CN211036112U

CN211036112U - 利用太阳能发电实现海水设备防腐蚀的装置

Info

Publication number: CN211036112U
Application number: CN201920867976.7U
Authority: CN
Inventors: 周涛; 姚文卓; 李子超; 石顺; 刘建全; 吉慧敏; 范进宇
Original assignee: Shanghai University of Electric Power
Current assignee: Shanghai University of Electric Power; University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2019-06-10
Filing date: 2019-06-10
Publication date: 2020-07-17
Anticipated expiration: 2029-06-10

Abstract

本实用新型一种利用太阳能发电实现海水设备防腐蚀的装置，发电模块由多个光伏板组成光伏板组件，控制模块包括控制器、恒电位仪，光伏板组件连接储能模块中的蓄电池组，蓄电池组通过恒电位仪连接电化学防腐蚀模块；电化学防腐蚀模块包括阳极电极、参比电极、海水设备，参比电极置于对应的海水设备周围，控制器通过恒电位仪分别连接阳极电极、参比电极和海水设备，恒电位仪根据参比电极处传回的电位信号，控制输出合适的电位差，以保护海水设备避免腐蚀。本实用新型采用了外加电流的阴极保护技术，向能源化工、海水处理等领域工程提供了一种海水设备防腐蚀的装置，在降低防腐蚀能耗减少维护成本的同时，也减缓了腐蚀速率延长了设备寿命，有效提升了安全性。

Description

利用太阳能发电实现海水设备防腐蚀的装置

技术领域

本实用新型涉及一种海水设备防腐蚀系统，尤其是一种适用于核电站的海水冷却防腐蚀的装置。

背景技术

探索认知海洋环境是开发利用和保护海洋的先决条件。海洋环境是一种极其复杂的腐蚀环境，在这种环境中，海水本身作为一种强腐蚀介质同时波、浪、潮、流又容易对金属构件产生低频往复应力和冲击，加上海洋微生物、附着生物以及它们的代谢产物等都会对腐蚀过程产生直接或间接的加速作用。海水腐蚀主要是局部腐蚀，即从构件表面开始，在很小区域内发生的腐蚀，如电偶腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀等。此外，还有低频腐蚀疲劳、应力腐蚀及微生物腐蚀等。通常，金属构件在海洋飞溅区(指风浪、潮汐等激起的海浪、飞沫溅散到的区域)的全面腐蚀速率最高。防止海水腐蚀的措施除正确设计金属构件、合理选材外，通常有以下几种：①采用厚浆型防腐蚀涂料；②对重点部件采用耐腐蚀材料包套；③设计构件时要考虑到足够的腐蚀裕量；④根据电化学腐蚀原理，采用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法。

以核电领域为例，我国核电站多分布在沿海地区，海水作为冷却源的优点是取之不尽，用之不竭，而旦海水温度随季节变化较小。但是海水由于盐分含量高且氯离子含量高，腐蚀性很强，海水冷却系统中与海水接触的设备都必须采取必要的防腐蚀措施。从我国在运行的核电站来看，海水冷却水系统都进行了严格的防腐蚀设计。例如：①在泵、过滤器、阀门、换热器等设备的关键部位分别采用耐海水腐蚀等级高的双相不锈钢、奥氏体不锈钢、铝青铜、钛合金等材料；②在管道、阀门阀体、过滤器壳体、换热器水室等部位采用外表面涂层和橡胶衬里技术；③对于格栅、碎石过滤器、旋转滤网等部件采用牺牲阳极或外加电流的电化学保护措施。但是，过去十多年的运行经验表明，在付出了可观的成本代价的前提下，现有的防腐设计体系也并不是完美无缺的，腐蚀问题仍时有发生。例如：大亚湾核电站海水管道和凝汽器水室的腐蚀；秦山地区海水泵的冲刷腐蚀；田湾核电站海水冷却系统在调试期间也出现了严重的腐蚀问题。海水系统现有的防腐蚀设计还存在可以提升的空间。此外，在核电站周围海域还设有海洋环境监测系统，通常以设置装有海洋调查仪器的浮标、无人机、无人船、飘浮站等来实现对海域内的水文、气象、物理、化学、生物、底质的分布情况和变化进行监测。用于海洋监测的仪器设备需长时间暴露在海洋环境当中，也面临着海水腐蚀和海风侵蚀的风险。

由于以上问题的存在，需要设计一种利用太阳畿发电实现海水设备防腐蚀的装置，采用外加电流的阴极保护技术，并带有精确控制模块，在降低防腐蚀能耗减少维护成本的同时，也可有效减缓腐蚀速率并延长设备寿命，提升了安全性。

发明内容

为提高海水设备的抗腐蚀性，本实用新型是要提供一种利用太阳能发电实现海水设备防腐蚀的装置，该装置既可应用于能源化工、海水处理等领域，特别是核电领域，又可应用于需要电化学防腐蚀的其它领域。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种利用太阳能发电实现海水设备防腐蚀的装置，包括发电模块、储能模块、控制模块和电化学防腐蚀模块，所述发电模块由多个光伏板组成光伏板组件，所述控制模块包括控制器、恒电位仪，所述光伏板组件连接储能模块中的蓄电池组，所述蓄电池组通过恒电位仪连接电化学防腐蚀模块；所述电化学防腐蚀模块包括阳极电极、参比电极、海水设备，所述参比电极置于对应的海水设备周围，所述控制器通过恒电位仪分别连接阳极电极、参比电极和海水设备，所述恒电位仪根据参比电极处传回的电位信号，控制输出合适的电位差，以保护海水设备避免腐蚀。

进一步，常规状态下白天，所述光伏板组件向储能模块中的蓄电池组和电化学防腐蚀模块供能，以实现储能模块中的蓄电池组充电和电化学防腐蚀模块正常工作；夜间，所述储能模块中的蓄电池组单独向电化学防腐蚀模块供能，使电化学防腐蚀模块夜间正常工作，用于降低防腐蚀能耗，并减缓腐蚀速率。

进一步，所述光伏板组件采用集中阵列式布置，利于提高发电效率，且便于维护。

进一步，所述储能模块还包括汇流板，所述光伏板组件通过汇流板连接蓄电池组，可以实现光伏板组件有序连接并具有汇流功能，保障光伏板组件在维护时易于切断电路，当光伏板组件局部发生故障时减小断电范围。

进一步，所述控制器控制连接发电模块中的光伏板组件，可实时调整光伏板组件的姿态以确保发电效率达到最佳。

进一步，所述控制模块还包括蓄电池监测器，所述控制器通过蓄电池监测器连接储能模块中的蓄电池组，配合控制器来实现蓄电池充放电模式的转换，并确保充放电过程的稳定性，提高蓄电池寿命。

进一步，所述恒电位仪包含多组恒电位电路和对应的接口，所述恒电位仪连接多个电化学防腐蚀模块，可同时向多个不同的电化学防腐蚀模块输出不同的恒定参数，同时满足各类海水设备不同的防腐蚀保护电位的需求。

进一步，所述电化学防腐蚀模块中的阳极电极选用石墨材料。

进一步，所述电化学防腐蚀模块中的参比电极选用银电极或氯化银电极。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的利用太阳能发电实现海水设备防腐蚀的装置，由发电模块、储能模块、控制模块和电化学防腐蚀模块共四部分组成，分别用于收集和转化光能、储存电能、调控系统电路和对海水设备外加电流实现防腐的功能。其中，控制模块可通过对传入信号进行分析，从而实时对其它模块进行调控，以保证系统能够稳定高效地运行。本实用新型采用了外加电流的阴极保护技术，向能源化工、海水处理等领域工程提供了一种海水设备防腐蚀的装置，在降低防腐蚀能耗减少维护成本的同时，也减缓了腐蚀速率延长了设备寿命，有效提升了安全性。

因此，本实用新型具有易于生产制造和方便操作控制等优点。该装置既可应用于能源化工、海水处理等领域，特别是核电领域，又可应用于需要电化学防腐蚀的其它领域。

附图说明

图1是利用太阳能发电实现海水设备防腐蚀的装置系统示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的运行方式和效果更加清晰，下面结合附图对本实用新型的昼、夜两种运行模式作进一步阐述。

如图1所示，一种利用太阳能发电实现海水设备防腐蚀的装置，包括发电模块1、储能模块2、控制模块3和电化学防腐蚀模块4。

发电模块1由多个光伏板5组成光伏板组件。光伏板组件采用集中阵列式布置，利于提高发电效率，且便于维护。光伏板组件通过储能模块2中的汇流板6连接蓄电池组7，可以实现光伏板组件有序连接并具有汇流功能，保障光伏板组件在维护时易于切断电路，当光伏板组件局部发生故障时减小断电范围。控制模块3包括控制器9、蓄电池监测器8、恒电位仪10。光伏板组件连接储能模块中的蓄电池组7，蓄电池组7通过恒电位仪10连接电化学防腐蚀模块。化学防腐蚀模块4包括阳极电极11、参比电极12、海水设备13，参比电极12置于对应的海水设备13周围。控制器9通过恒电位仪10分别连接阳极电极11、参比电极12和海水设备13，恒电位仪10根据参比电极12处传回的电位信号，控制输出合适的电位差，以保护海水设备13避免腐蚀。控制器9通过蓄电池监测器8连接蓄电池组7，蓄电池监测器8通过预先设置的直充保护点电压、均充控制点电压、浮充控制点电压和过放保护终止电压参数，配合控制器9来实现蓄电池充放电模式的转换，并确保充放电过程的稳定性，提高蓄电池寿命。

昼间，由发电模块1向储能模块2和电化学防腐蚀模块4供能，以实现蓄电池组7充电和电化学防腐蚀模块4正常工作。其中，控制模块3中的控制器9通过分析预存储的当地全年光照数据，并结合光敏传感器所接收的光照信号加以修正后，可实时调整光伏板5的姿态以确保发电效率达到最佳。电能由发电模块1经导线流入汇流板6汇流后，经导线向蓄电池组7充电，同时蓄电池组7向恒电位仪10放电。恒电位仪10、阳极电极11和海水设备13构成回路，恒电位仪10根据参比电极12处传回的电位信号，控制输出合适的电位差，以保护海水设备13避免腐蚀。

夜间，发电模块1停止工作，改由储能模块2向电化学防腐蚀模块4供能，确保其正常工作。其中，控制模块3中的蓄电池监测器8通过预先设置合适的直充保护点电压、均充控制点电压、浮充控制点电压和过放保护终止电压等参数，配合控制器9来实现蓄电池组7充放电模式的转换，并确保充放电过程的稳定性，提高蓄电池寿命。

此外，控制模块3中的恒电位仪10内部包含多组恒电位电路和对应的接口，可同时向多个不同的电化学防腐蚀模块4输出不同的恒定参数，同时满足各类海水设备13不同的防腐蚀保护电位的需求。

电化学防腐蚀模块4中的阳极电极11选用石墨材料，参比电极12选用银电极或氯化银电极。

本实用新型应用于包括核电在内的能源生产领域，以及包含海水处理的化工制造领域，亦或是海洋监测等领域时，可单独使用，也可与其它防腐蚀措施配套使用，工作方式参考上述情况。

上述实施例仅用于说明本实用新型技术流程及原理，其中各部件的结构、连接方式，等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进来达到本实用新型所应体现的效果，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims

1.一种利用太阳能发电实现海水设备防腐蚀的装置，包括发电模块、储能模块、控制模块和电化学防腐蚀模块，其特征在于：所述发电模块由多个光伏板组成光伏板组件，所述控制模块包括控制器、恒电位仪，所述光伏板组件连接储能模块中的蓄电池组，所述蓄电池组通过恒电位仪连接电化学防腐蚀模块；所述电化学防腐蚀模块包括阳极电极、参比电极、海水设备，所述参比电极置于对应的海水设备周围，所述控制器通过恒电位仪分别连接阳极电极、参比电极和海水设备，所述恒电位仪根据参比电极处传回的电位信号，控制输出合适的电位差，以保护海水设备避免腐蚀；所述储能模块还包括汇流板，所述光伏板组件通过汇流板连接蓄电池组，可以实现光伏板组件有序连接并具有汇流功能，保障光伏板组件在维护时易于切断电路，当光伏板组件局部发生故障时减小断电范围；所述控制器控制连接发电模块中的光伏板组件，可实时调整光伏板组件的姿态；所述控制模块还包括蓄电池监测器，所述控制器通过蓄电池监测器连接储能模块中的蓄电池组，配合控制器来实现蓄电池充放电模式的转换，并确保充放电过程的稳定性，提高蓄电池寿命；所述恒电位仪包含多组恒电位电路和对应的接口，所述恒电位仪连接多个电化学防腐蚀模块，可同时向多个不同的电化学防腐蚀模块输出不同的恒定参数，同时满足各类海水设备不同的防腐蚀保护电位的需求。

2.根据权利要求1所述的利用太阳能发电实现海水设备防腐蚀的装置，其特征在于：常规状态下白天，所述光伏板组件向储能模块中的蓄电池组和电化学防腐蚀模块供能，以实现储能模块中的蓄电池组充电和电化学防腐蚀模块正常工作；夜间，所述储能模块中的蓄电池组单独向电化学防腐蚀模块供能，使电化学防腐蚀模块夜间正常工作，用于降低防腐蚀能耗，并减缓腐蚀速率。

3.根据权利要求1所述的利用太阳能发电实现海水设备防腐蚀的装置，其特征在于：所述光伏板组件采用集中阵列式布置，利于提高发电效率，且便于维护。

4.根据权利要求1所述的利用太阳能发电实现海水设备防腐蚀的装置，其特征在于：所述电化学防腐蚀模块中的阳极电极选用石墨材料。

5.根据权利要求1所述的利用太阳能发电实现海水设备防腐蚀的装置，其特征在于：所述电化学防腐蚀模块中的参比电极选用银电极或氯化银电极。