CN109269975A - 水下设备腐蚀电位数据探测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水下设备腐蚀电位数据探测系统，包含：至少一个参比电极，固定设置在水下设备外表面金属上需要进行电位腐蚀监测的监测位置处，该参比电极与监测位置处的水下设备外表面金属形成测量电池；电压测量仪，分别与参比电极以及监测位置处的水下设备外表面金属通过电路连接，测量该测量电池的电极电势；数据控制模块，与电压测量仪通过电路连接，接收测量电池的电动势，判断是否与预先设置的参比电动势之间存在差值，并输出预警信号至远程控制中心。本发明实时对水下设备的腐蚀电位数据进行探测，在电位腐蚀影响到水下设备功能完整性之前及时预警，避免发生安全事故。
Description
技术领域
本发明涉及一种数据探测系统，具体是指一种对水下设备的外表面进行腐蚀电位数据探测的系统，属于水下设备监测的技术领域。
背景技术
众所周知，海水是一种电解质溶液。由金属制成的各种水下设备长期在海水中浸泡，极易形成腐蚀电位，从而造成水下设备外表面的金属材料的腐蚀，以及水下设备结构功能的损伤。其中，所述的腐蚀电位是指，在没有外加电流时，金属达到一个稳定腐蚀状态时测得的电位。
水下设备的腐蚀电位为湿腐蚀电位，其原理为电化学反应，即在金属表面形成一个阳极区和阴极区隔离的腐蚀电位电池，金属在海水中失去电子，变成带正电的离子，这是一个氧化过程即阳极过程。与此同时在接触海水的金属表面，电子有大量机会被海水中的阳离子中和，中和电子的过程是还原过程，即阴极过程。
水下设备通常使用锌块实现防腐蚀。由于锌块比钢铁更容易形成腐蚀电位，因此目前的水下设备普遍采用牺牲阳极的阴极保护法，通过在水下设备的表面装载锌块来保护水下设备本身。
但是由于海洋水下环境的复杂情况，采用这种方法仍然缺乏对实际腐蚀情况进行迅速、直接的监测手段。也就是说，如果锌块被腐蚀破坏殆尽了还没有及时察觉，那么水下设备就会面临被腐蚀损坏的危险，最终导致安全生产事故的发生。
基于上述，本发明提出一种水下设备腐蚀电位数据探测系统，能实现对水下设备的腐蚀电位数据的实时探测，在电位腐蚀影响到水下设备功能完整性之前及时预警，从而有效解决现有技术中存在的缺点和限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种水下设备腐蚀电位数据探测系统，实时对水下设备的腐蚀电位数据进行探测，在电位腐蚀影响到水下设备功能完整性之前及时预警，避免发生安全事故。
为了达到上述目的，本发明提出一种水下设备腐蚀电位数据探测系统，包含：至少一个参比电极，固定设置在水下设备外表面金属上需要进行电位腐蚀监测的监测位置处，该参比电极与监测位置处的水下设备外表面金属形成测量电池；电压测量仪，分别与参比电极以及监测位置处的水下设备外表面金属通过电路连接，测量该测量电池的电极电势；数据控制模块，与电压测量仪通过电路连接，接收测量电池的电动势，判断是否与预先设置的参比电动势之间存在差值，并输出预警信号至远程控制中心。
所述的参比电极安装在水下设备的输油输气管道、和/或电子仪器、和/或控制阀门的外表面金属上。
本发明所述的水下设备腐蚀电位数据探测系统，还包含电源电池，与电压测量仪连接，为参比电极提供参比电动势。
所述的数据控制模块包含：数据转换器，与电压测量仪通过电路连接，将电压测量仪输出的测量电池电动势转换为模拟量输出；控制器，分别与数据转换器以及远程控制中心通过电路连接，将数据转换器输出的测量电池电动势的模拟量与预先设置的参比电动势模拟量进行比较，判断两者之间的差值是否等于0，如否则输出预警信号至远程控制中心。
将所述的参比电极的参比电动势通过数据转换器转换得到参比电动势模拟量。
本发明所述的水下设备腐蚀电位数据探测系统，还包含报警器，与数据控制模块的控制器连接，在接收到预警信号时发出警报。
本发明所述的水下设备腐蚀电位数据探测系统，还包含防水耐压外壳，所述的数据控制模块、电压测量仪和电源电池固定设置在该防水耐压外壳的内部。
所述的防水耐压外壳由防腐蚀材料制成，承压范围在1500Psi以上。
所述的电压测量仪与参比电极之间，采用防水耐压导线连接；所述的电压测量仪与监测位置处的水下设备外表面金属之间，采用防水耐压导线连接。
综上所述，本发明所述的水下设备腐蚀电位数据探测系统，能实时对水下设备的腐蚀电位数据进行探测，在电位腐蚀影响到水下设备功能完整性之前及时预警，以避免发生因电位腐蚀而导致的安全事故。
附图说明
图1为本发明中的水下设备腐蚀电位数据探测系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合图1，通过优选实施例对本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。
如图1所示，为本发明提供的水下设备腐蚀电位数据探测系统，包含：至少一个参比电极3，固定设置在水下设备外表面金属上需要进行电位腐蚀监测的监测位置处，该参比电极3与监测位置处的水下设备外表面金属形成测量电池；电压测量仪2，分别与参比电极3以及监测位置处的水下设备外表面金属通过电路连接，测量该测量电池的电极电势；数据控制模块1，与电压测量仪2通过电路连接，接收测量电池的电动势，判断是否与预先设置的参比电动势之间存在差值，并输出预警信号至远程控制中心。
在本发明的优选实施例中，对于水下设备而言，一些重要且易腐蚀的部位是必须实时进行电位腐蚀监测的，具体包括输油或输气管道、电子仪器以及控制阀门等。也就是说，本发明中的参比电极3可选择性的安装在水下设备的输油或输气管道、电子仪器以及控制阀门的外表面金属上，形成多个监测位置，同时监测这些位置处的电位腐蚀情况。。
本发明所述的水下设备腐蚀电位数据探测系统，还包含电源电池7，与电压测量仪2连接，为参比电极3提供稳定的220V参比电动势，其使用寿命一般在10年以上。
所述的数据控制模块1包含：数据转换器，与电压测量仪2通过电路连接，将电压测量仪2测量得到的测量电池的电动势转换为4～20mA模拟量输出；控制器，分别与数据转换器以及远程控制中心通过电路连接，将数据转换器输出的测量电池的电动势的4～20mA模拟量与预先设置的参比电动势模拟量进行比较，判断两者之间的差值是否等于0，如否则输出预警信号至远程控制中心。
其中，将参比电极3的220V参比电动势通过数据转换器转换为4～20mA模拟量后，得到参比电动势模拟量。
在本发明的优选实施例中，所述的控制器采用RAW NAND控制芯片实现，其具有装载控制程序的RAM模块，可以提供对4～20mA模拟量进行数据处理的运行程序，以及具有存储数据的ROM模块，可以存储并记录数据转换器输出的4～20mA模拟量，以及存储预先设置的参比电动势模拟量。
本发明所述的水下设备腐蚀电位数据探测系统，还包含报警器6，与数据控制模块1的控制器连接，在接收到预警信号时，向周围其他的水下设备发出警报。
进一步，本发明所述的水下设备腐蚀电位数据探测系统，还包含防水耐压外壳4，所述的数据控制模块1、电压测量仪2和电源电池7固定设置在该防水耐压外壳4的内部。
所述的防水耐压外壳4由防腐蚀材料制成，承压范围在1500Psi(磅力/平方英寸)以上，密封性能良好。
在本发明的优选实施例中，所述的防水耐压外壳4根据内部安装的电子元件的大小被制成为圆筒状，直径为200mm，长度为500mm，并且其内壁上设置有用于固定电子元件及电子线路的凹槽。
所述的电压测量仪2与参比电极3之间，采用防水耐压导线连接；所述的电压测量仪2与监测位置处的水下设备外表面金属之间，也采用防水耐压导线连接(图中未示)，以确保整个系统的电路安全性和可靠性。
所述的参比电极为在测量各种电极电动势时作为参照比较的电极。将被测定电极与精确已知电极电动势数值的参比电极构成参比电池，通过测定参比电池的电动势，从而就能够计算出被测定电极的电动势。
因此在本发明中，被测定电极即为监测位置处的水下设备外表面金属，其与参比电极3形成参比电池，通过电压测量仪2测量参比电池的电动势，并且由于参比电极3由电源电池7为其提供精确稳定的电动势，通过两者的差值计算，就能得出被测定电极(监测位置处的水下设备外表面金属)的电动势。而一旦发现该水下设备外表面金属的电动势为非0时，则说明该监测位置处存在腐蚀电位，通过及时预警实现及时处理，否则将会对水下设备造成进一步的损害和影响。
综上所述，本发明所述的水下设备腐蚀电位数据探测系统，能实时对水下设备的腐蚀电位数据进行探测，在电位腐蚀影响到水下设备功能完整性之前及时预警，以避免发生因电位腐蚀而导致的安全事故。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (9)
1.一种水下设备腐蚀电位数据探测系统，其特征在于，包含：
至少一个参比电极，固定设置在水下设备外表面金属上需要进行电位腐蚀监测的监测位置处，该参比电极与监测位置处的水下设备外表面金属形成测量电池；
电压测量仪，分别与参比电极以及监测位置处的水下设备外表面金属通过电路连接，测量该测量电池的电极电势；
数据控制模块，与电压测量仪通过电路连接，接收测量电池的电动势，判断是否与预先设置的参比电动势之间存在差值，并输出预警信号至远程控制中心。
2.如权利要求1所述的水下设备腐蚀电位数据探测系统，其特征在于，所述的参比电极安装在水下设备的输油输气管道、和/或电子仪器、和/或控制阀门的外表面金属上。
3.如权利要求1所述的水下设备腐蚀电位数据探测系统，其特征在于，还包含电源电池，与电压测量仪连接，为参比电极提供参比电动势。
4.如权利要求3所述的水下设备腐蚀电位数据探测系统，其特征在于，所述的数据控制模块包含：
数据转换器，与电压测量仪通过电路连接，将电压测量仪输出的测量电池电动势转换为模拟量输出；
控制器，分别与数据转换器以及远程控制中心通过电路连接，将数据转换器输出的测量电池电动势的模拟量与预先设置的参比电动势模拟量进行比较，判断两者之间的差值是否等于0，如否则输出预警信号至远程控制中心。
5.如权利要求4所述的水下设备腐蚀电位数据探测系统，其特征在于，将所述的参比电极的参比电动势通过数据转换器转换得到参比电动势模拟量。
6.如权利要求4所述的水下设备腐蚀电位数据探测系统，其特征在于，还包含报警器，与数据控制模块的控制器连接，在接收到预警信号时发出警报。
7.如权利要求3所述的水下设备腐蚀电位数据探测系统，其特征在于，还包含防水耐压外壳，所述的数据控制模块、电压测量仪和电源电池固定设置在该防水耐压外壳的内部。
8.如权利要求7所述的水下设备腐蚀电位数据探测系统，其特征在于，所述的防水耐压外壳由防腐蚀材料制成，承压范围在1500Psi以上。
9.如权利要求1所述的水下设备腐蚀电位数据探测系统，其特征在于，所述的电压测量仪与参比电极之间，采用防水耐压导线连接；所述的电压测量仪与监测位置处的水下设备外表面金属之间，采用防水耐压导线连接。
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