基复合阳极体，电解电流在铜基复合阳极体上分布均匀，铜基复合阳极体溶解均匀，避免阳极溶解不均匀可能导致的脱落、断裂等问题，保证阳极寿命达到设计寿命要求。

5、该高效防污电极的阳极导电体及阴极体与基座之间、铜基复合阳极导电筒与铝阳极导电柱之间的空隙可用环氧树脂等灌注，电极水密性好。

6、该装置设计有阳极寿命将尽时的报警保护装置，解决了阳极过度电解可能导致的安全问题，既能保证最佳防护效果，又能保证电极得到充分电解。

7、该装置虽然是针对钛合金海水管路及滤器内安装而设计，但完全可用于非钛合金海水管路。若在非钛合金管路滤器内安装本装置，可避免杂散电流对滤器造成腐蚀损害的问题。而且，对于船舶，本装置采用的一体化高效防污电极完全可直接装在阀箱内，同样具有安装、维护方便的特点。

附图说明

附图1是本发明一种钛合金海水管路用电解防污装置的整体安装示意图；

附图2是本发明一种钛合金海水管路用一体化高效防污电极的结构示意图；

附图3是本发明所涉及控制部分的触摸屏显示界面示意图；

附图4是本发明所涉及电极寿命报警电路原理图；

附图5是本发明所涉及报警保护装置微控制器芯片的工作流程示意图。

图中，1、恒流仪，2、中控模块，3、报警保护装置，4、电控箱，5、连接电缆，6、一体化高效防污电极，7、过滤器，8、海水管路，9、水密电缆接头，10、安全帽盖，11、接线联接导电片，12、绝缘套，13、连接螺母，14、基座，15、绝缘垫片，16、防阴阳极接触隔离物，17、阴极体，18、铜基复合阳极联接导电筒，19、铝阳极联接导电柱，20、环氧树脂，21、铜基复合阳极体，22、铝阳极体，23、电流采集电路，24、电量计量芯片，25、光电耦合抗干扰电路，26、微控制器芯片，27、触摸屏显示模块，28、继电器KM。

具体实施方式

下面结合附图1-5，对本发明的一种钛合金海水管路用一体化高效防污电极及电解防污装置作以下详细说明。

如附图1、2、3、4、5所示，本发明的一种海水管路海生物污损防治用电解防污装置，包括恒流仪1、控制部分及一体化高效防污电极6。恒流仪1包括两路直流输出，为一体化高效防污电极6提供电解电压及电流，可分别独立控制。控制部分包括中控模块2和电极寿命结束时的报警保护装置3，恒流仪1和控制部分共同装于电控箱4内，电控箱4安装于船舱或其他场所的容易控制的位置，其外壳采用不锈钢材料。

一体化高效防污电极6包括基座14、安全帽盖10、水密电缆接头9、阳极导电体、铜基复合阳极体21、铝阳极体22和阴极体17。安全帽盖10通过螺栓联接于法兰盘式基座14上，基座14通过螺栓与海水管路8过滤器7上盖联接，基座14与安全帽盖10之间形成接线腔，水密电缆接头9从接线腔中引出。阳极导电体穿设在基座14内，其一端伸入接线腔连接至水密电缆接头9，为铜基复合阳极体21和铝阳极体22提供电解电流，其另一端外侧作为铜基复合阳极体21和铝阳极体22的支撑，并使铜基复合阳极体21和铝阳极体22暴露在电解液中。阴极体17截面设计为封闭环，其固定在基座14上，并围设在铜基复合阳极体21和铝阳极体22的外侧，阳极导电体、阴极体17与基座14之间用环氧树脂20进行绝缘防水密封，基座14与安全帽盖10、阴极体17、海水管路8过滤器7之间以及阴极体17、铜基复合阳极体21、铝阳极体22三者之间均有绝缘垫片15用于绝缘。

上述阳极导电体包括：铜基复合阳极联接导电筒18和铝阳极联接导电柱19，两者之间空隙用环氧树脂20灌注，保证绝缘及水密封。铜基复合阳极联接导电筒18、铝阳极联接导电柱19的材质为钛、钽、锆或钛合金。铜基复合阳极联接导电筒18两端均有外螺纹，其上端连接两连接螺母13，两连接螺母13将铜基复合阳极联接导电筒18固定于基座14上，两连接螺母13之间固定接线联接导电片11，进而连接至水密电缆接头9，其下端连接铜基复合阳极体21，用于为铜基复合阳极体21提供电解电流，同时使电解电流分布均匀。铝阳极联接导电柱19两端均有外螺纹，其上端连接两连接螺母13，两连接螺母13将铝阳极联接导电柱19固定于基座14上，两连接螺母13之间固定接线联接导电片11，进而连接至水密电缆接头9，下端螺纹连接铝阳极体22，用于为铝阳极体22提供电解电流，其直线度误差小于0.3 mm。优选，将铝阳极联接导电柱19置于铜基复合阳极联接导电筒18中心位置，其同轴度误差小于0.3 mm。阳极消耗完后，只需将新的铜基复合阳极体、铝阳极体分别依靠螺纹连接在铜基复合阳极联接导电筒18及铝阳极联接导电柱19上，应用方便。

铜基复合阳极体21布置在铝阳极体22上部，铜基复合阳极联接导电筒18上端连接螺母13与铝阳极联接导电柱19上端连接螺母13之间增设绝缘套12。为保证铝阳极体22的连接牢固性，铝阳极体22连接端直径较大。铜基复合阳极体21的基体为金属铜，其他的复合成分为银、锡、铬等金属的一种或几种，这些与铜复合的金属成分含量在2%-15%（wt%），其离子具有杀灭菌类或藻类海生物的功能。铜基复合阳极体21横截面形状为空心圆形、空心正方形、空心正六边形或其他空心正多边形，保证铜基复合阳极体21工作时溶解均匀。

上述阴极体17上端设有两连接螺母13，阴极体17上端通过基座14上的通孔依靠连两连接螺母13固定于基座14上，基座14与连接螺母13之间设有绝缘垫片15用于绝缘，两连接螺母13之间固定固定接线联接导电片11，进而连接至水密电缆接头9。阴极体17呈圆筒状，将铜基复合阳极体21和铝阳极体22四周包围，避免可能的杂散电流对海水管道及过滤器7造成严重危害。独立的阴极设计，避免了钛合金管路或过滤器7氢脆失效问题。阴极体17采用网状、筒体结构，使海水流通性增强，便于防污离子输运，使钙镁化合物不易沉积而容易被水流冲走。阴极体17开孔形状为圆形、六边形等，开孔大小、数量主要受表面电流密度及钙镁化合物沉积情况限制。阴极体17材料包括钛、镍、钛合金或镍合金，优选镍合金，其中Hastelloy C镍合金为最佳选择。一体化高效防污电极6工作过程中，在水流冲击作用下阴极体17可能发生变形，为防止变形后阴极体17与铜基复合阳极体21、铝阳极体22的接触短路，阴极体17开孔之间设有防阴阳极接触隔离物16。

防阴阳极接触隔离物16呈方形块状，用材包括聚四氟乙烯（PTFE）、尼龙（PA）、聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）等绝缘材料，尺寸要求防阴阳极接触隔离物16在阴极体17两开孔之间固定，且固定后内侧与铜基复合阳极体21或铝阳极体22紧密接触，外侧保证一体化高效防污电极6由海水管路8过滤器7上盖放入过滤器7。防阴阳极接触隔离物16分别在阴极体17的上中下位置相隔一定的合适距离进行加装，为保证受力均匀，每位置沿阴极体17圆周均布4-12个。

如附图1、4所示，恒流仪1是由变压器、整流滤波器、IGBT逆变器等构成，恒流仪1的输入为交流电220V±10%，经稳压整流，输出电压为0-24V，输出电流为0-10A。电压、电流输出为两路，一路为铜基复合阳极体21提供电解电压及电流，另一路为铝阳极体22提供电解电压及电流。具体的：恒流仪1正极经连接电缆5连接一体化高效防污电极6的铜基复合阳极体21、铝阳极体22，负极经连接电缆5连接阴极体17。恒流仪1具有上电自重启、输出电压或电流超限报警功能。

如附图3所示，中控模块2包括用户管理子系统、参数设置子系统和运行监控子系统，依靠模块中的电压或电流监测装置、超限报警装置实现，其中，用户管理子系统用于实现用户的注册和权限管理，防止非权限人员误操作；参数设置子系统用于对电解防污电压或电流、输出电压或电流报警上下限进行参数设置；运行监控子系统用于对输出电压或电流及其是否超限进行实时监测，以上三个子系统相关参数均在触摸屏上实时显示，并通过菜单操作完成调节、设置。

如附图4所示，报警保护装置3包括报警单元、电极寿命计算单元及触摸屏显示模块27，电极寿命计算单元包括依次相连的电流采集电路23、电量计量芯片24、光电耦合抗干扰电路25和微控制器芯片26，电流采集电路23与铜基复合阳极体21连接导线相接连，微控制器芯片26连接触摸屏显示模块27和继电器KM 28：触摸屏显示模块27实时显示阈值、累计电量及电极剩余寿命；继电器KM 28具有常开触点SB1和常闭触点SB2，报警单元包括继电器KM 28的常开触点SB1、常闭触点SB2、警铃及指示灯，继电器KM 28的常开触点SB1、警铃及指示灯依次串联在恒流仪1正负极中；继电器KM 28的常开触点SB1分别连接铝阳极体22和铜基复合阳极体21连接导线。

如附图5所示，微控制器芯片26的功能为，存储由电量计量芯片24输入的累积电量及设定的阈值，并将两者输出至触摸屏显示。比较累积电量与阈值大小，或进一步计算电极剩余寿命并输出至触摸屏显示，或输出高电平至继电器KM 28，实现报警及电解电路切断。

报警保护的原理为：根据铜基复合阳极体21质量计算并设定电量阈值，工作过程中，采集铜基复合阳极体21电解电流并进行电量累积计算，将该累计值与设定阈值比较，若溢出，则触发报警，反之电量累积继续进行，直至溢出报警。

报警保护的实现过程为：电流采集电路23与铜基复合阳极体21连接导线相接，采集该阳极电解电流，该电流值作为电量计量芯片24的输入，电量计量芯片24输出累积电量值至微控制器芯片26，光电耦合抗干扰电路25将电量计量芯片24、微控制器芯片26隔离，减小干扰，微控制器芯片26将该累积电量值输出至触摸屏显示模块27，并将该值与预先设定、存储在微控制器芯片26内且在触摸屏显示的阈值比较。若大于或等于阈值，则芯片输出高电平，触发继电器KM 28，于是报警单元电路上的常开触点SB1闭合，电路接通，指示灯亮，警铃发出警示，实现报警，同时，串联在电极电解电路中的常闭触点SB2断开，切断电极供电电路，使电解作用停止，保护电极不被过度电解；若小于阈值，则微控制器芯片26计算电极剩余寿命，并输出至触摸屏，同时，继续进行电流采集，并循环进行上述步骤，直至累积电量溢出阈值，报警切断电解电路。

Claims (9)

1.一种钛合金海水管路用一体化高效防污电极，其特征在于，包括基座、安全帽盖、电缆接头、阳极导电体、铜基复合阳极体、铝阳极体和阴极体，基座为一法兰盘，基座上连接有安全帽盖，基座与安全帽盖之间形成接线腔，电缆接头从接线腔中引出；所述阳极导电体穿设在基座内，其一端伸入接线腔连接至电缆接头，为铜基复合阳极体和铝阳极体提供电解电流，其另一端外侧作为铜基复合阳极体和铝阳极体的支撑，并使铜基复合阳极体和铝阳极体暴露在电解液中；所述阴极体截面为封闭环，其固定在基座上，并围设在铜基复合阳极体和铝阳极体的外侧，阳极导电体、阴极体与基座之间进行绝缘防水密封，基座与安全帽盖、阴极体之间以及阴极体、铜基复合阳极体、铝阳极体三者之间进行绝缘处理。

2.根据权利要求1所述的一种钛合金海水管路用一体化高效防污电极，其特征在于，所述阳极导电体包括：铜基复合阳极联接导电筒和铝阳极联接导电柱，两者之间进行绝缘防水密封，其中，

铜基复合阳极联接导电筒上端连接两连接螺母，两连接螺母将铜基复合阳极联接导电筒固定于基座上，两连接螺母之间固定接线联接导电片，进而连接至电缆接头，下端螺纹连接铜基复合阳极体，用于为铜基复合阳极体提供电解电流；

铝阳极联接导电柱上端连接两连接螺母，两连接螺母将铝阳极联接导电柱固定于基座上，两连接螺母之间固定接线联接导电片，进而连接至电缆接头，下端螺纹连接铝阳极体，用于为铝阳极体提供电解电流。

3.根据权利要求1或2所述的一种钛合金海水管路用一体化高效防污电极，其特征在于，所述阴极体上端设有两连接螺母，阴极体上端通过基座上的通孔依靠连两连接螺母固定于基座上，两连接螺母之间固定接线联接导电片，进而连接至电缆接头。

4.根据权利要求1或2所述的一种钛合金海水管路用一体化高效防污电极，其特征在于，所述阴极体采用网状、筒体结构，开孔大小、数量依电解时表面电流密度而定。

5.根据权利要求4所述的一种钛合金海水管路用一体化高效防污电极，其特征在于，所述阴极体开孔之间设有防阴阳极接触隔离物，尺寸要求防阴阳极接触隔离物在阴极体两开孔之间固定，且固定后内侧与铜基复合阳极体或铝阳极体紧密接触，外侧保证一体化高效防污电极由钛合金海水管路过滤器上盖放入过滤器。

6.根据权利要求1或2所述的一种钛合金海水管路用一体化高效防污电极，其特征在于，所述铜基复合阳极体横截面形状为空心圆形、空心正方形、空心正六边形或其他空心正多边形。

7.一种钛合金海水管路用电解防污装置，其特征在于，包括恒流仪、控制部分及一体化高效防污电极，其中，恒流仪用于给一体化高效防污电极提供电解电压及电流；控制部分包括中控模块和电极寿命结束时的报警保护装置；

一体化高效防污电极包括基座、安全帽盖、电缆接头、阳极导电体、铜基复合阳极体、铝阳极体和阴极体，安全帽盖联接于法兰盘式基座上，基座与海水管路过滤器上盖联接，基座与安全帽盖之间形成接线腔，电缆接头从接线腔中引出；所述阳极导电体穿设在基座内，其一端伸入接线腔连接至电缆接头，为铜基复合阳极体和铝阳极体提供电解电流，其另一端外侧作为铜基复合阳极体和铝阳极体的支撑，并使铜基复合阳极体和铝阳极体暴露在电解液中；所述阴极体截面为封闭环，其固定在基座上，并围设在铜基复合阳极体和铝阳极体的外侧，阳极导电体、阴极体与基座之间进行绝缘防水密封，基座与安全帽盖、阴极体之间以及阴极体、铜基复合阳极体、铝阳极体三者之间进行绝缘处理；

上述恒流仪电压、电流输出为两路，一路为铜基复合阳极体提供电解电压及电流，另一路为铝阳极体提供电解电压及电流。

8.根据权利要求7所述的一种钛合金海水管路用电解防污装置，其特征在于，所述中控模块包括用户管理子系统、参数设置子系统和运行监控子系统，依靠模块中的电压或电流监测装置、超限报警装置实现，其中，用户管理子系统用于实现用户的注册和权限管理，参数设置子系统用于对电解防污电压或电流、输出电压或电流报警上下限进行参数设置；运行监控子系统用于对输出电压或电流及其是否超限进行实时监测，以上三个子系统相关参数均在触摸屏上实时显示，并通过菜单操作完成调节、设置。

9.根据权利要求7或8所述的一种钛合金海水管路用电解防污装置，其特征在于，所述报警保护装置包括报警单元、电极寿命计算单元及触摸屏显示模块，电极寿命计算单元包括依次相连的电流采集电路、电量计量芯片、光电耦合抗干扰电路和微控制器芯片，电流采集电路与铜基复合阳极体连接导线相连，微控制器芯片连接触摸屏显示模块和继电器KM，继电器KM具有常开触点SB1和常闭触点SB2，报警单元包括继电器KM的常开触点SB1、常闭触点SB2、警铃及指示灯，继电器KM的常开触点SB1、警铃及指示灯依次串联在恒流仪正负极中；继电器KM的常开触点SB1分别连接铝阳极体和铜基复合阳极体连接导线。