CN108286249B - 一种张紧式外加电流阴极保护系统及其安装布置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种张紧式外加电流阴极保护系统及其安装布置方法，系统包括整流器、上端固定装置、连接件Ⅰ、复合缆、连接件Ⅱ和下端固定装置；复合缆在指定位置上设置参比电极和辅助阳极，复合缆上下两端分别设置端部索节，端部索节与固定装置之间经连接部件连接。通过调整复合缆的张紧力限制其挠度变形，避免复合缆、辅助阳极及参比电极在风、浪、流的作用下与海洋平台结构发生碰撞而损坏。安装布置方法的特征在于在海洋平台下水之前，预安装张紧式外加电流阴极保护系统及其固定装置，待平台就位后，再下放张紧式外加电流阴极保护系统其他部件完成海上系统组装，系统中各部件的数量及分布位置可有数值模拟仿真计算确定，这种安装方法可以大大地降低系统的安装费用，减少海上安装的工作量。

Description

一种张紧式外加电流阴极保护系统及其安装布置方法

技术领域

本发明涉及外加电流阴极保护系统技术领域，尤其涉及一种张紧式外加电流阴极保护系统及其安装布置方法。

背景技术

外加电流阴极保护系统具有重量轻，使用寿命长，污染少，输出电压和电流可调整等优点，越来越多的受到人们的关注。张紧式外加电流阴极保护系统具有布置方便，占用空间小，保护效果均匀稳定等特点，是海洋平台腐蚀防护的优选方法。但对于已就位的海洋平台，直接在水下增加系统锚固点的费用十分昂贵，即使采用重力基础作为系统锚固点也会会大大增加海上安装的工作量及安装成本，因此提出一种新型的张紧式外加电流阴极保护系统及其安装方法是十分必要的。

发明内容

本发明公开一种张紧式外加电流阴极保护系统及其安装布置方法。

一种张紧式外加电流阴极保护系统，包括整流器、上端固定装置、连接件Ⅰ、复合缆、连接件Ⅱ和下端固定装置；

复合缆在指定位置上设置若干参比电极和辅助阳极，复合缆上下两端分别设置端部索节Ⅰ和端部索节Ⅱ，靠近端部索节Ⅰ的一端设有引出线，引出线与整流器电连接，上端固定装置包括动力装置和限位装置，上端固定装置与端部索节Ⅰ之间通过连接件Ⅰ相连，端部索节Ⅱ与下端固定装置之间通过连接件Ⅱ相连。

进一步的，还包括分线罩，分线罩为两半式结构，安装在钢丝绳索节Ⅰ的外周，通过螺栓连接在一起，复合缆上端的电缆引出线从分线罩内部穿出。

进一步的，整流器采用油冷方式，整流器的变压及整流电器元件密封在冷却油中，高压区与操作区隔离，整流器柜体表面喷涂防腐涂料。整流器包括多个标准化的辅助阳极控制模块，每个模块单独控制一个辅助阳极，整流器还设置信号采集处理显示装置。

进一步的，动力装置为张拉千斤顶或液压泵或工具锚，限位装置为插销式固定装置或螺旋止链器或闸刀止链器；连接件Ⅰ为锚链、卸扣、肯特扣或三眼板，连接件Ⅱ为卸扣、肯特扣或椭圆环；复合缆截面中心为抗拉元件，抗拉元件外侧是包括信号芯线和动力芯线，芯线外侧包裹着若干层护套；参比电极采用高纯锌和氯化银固体参比电极，辅助阳极为MMO阳极、或镀铂阳极、或石墨阳极。

进一步的，下端固定装置由钢铁材料制成，下端固定装置设置吊耳。

本发明提供的一种张紧式外加电流阴极保护系统，其上端固定装置安装在海洋平台水面以上的甲板上，下端固定装置位于海底，通过动力装置带动复合缆连接件Ⅰ运动，进而调节所述复合缆的张紧力，待达到设计要求时，通过限位装置锁定连接件Ⅰ，进而完成复合缆的张紧固定。从上端固定装置至下端固定装置的结构设计可有效地调整复合缆的张紧力，进而限制复合缆的挠度变形，避免复合缆、辅助阳极及参比电极在风、浪、流的作用下与海洋平台结构发生碰撞而损坏。一种张紧式外加电流阴极保护系统的安装布置方法，包括：

S1：在海洋平台下水前，将上端固定装置固定于海洋平台工作甲板，将下端固定装置设置于海洋平台导管架结构底部，复合缆的两端分别设置端部索节Ⅰ和端部索节Ⅱ，在复合缆上集成辅助阳极与参比电极。

S2：在海洋平台下水后，从锚链、卸扣、肯特扣、三眼板及椭圆环中选择一种或其组合形式作为连接件Ⅰ，将连接件Ⅰ连接在端部索节Ⅰ与上端固定装置之间，从锚链、卸扣、肯特扣、三眼板及椭圆环中选择一种或其组合形式作为连接件Ⅱ，将连接件Ⅱ的一端与端部索节Ⅱ相连。

S3：由ROV或潜水员携带复合缆下水，将连接件Ⅱ套在下端固定装置的吊耳，装好保险。

S4：启动动力装置拉紧复合缆，锁定限位装置。

S5：将复合缆的引出线与整流器连接。

本发明公开的一种张紧式外加电流阴极保护系统的安装布置方法适用于新建海洋平台，在平台下水之前，预安装张紧式外加电流阴极保护系统及其固定装置，待海洋平台就位后，再安装张紧式外加电流阴极保护系统，可以大大地降低系统的安装费用，减少了海上安装的工作量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明涉及的阴极保护系统的示意图；

图2为本发明涉及的方法的实施例一；

图3为本发明涉及的方法的实施例二。

附图中各部件的标记为：1-整流器、2-上端固定装置、3-连接件Ⅰ、4-复合缆、41-端部索节Ⅰ、42-端部索节Ⅱ、43-参比电极、44-辅助阳极、45-引出线、5-连接件Ⅱ、6-下端固定装置、61-吊耳、62-加强杆件、7-分线罩、8-导管架、9-甲板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

如图1所示，一种张紧式外加电流阴极保护系统，包括整流器1、上端固定装置2、连接件Ⅰ3、复合缆4、连接件Ⅱ5和下端固定装置6；

复合缆4的上下两端分别设置端部索节Ⅰ41和端部索节Ⅱ42，复合缆4靠近端部索节Ⅰ41一端设有引出线45，复合缆4上设置若干参比电极43和辅助阳极44，上端固定装置2包括动力装置和限位装置，上端固定装置2与端部索节Ⅰ41之间通过连接件Ⅰ3相连，端部索节Ⅱ42与下端固定装置6之间通过连接件Ⅱ5相连，复合缆的引出线45与整流器1电连接。

上端固定装置安装在海洋平台水面以上的导管架顶层或甲板，下端固定装置位于海底，通过动力装置带动连接件Ⅰ运动，进而调节所述复合缆的张紧力，待达到设计要求时，通过限位装置锁定连接件Ⅰ，进而完成复合缆的张紧固定。从上端固定装置至下端固定装置的结构设计可有效地调整复合缆的张紧力，进而限制复合缆的挠度变形，避免复合缆、辅助阳极及参比电极在风、浪、流的作用下与海洋平台结构发生碰撞而损坏。

进一步的，还包括分线罩7，分线罩7为两半式结构，通过螺栓连接在一起，安装在端部索节Ⅰ41的外周，复合缆4上端的电缆引出线45从分线罩7内部穿出。分线罩7很好地密封和保护复合缆上端电缆引出线。

进一步的，整流器1采用可控硅元件，冷却方式为油冷，并将所有电器元件密封在冷却油中，高压区与操作区隔离，整流器柜体表面喷涂防腐涂料，整流器包括多个标准化的辅助阳极控制模块，每个模块可单独控制一个辅助阳极，整流器还设置信号采集处理显示装置。整流器的隔离及防护措施保障了系统适用于海上户外的恶劣环境下的工作可靠性和安全性；辅助阳极控制模块标准化设计，各模块之间可以相互替代，可显著减少使用过程中操作维护的工作量；信号采集处理显示装置可实时显示并存储参比电极的反馈信号，实现保护与监测一体化，并可根据监测信息实时调整保护电流。

进一步的，动力装置包括工具锚、张拉千斤顶及液压泵，限位装置为插销式固定装置或螺旋止链器或闸刀止链器；连接件Ⅰ3为锚链或卸扣或肯特扣或三眼板或其组合形式，连接件Ⅱ5为卸扣或肯特扣或椭圆环或其组合形式，上述的待选装置都为成熟产品，有利于系统配件齐套。复合缆4截面中心为抗拉元件，抗拉元件外侧是包括信号芯线和动力芯线，芯线外侧包裹着若干层护套。复合缆集抗拉伸，信号传输及动力传输等功能于一体，具备纵向和径向阻水能力。参比电极43采用高纯锌和氯化银固体参比电极，两种参比电极对同一位置进行分别测量，测量结果独立传输至所述整流器(1)。双参比电极测量结果可以相互对比，互为备份，提高了系统的可靠性。辅助阳极44为MMO阳极或镀铂阳极或石墨阳极。这些材料具备析氧电位高、析氢电位低、导电性能好，消耗率低等特点，均能较好地保护海洋平台，且使用寿命长。

进一步的，下端固定装置6采用钢铁或混凝土材料制成，设置吊耳61，水下重量不小于复合缆可承受的最大动张力值。吊耳用于连接张紧复合缆以及便于安装过程中使用钢缆吊挂。

如图2、3所示，一种张紧式外加电流阴极保护系统的安装布置方法，包括：

S1：在海洋平台下水前，将上端固定装置2固定于海洋平台导管架8顶层或甲板9，将下端固定装置6固定在海洋平台导管架8的底层，在复合缆4两端设置端部索节Ⅰ41与端部索节Ⅱ42，在复合缆4上集成辅助阳极44与参比电极43。

S2：在海洋平台下水后，从锚链、卸扣、肯特扣、三眼板及椭圆环中选择一种或其组合形式作为连接件Ⅰ3，将连接件Ⅰ3连接在端部索节Ⅰ41与上端固定装置2之间，从锚链、卸扣、肯特扣、三眼板及椭圆环中选择一种或其组合形式作为连接件Ⅱ5，将连接件Ⅱ5的一端与端部索节Ⅱ42相连。

S3：由ROV或潜水员携带复合缆下水，将连接件Ⅱ套在下端固定装置6的吊耳61上，装好保险。

S4：启动动力装置拉紧复合缆，锁定限位装置；

S5：将复合缆4的引出线45与整流器1连接。

在新建海洋平台下水之前，预安装好上下端固定装置，待海洋平台就位后，再安装张紧式外加电流阴极保护系统，省去建设固定锚点或布置重力基础的繁杂工作量，可以大大地降低系统的安装费用，减少了海上安装的工作量。

进一步的，在S1之前，还包括：根据导管架8的结构形式及所处海域的水文地质条件，通过数值模拟软件计算出所需辅助阳极44和参比电极43的数量和位置、所需复合缆4的数量、复合缆4的最大张紧力及最佳布置位置，进而确定上端固定装置2、下端固定装置6的安装位置。使导管架水下结构的电位处于合理范围内(如DNV规定的-850至-1050mV之间)。

进一步的，在下端固定装置6固定在海洋平台导管架8结构底层之后，在导管架8的底层增设加强杆件62，加强杆件62包括适当规格的纵向和横向杆件结构，用于优化下端固定装置3的受力情况。

进一步的，在S1之前，还包括：根据复合缆4的最大张紧力及导管架8的结构特点计算上端固定装置2、下端固定装置6和加强杆件61的结构形式。使导管架结构的受力状态处于合理的方位之内(如CCS规范中的许用应力)。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种张紧式外加电流阴极保护系统，其特征在于，包括整流器（1）、上端固定装置（2）、连接件Ⅰ（3）、复合缆（4）、连接件Ⅱ（5）和下端固定装置（6）；

所述复合缆（4）的两端分别设置端部索节Ⅰ（41）和端部索节Ⅱ（42），所述复合缆（4）上设置若干参比电极（43）和辅助阳极（44），所述复合缆（4）靠近端部索节Ⅰ（41）一端设有引出线（45），所述引出线（45）与所述整流器（1）电连接，所述上端固定装置（2）包括动力装置和限位装置，所述上端固定装置（2）与所述端部索节Ⅰ（41）之间通过所述连接件Ⅰ（3）相连，在海洋平台下水前，上端固定装置（2）固定在海洋平台导管架的顶层或甲板上，所述下端固定装置（6）固定在海洋平台导管架的底层，所述端部索节Ⅱ（42）与所述下端固定装置（6）之间通过所述连接件Ⅱ（5）相连；所述下端固定装置（6）采用钢铁材料制成，设置吊耳（61），水下重量不小于复合缆可承受的最大动张力值；

外加电流阴极保护系统的安装方法包括：

S1：在海洋平台下水前，将上端固定装置固定在海洋平台导管架顶层或工作甲板上，将下端固定装置固定在海洋平台导管架结构底层，在复合缆的两端设置端部索节Ⅰ与端部索节Ⅱ，在复合缆上集成辅助阳极与参比电极；

S2：在海洋平台下水后，采用连接件Ⅰ连接所述端部索节Ⅰ与所述上端固定装置，将连接件Ⅱ的一端与所述端部索节Ⅱ连接；

S3：由ROV或潜水员携带复合缆下水，将连接件Ⅱ套在下端固定装置的吊耳上，装好保险；

S4：启动动力装置拉紧复合缆，锁定限位装置；

S5：将复合缆的引出线与整流器连接；

在S1之前，还包括：使用数值仿真模拟软件计算确定出海洋平台最佳电位分布状态，再确定复合缆数量及分布位置、辅助阳极与参比电极的数量以及在复合缆上的集成位置和复合缆的最大张紧力；

根据复合缆的分布位置确定上端固定装置与下端固定装置的安装位置；

在下端固定装置固定在海洋平台导管架结构底层之后，还包括：在导管架与下端固定装置之间增设加强杆件；

在S1之前，还包括：根据复合缆的最大张紧力及导管架的结构特点计算确定上端固定装置、下端固定装置和加强杆件的结构形式。

2.根据权利要求1所述的一种张紧式外加电流阴极保护系统，其特征在于，还包括分线罩（7），所述分线罩（7）为两半式结构，通过螺栓连接在一起，安装在端部索节Ⅰ（41）的外周，所述复合缆（4）上端的电缆引出线（45）从分线罩（7）的内部穿出。

3.根据权利要求2所述的一种张紧式外加电流阴极保护系统，其特征在于，所述整流器（1）采用可控硅元件，冷却方式为油冷，所述整流器（1）包括多个标准化的辅助阳极控制模块，每个模块单独控制一个辅助阳极，整流器还设置信号采集处理显示装置。

4.根据权利要求3所述的一种张紧式外加电流阴极保护系统，其特征在于，所述动力装置包括工具锚、张拉千斤顶及液压泵，所述限位装置为插销式固定装置、螺旋止链器或闸刀止链器；

所述连接件Ⅰ（3）为锚链、卸扣、肯特扣或三眼板，所述连接件Ⅱ（5）为卸扣、肯特扣或椭圆环；

所述复合缆（4）截面中心为抗拉元件，抗拉元件外侧是包括信号芯线和动力芯线，芯线外侧包裹着若干层护套；

所述参比电极（43）采用高纯锌和氯化银固体参比电极，两种参比电极对同一位置进行分别测量，测量结果独立传输至所述整流器（1），所述辅助阳极（44）为MMO阳极、镀铂阳极或石墨阳极。