CN109470933B - 半浸没旋转机械装置的多通道表面参比电位无线采集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种半浸没旋转机械装置的多通道表面参比电位无线采集装置，包括多个间隔布设于所述被测物体表面的容置体，所述容置体朝向所述被测物体的一侧开设有孔洞，所述容置体中设有参比电极以及海绵状吸水结构，所有的所述参比电极通过导线与信号采集装置相连，所述信号采集装置还通过接地线与所述被测物体表面相连接；所述信号采集装置采集所述参比电极与所述被测物体之间的电势差信号并将其发送至信号接收装置，运用本发明的半浸没旋转机械装置的多通道表面参比电位无线采集装置，可以直接测量被保护物的各部位在旋转的各个过程的参比电位，从而直观的反应被保护物的各个部位的阴极保护效果，为半浸没旋转机械装置的阴极保护运行提供指导。
Description
技术领域
本发明涉及阴极保护技术领域，具体涉及一种半浸没旋转机械装置的多通道表面参比电位无线采集装置。
背景技术
阴极保护技术指的是通过外加电流或使用牺牲阳极的方式，使得被保护的金属结构物成为电解池或原电池中的阴极，通过合理的降低被保护物的电位从而实现保护金属结构物的目的。测量参比电位是阴极保护技术中控制阴极保护装置电流输出量和评价阴极保护效果的最便捷的手段。原则上阴极保护技术中希望参比电极被安装得尽可能的靠近被测量物体从而确保参比电位的真实性。但由于旋转物体绕转轴旋转无法布线，在现有的阴极保护技术当中，对于半浸没于水下旋转装置的参比电位测量，采用在其相邻区域的固定结构物上安装参比电极的方式测量装置表面的参比电位。这种安装方式由于距离被测物体有一定的距离，因此不能测量精细结构的表面参比电位的分布，容易导致被保护体的部分结构处于“欠保护”或“过保护”状态造成被保护装置腐蚀或氢致损伤。同时如被测物体与周边结构物不能严格绝缘，则被测参比电位可能体现安装参比电极的周边结构物的表面参比电位，这同样易导致被保护装置发生腐蚀或氢致损伤。由于被保护装置系半浸没于水（海水）中，安装于周边结构物的参比电极无法通过水体测量暴露于空气中的上部位装置的表面参比电位。而在空气中的被保护体结构无法接收阴极保护电流，从而处于持续的去极化状态中，其去极化过程中的参比电位通过现有装置无法获得测量，从而使得装置上半部位的保护状态无从评估。
发明内容
本发明基于现有技术存在的缺点提供一种半浸没旋转机械装置的多通道表面参比电位无线采集装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种半浸没旋转机械装置的多通道表面参比电位无线采集装置，包括多个间隔布设于所述被测物体表面的容置体，所述容置体朝向所述被测物体的一侧开设有孔洞，所述容置体中设有参比电极以及嵌设于所述参比电极和所述容置体之间的海绵状吸水结构，所有的所述参比电极通过导线与信号采集装置相连，所述信号采集装置还通过接地线与所述被测物体表面相连接；所述信号采集装置采集所述参比电极与所述被测物体之间的电势差信号并将其发送至信号接收装置，所述信号采集装置和所有的所述容置体均紧固于所述被测物体上。
进一步的，所述信号采集装置包括防水箱体以及设于所述防水箱体中的第一模块组件，所述第一模块组件包括用以采集所述参比电极以及所述接地线之间电势差信号的信号采集模块、与所述信号采集模块电连接的模数转换模块、与所述模数转换模块电连接的第一数据处理模块、与所述第一数据处理模块电连接的第一通讯模块以及与所述第一通讯模块电连接的第一天线，所述模数转换模块、所述第一数据处理模块以及所述第一通讯模块均与第一电源相电连接。
进一步的，所述信号接收装置包括第二模块组件，所述第二模块组件包括用以接收所述第一天线所发送数据的第二天线、与所述第二天线电连接的第二通讯模块以及与所述第二通讯模块电连接的第二数据处理模块，所述第二通讯模块和所述第二数据处理模块均与第二电源相电连接。
进一步的，所述信号接收装置还包括与所述第二数据处理模块及所述第二电源分别电连接用以显示所述参比电极和所述被测物体之间电势差信息的屏幕。
进一步的，所述信号接收装置还包括与所述第二电源相电连接的复位开关、与所述复位开关相电连接的第一LC电路以及与所述第一LC电路相电连接用以发送复位信号的第三天线。
进一步的，所述信号采集装置还包括用以接收所述第三天线发送的复位信号的第四天线，所述第四天线与第二LC电路相电连接，所述第二LC电路与所述第一数据处理模块以及所述第一天线电连接。
进一步的，穿过所述防水箱体的导线呈弓字型平铺于所述防水箱的内壁上并通过添加了鳞片状或纤维状填料的热固性树脂或热塑性树脂密封，导线的一端位于所述防水箱体的外侧，另一端位于所述防水箱体的内侧。
进一步的，所述防水箱体上还设有保护度测量片，所述保护度测量片包括两片与所述被测物体具有相同材质的金属片，其中的一片所述金属片与所述被测物体通过导线电连接，另一片所述金属片与所述被测物体电绝缘。
进一步的，每个所述容置体中设置一支或多只所述参比电极，所述容置体呈圆柱状。
进一步的，所述参比电极为银/氯化银参比电极、锌参比电极或铜/饱和硫酸铜参比电极。
采用以上技术方案后，本发明与现有技术相比具有如下优点：
（1）本发明将参比电极直接安装至被测物体（即被保护体）表面，可实现对半浸没旋转机械装置精细结构的局部参比电位的测量，从而获得被测物体表面参比电位分布情况，尤其可提高半浸没旋转机械装置上半部分暴露于空气部分表面参比电位测量的可靠性。
（2）由于被测物体绕轴旋转无法布线，因此本发明的装置包含测量参比电位所必须的测量接地线、电位测量装置和内置电源。由于同样的原因参比电位信号无法通过有线方式传输给阴极保护操作人员，本发明的装置包含无线电传输装置。同时由于在水下无法使用无线电传输装置，本发明的装置具有数据储存功能。
（3）本发明的装置需随设备的旋转过程而浸没于水中，故本发明的信号采集装置设置防水箱体以保护内部组件。
（4）本发明的装置需测量被测物体位于空气部分的参比电位，因而在容置体中设置由海绵状吸水结构保持充液状态的盐桥-参比电极，可确保参比电极与被测物体在短时间离水后存在液相离子通道。
附图说明
附图1为本发明的多通道表面参比电位无线采集装置与被测物体相装配的额结构示意图；
附图2为附图1中A处的局部放大图；
附图3为附图1中B处的局部放大图；
附图4为附图1中C处的局部放大图；
附图5为本发明的多通道表面参比电位无线采集装置的结构示意图；
附图6为附图5中D-D方向的结构示意图；
附图7为本发明中防水箱体与导线之间配合的结构示意图；
附图8为附图7 中E-E方向的结构示意图；
附图9为本发明中信号采集装置的模块连接示意图；
附图10为本发明中信号接收装置的模块连接示意图。
其中，
1、容置体；2、参比电极；3、海绵状吸水结构；4、被测物体；5、信号采集装置；501、防水箱体；502、信号采集模块；503、模数转换模块；504、第一数据处理模块；505、第一通讯模块；506、第一天线；507、第一电源；508、第四天线；509、第二LC电路；6、信号接收装置；601、第二天线；602、第二通讯模块；603、第二数据处理模块；604、第二电源；605、屏幕；606、复位开关；607、第一LC电路；608、第三天线；7、抱箍；8、接地线；9、保护度测量片。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图10所示，一种半浸没旋转机械装置的多通道表面参比电位无线采集装置，包括多个间隔布设于被测物体4表面的容置体1，容置体1朝向被测物体4的一侧开设有孔洞，容置体1中设有参比电极2以及嵌设于参比电极2和容置体1之间的海绵状吸水结构3。所有的参比电极2通过导线与信号采集装置5相连，信号采集装置5还通过接地线8与被测物体4表面相连接，连接处采用树脂防腐层密封。信号采集装置5采集参比电极2与被测物体4之间的电势差信号并将其发送至信号接收装置6，信号采集装置5和所有的容置体1均紧固于被测物体4上，容置体1设于被测物体4不同的测量点位上。
本实施例中的容置体1以及信号采集装置5与被测物体4之间通过抱箍7固定，信号采集装置5的底部还通过紧固螺栓与被测物体4相紧固，紧固处采用树脂防腐层密封。本实施例中的容置体1呈具有内部空腔的圆柱体状。容置体1中设置海绵状吸水结构3可确保参比电极2与被测物体4在短时间离水后存在液相离子通道。参比电极2与带有屏蔽层的耐水（海水）电缆相连接，连接部位使用热固性树脂加以密封。容置体1、抱箍7及其紧固螺栓、海绵状吸水结构3使用非金属绝缘材料制造。
每个容置体1中设置一支或多只参比电极2，容置体1呈圆柱状。参比电极2为银/氯化银参比电极2、锌参比电极2或铜/饱和硫酸铜参比电极2。
信号采集装置5包括防水箱体501以及设于防水箱体501中的第一模块组件。防水箱体501用于承载并保护第一模块组件。参见附图7和附图8所示，穿过防水箱体501的导线呈弓字型平铺于防水箱的内壁上并通过添加了鳞片状或纤维状填料的热固性树脂或热塑性树脂密封，导线的一端位于防水箱体501的外侧，另一端位于防水箱体501的内侧。
为使该防水箱体501通过导线同时能长期可靠地在干湿交替的情况下防水。防水箱体501的制造方法如下：先将所需进出箱体的导线呈弓字型平铺再使用添加了鳞片状或纤维状填料的热固性树脂或热塑性树脂加以浇筑，重复上述过程可以制造出防水效果更好的多层防水箱。热固性树脂指酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、糠醛树脂或上述树脂的混合体。热塑性树脂指聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚酰胺树脂、聚四氟乙烯树脂及上述树脂的混合物。
具体的，第一模块组件包括用以采集参比电极2以及接地线8之间电势差信号的信号采集模块502、与信号采集模块502电连接的模数转换模块503、与模数转换模块503电连接的数据处理模块、与数据处理模块电连接的第一通讯模块505以及与第一通讯模块505电连接的第一天线506，模数转换模块503、数据处理模块以及第一通讯模块505均与第一电源507相电连接。本实施例中，第一电源507为电池组，电池组的容量应当满足至少一个设备检修周期的需要。
信号接收装置6包括第二模块组件，第二模块组件包括用以接收第一天线506所发送数据的第二天线601、与第二天线601电连接的第二通讯模块602以及与第二通讯模块602电连接的第二数据处理模块603，第二通讯模块602和第二数据处理模块603均与第二电源604相电连接。第二数据处理模块603及第二电源604还分别与屏幕605相电连接，屏幕605用以显示参比电极2和被测物体4之间的电势差信息。
信号接收装置6还包括与第二电源604相电连接的复位开关606、与复位开关606相电连接的第一LC电路607以及与第一LC电路607相电连接用以发送复位信号的第三天线608。信号采集装置5还包括用以接收第三天线608发送的复位信号的第四天线508，第四天线508与第二LC电路509相电连接，第二LC电路509与第一数据处理模块504以及第一天线506电连接。
参比电位实际上是参比电极2与被测量物体之间的电势差。使用导线连接两者之后其电势差可视为一模拟信号，采集上述模拟信号并将其进行模数转换之后获得数字信号（即电位数值），同时由第一数据处理模块504实现数据储存，并定时通过第一通讯模块505与天线发射出去，被信号接收装置6接收后重新转变回电压数值并显示在屏幕605上。为避免内置芯片当机后无法重启，本发明另设第三天线608、第四天线508、第一LC电路607及第二LC电路509，当发现设备当机后通过发射对应频率的无线电信号为芯片提供复位所需的高电平信号。其中发射及接收芯片指使用ZIGBEE、GSM、CDMA等协议的芯片。
为更客观的评估阴极保护效果，本发明所涉及的防水箱体501上还设有保护度测量片9，保护度测量片9包括两片与被测物体4具有相同材质的金属片，其中的一片金属片与被测物体4通过导线电连接，另一片金属片与被测物体4电绝缘。通过称量安装前后连片金属片的重量差，可计算阴极保护的保护度，从而为判断阴极保护的效果提供进一步的数据支持。
需要说明的是，本发明中的导线指普通单芯导线、漆包线、带屏蔽层的单芯信号线等，用于实现信号传输、电源充电、连接天线等功能。
运用本发明的半浸没旋转机械装置的多通道表面参比电位无线采集装置，可以直接测量被保护物的各部位在旋转的各个过程的参比电位，从而直观的反应被保护物的各个部位的阴极保护效果，为半浸没旋转机械装置的阴极保护运行提供指导。阴极保护操作人员根据本发明所获得的数据，通过改变阴极保护装置的设定参数与辅助阳极、牺牲阳极的分布进一步改善半浸没旋转机械装置的阴极保护效果，从而抑制腐蚀与氢致损伤的发生，进而延长设备使用寿命。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种半浸没旋转机械装置的多通道表面参比电位无线采集装置，其特征在于：包括多个间隔布设于被测物体表面的容置体，所述容置体朝向所述被测物体的一侧开设有孔洞，所述容置体中设有参比电极以及嵌设于所述参比电极和所述容置体之间的海绵状吸水结构，所有的所述参比电极通过导线与信号采集装置相连，所述信号采集装置还通过接地线与所述被测物体表面相连接；所述信号采集装置采集所述参比电极与所述被测物体之间的电势差信号并将其发送至信号接收装置，所述信号采集装置和所有的所述容置体均紧固于所述被测物体上。
2.根据权利要求1所述的一种半浸没旋转机械装置的多通道表面参比电位无线采集装置，其特征在于：所述信号采集装置包括防水箱体以及设于所述防水箱体中的第一模块组件，所述第一模块组件包括用以采集所述参比电极以及所述接地线之间电势差信号的信号采集模块、与所述信号采集模块电连接的模数转换模块、与所述模数转换模块电连接的第一数据处理模块、与所述第一数据处理模块电连接的第一通讯模块以及与所述第一通讯模块电连接的第一天线，所述模数转换模块、所述第一数据处理模块以及所述第一通讯模块均与第一电源相电连接。
3.根据权利要求2所述的一种半浸没旋转机械装置的多通道表面参比电位无线采集装置，其特征在于：所述信号接收装置包括第二模块组件，所述第二模块组件包括用以接收所述第一天线所发送数据的第二天线、与所述第二天线电连接的第二通讯模块以及与所述第二通讯模块电连接的第二数据处理模块，所述第二通讯模块和所述第二数据处理模块均与第二电源相电连接。
4.根据权利要求3所述的一种半浸没旋转机械装置的多通道表面参比电位无线采集装置，其特征在于：所述信号接收装置还包括与所述第二数据处理模块及所述第二电源分别电连接用以显示所述参比电极和所述被测物体之间电势差信息的屏幕。
5.根据权利要求3所述的一种半浸没旋转机械装置的多通道表面参比电位无线采集装置，其特征在于：所述信号接收装置还包括与所述第二电源相电连接的复位开关、与所述复位开关相电连接的第一LC电路以及与所述第一LC电路相电连接用以发送复位信号的第三天线。
6.根据权利要求5所述的一种半浸没旋转机械装置的多通道表面参比电位无线采集装置，其特征在于：所述信号采集装置还包括用以接收所述第三天线发送的复位信号的第四天线，所述第四天线与第二LC电路相电连接，所述第二LC电路与所述第一数据处理模块以及所述第一天线电连接。
7.根据权利要求2所述的一种半浸没旋转机械装置的多通道表面参比电位无线采集装置，其特征在于：穿过所述防水箱体的导线呈弓字型平铺于所述防水箱的内壁上并通过添加了鳞片状或纤维状填料的热固性树脂或热塑性树脂密封，导线的一端位于所述防水箱体的外侧，另一端位于所述防水箱体的内侧。
8.根据权利要求2所述的一种半浸没旋转机械装置的多通道表面参比电位无线采集装置，其特征在于：所述防水箱体上还设有保护度测量片，所述保护度测量片包括两片与所述被测物体具有相同材质的金属片，其中的一片所述金属片与所述被测物体通过导线电连接，另一片所述金属片与所述被测物体电绝缘。
9.根据权利要求1所述的一种半浸没旋转机械装置的多通道表面参比电位无线采集装置，其特征在于：每个所述容置体中设置一支或多支所述参比电极，所述容置体呈圆柱状。
10.根据权利要求9所述的一种半浸没旋转机械装置的多通道表面参比电位无线采集装置，其特征在于：所述参比电极为银/氯化银参比电极、锌参比电极或铜/饱和硫酸铜参比电极。
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