CN201587982U - 一种太阳能桥梁钢结构保护器 - Google Patents

Abstract

一种太阳能桥梁钢结构保护器，属于电化学保护技术领域。这种太阳能桥梁钢结构保护器主要包括太阳能电池板、太阳能变换器和蓄电池。太阳能变换器包括电源控制器和恒电位控制器，电源控制器电气连接蓄电池，恒电位控制器电气连接参考电极、阳极和阴极。该保护器按照外加电流阴极保护原理，保留了外加电流阴极保护中金属结构的结构特征，在桥梁所在地利用太阳能发电给蓄电池充电来提供不间断电源，从而解决了外加电流阴极保护系统中的电源问题。该保护器利用太阳能发电使用成本低兼，维护简单，便于偏远地区推广应用。

Description

一种太阳能桥梁钢结构保护器

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能桥梁钢结构保护器，属于电化学保护技术领域。

背景技术

调查发现，钢结构或者钢筋混凝土桥梁最常见、最具破坏性和损失最大的问题之一是各种钢结构过早腐蚀破坏，主要原因是钢结构受到大气，水，土壤的电化学腐蚀。钢铁材料的腐蚀老化，导致结构性能劣化、承载力下降、耐久性能降低，严重影响桥梁正常功能的发挥，缩短桥梁的使用寿命，甚至危及桥梁的安全，维修重建费用巨大。阴极保护在土壤和水中应用，至今已超过150年，防腐蚀效果早已为大量的工程实践所充分验证。对混凝土中的钢筋实施阴极保护，至今约50年。1973年，美国加利福尼亚州圣克拉蒙市以东的内华搭山区50号公路的Sly桥的桥面板首次应用阴极保护，获得成功。之后，发达国家开展了大量的钢筋混凝土结构阴极保护研究和应用。

南京水利科学研究院在2007年全国大型桥梁和水工结构防腐蚀技术研讨会的文章《国外桥梁钢筋混凝土结构的阴极保护》介绍和分析了国外钢筋混凝土大桥的阴极保护情况。

金属的腐蚀是因为表面失去电子，为防止金属腐蚀，可实施阴极保护。阴极保护是在金属表面施加持续足够的阴极电流，使其阴极极化以减小或防止腐蚀的一种电化学保护技术。阴极保护有两种方式。一是牺牲阳极阴极保护，是在被保护的金属上连接一种电极电位更负的金属或合金(称为牺牲阳极)，通过牺牲阳极的自我溶解和消耗，使被保护金属得到阴极电流。二是外加电流阴极保护的方法，大多利用了工业电网电源，经过整流提供电流实施阴极保护。

发明内容

为了克服利用工业电网电源经过整流供给直流电实施阴极保护的缺点，本实用新型提供一种太阳能桥梁钢结构保护器。该保护器利用太阳能量发电供给桥梁钢结构阴极保护，实现桥梁钢结构减小腐蚀，达到延长桥梁使用寿命的目的。

本实用新型采用的技术方案是：一种太阳能桥梁钢结构保护器，它主要包括一个太阳能电池板、一个太阳能变换器和一个蓄电池，并互相成电气连接。所述太阳能变换器包括一个电源控制器和一个恒电位控制器，并互相成电气连接；电源控制器电气连接蓄电池，恒电位控制器电气连接参考电极、阳极和阴极。

所述恒电位控制器采用参考电极电缆电气连接参考电极，恒电位控制器的正极采用阳极电缆电气连接阳极，恒电位控制器的负极采用阴极电缆电气连接阴极。

所述阴极采用桥梁钢结构，阳极采用高硅铸铁块，参考电极采用饱和铜/硫酸铜电极。

上述的太阳能桥梁钢结构保护器在被保护的桥梁附近设有太阳能电池板，并且配有太阳能电源控制器、储存太阳能电能的蓄电池，和使用太阳能电能电源供给阴极保护系统工作的恒电位控制器。

(一)太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能转换为电能，推动负载工作或送往蓄电池中存储起来。

(二)太阳能电源控制器：太阳能电源控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，控制器还应具备温度补偿的功能。

(三)蓄电池：蓄电池为铅酸电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到无光照时将储存的电能释放出来，使得防腐蚀的功能不间断。

本实用新型的有益效果是：这种太阳能桥梁钢结构保护器主要包括太阳能电池板、太阳能变换器和蓄电池。太阳能变换器包括电源控制器和恒电位控制器，电源控制器电气连接蓄电池，恒电位控制器电气连接参考电极、阳极和阴极。该保护器按照外加电流阴极保护原理，保留了外加电流阴极保护中金属结构的结构特征，在桥梁所在地利用太阳能发电给蓄电池充电来提供不间断电源，从而解决了外加电流阴极保护系统中的电源问题。该保护器利用太阳能发电使用成本低兼，维护简单，便于偏远地区推广应用。

附图说明

图1是一种太阳能桥梁钢结构保护器的工作原理框图。

图2是一种太阳能桥梁钢结构保护器的应用示意图。

图中：1、太阳能电池板，1a、太阳能，2、太阳能变换器，2a、电源控制器，2b、恒电位控制器，3、蓄电池，4、参考电极，5、阳极，6、阴极，7、参考电极电缆，8、阳极电缆，9、阴极电缆，10、桥面，10a、桥柱，11、河道。

具体实施方式

图1示出了一种太阳能桥梁钢结构保护器的工作原理框图。太阳能1a照射到太阳能电池板1，电能经太阳能变换器2处理后向保护系统供电并对蓄电池3充电。太阳能变换器2包括一个电源控制器2a和一个恒电位控制器2b，电源控制器2a电气连接蓄电池3，恒电位控制器2b电气连接参考电极4、阳极5和阴极6。恒电位控制器2b通过参考电极电缆7接收参考电极4的电信号，恒电位控制器2b的正极通过阳极电缆8电气连接阳极5，恒电位控制器2b的负极通过阴极电缆9电气连接阴极6。

图2示出了一种太阳能桥梁钢结构保护器的应用示意图。在河道11上横跨有桥面11，桥面11下设有三个桥柱10a，此桥采用钢筋水泥结构。把桥梁钢结构作为阴极6，通过阴极电缆9电气连接恒电位控制器2b的负极。阳极5采用高硅铸铁块，埋设在桥柱10a附近的地下，通过阳极电缆8电气连接恒电位控制器2b的正极。参考电极4采用饱和铜/硫酸铜电极，也埋设在桥柱10a附近的地下，通过参考电极电缆7电气连接恒电位控制器2b。太阳能电池板1、太阳能变换器2和蓄电池3设置在桥的合适位置。

某市南部风景区的北大桥1987年竣工，现在发现，由于海边海水和大气腐蚀严重，部分钢结构腐蚀严重，影响大桥的使用寿命。新建大桥所需资金不足，所以要求采用防止钢结构腐蚀方法，延长使用寿命。

安装桥梁保护器方案，使用上述的太阳能桥梁钢结构保护器组成阴极保护系统；大桥两侧空地南向山坡，架设2座太阳能电池板，在每根桥桩两侧安装2组高硅铸铁块阳极，在桥面和土壤结合部分安装4组高硅铸铁块阳极，电缆连接。但是对于桥面暴露大气的钢结构部分，还要进行涂料覆盖处理。通电后，通过饱和铜/硫酸铜电极测量，达到-980毫伏特(国家标准是比-850毫伏特更负)，通过控制器的调整，保护电流维持在8安培左右。多余电能向蓄电池充电，供给桥梁晚间照明及交通警示牌灯光使用。本方案不需要铺设电力电缆，没有污染，节省能源。

Claims (3)

1.一种太阳能桥梁钢结构保护器，它主要包括一个太阳能电池板(1)、一个太阳能变换器(2)和一个蓄电池(3)，并互相成电气连接；其特征在于：所述太阳能变换器(2)包括一个电源控制器(2a)和一个恒电位控制器(2b)，并互相成电气连接；电源控制器(2a)电气连接蓄电池(3)，恒电位控制器(2b)电气连接参考电极(4)、阳极(5)和阴极(6)。

2.据权利要求1所述的一种太阳能桥梁钢结构保护器；其特征在于：所述恒电位控制器(2b)采用参考电极电缆(7)电气连接参考电极(4)，恒电位控制器(2b)的正极采用阳极电缆(8)电气连接阳极(5)，恒电位控制器(2b)的负极采用阴极电缆(9)电气连接阴极(6)。

3.据权利要求1所述的一种太阳能桥梁钢结构保护器；其特征在于：所述阴极(6)采用桥梁钢结构，阳极(5)采用高硅铸铁块，参考电极(4)采用饱和铜/硫酸铜电极。

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