CN211497794U - 列车沿线管道的牺牲阳极保护系统模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提出一种列车沿线管道的牺牲阳极保护系统模拟装置，其特征在于，包括：试验箱；土壤模拟液，装于试验箱一侧，用于模拟列车沿线管道所处的土壤环境；填料模拟液，装于试验箱另一侧，用于模拟列车沿线管道的牺牲阳极的填料包，并跟土壤模拟液接触；金属管道试样，用于模拟所述列车沿线管道，浸于所述土壤模拟液中；牺牲阳极试样，用于模拟所述列车沿线管道的牺牲阳极，浸于所述填料模拟液中；电源，分别与所述金属管道试样、牺牲阳极试样连接，用于模拟列车运行时通过轨道泄露至地下的杂散电流。

Description

列车沿线管道的牺牲阳极保护系统模拟装置

技术领域

本实用新型涉及牺牲阳极技术领域，特别是涉及一种列车沿线管道的牺牲阳极保护系统模拟装置。

背景技术

金属管道如埋地钢质管道长埋于地下会被地下水中的氯盐、硫酸盐和高湿度富氧空气腐蚀，为了保护埋地管道免于腐蚀，通常使用牺牲阳极保护系统，即让管道外接更为活泼的金属物(即牺牲阳极)的方式进行保护，使得环境对金属管道的腐蚀表现为对牺牲阳极的腐蚀。牺牲阳极可以有效保护金属管道不被腐蚀，但是，一旦牺牲阳极被腐蚀消失后，金属管道便因此失去保护。因此实际工程需要预测牺牲阳极保护系统的使用寿命以便及时更换牺牲阳极保护系统。

根据地铁、高铁等开通城市的工程经验表明，地铁、高铁等轨道现场的金属管道的实际使用寿命跟预测使用寿命往往有较大差异，这是因为地铁、高铁等列车运行时，会通过轨道泄露电流到地下而产生杂散电流，尤其地铁轨道现场的金属管道，由于杂散电流的干扰，牺牲阳极的实际使用寿命只有理论使用寿命的25-30％。

因此有必要监控牺牲阳极的实际使用寿命受杂散电流干扰的影响，但是在地铁、高铁等列车运行时，列车沿线管道的牺牲阳极的质量消耗状况也不容易实现实时监控。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种管道牺牲阳极保护系统的模拟装置。

一种列车沿线管道的牺牲阳极保护系统模拟装置，包括：

试验箱；

土壤模拟液，装于试验箱一侧，用于模拟列车沿线管道所处的土壤环境；

填料模拟液，装于试验箱另一侧，用于模拟列车沿线管道的牺牲阳极的填料包，并跟土壤模拟液接触；

金属管道试样，用于模拟所述列车沿线管道，浸于所述土壤模拟液中；

牺牲阳极试样，用于模拟所述列车沿线管道的牺牲阳极，浸于所述填料模拟液中；

电源，分别与所述金属管道试样、牺牲阳极试样连接，用于模拟列车运行时通过轨道泄露至列车沿线管道的杂散电流。

上述管道牺牲阳极保护系统的模拟装置，模拟列车轨道现场的土壤环境、列车沿线管道及其牺牲阳极，还能模拟列车运行时通过轨道泄露至列车沿线管道的杂散电流，该模拟装置方便实时监测金属管道试样受杂散电流干扰时，牺牲阳极的质量消耗状况，以便评价现场牺牲阳极的质量消耗状况，不需要去现场监控列车沿线管道受杂散电流干扰时牺牲阳极的质量消耗状况，提高了便利性和安全性。

在其中一个实施例中，所述填料模拟液采用膨润土溶液。

在其中一个实施例中，还包括开关；所述电源包括双极性电源和信号发生器；所述金属管道试样通过所述开关与所述双极性电源连接；

所述开关用于在闭合时连通所述双极性电源与金属管道试样；所述信号发生器用于调节双极性电源的输出电压，使金属管道试样与土壤模拟液之间的对地电位和列车沿线管道的对地电位相同，实现所述杂散电流的模拟。

在其中一个实施例中，还包括：第一参比电极、第二参比电极、第一电压表以及第二电压表；

所述第一参比电极浸于所述土壤模拟液中，通过所述第一电压表与所述金属管道试样连接；所述第一参比电极和所述第一电压表用于测量所述金属管道试样的对地电位；所述第二参比电极浸于所述填料模拟液中，通过所述第二电压表与所述牺牲阳极试样连接；用于测量所述牺牲阳极试样的对地电位。

在其中一个实施例中，还包括：辅助电阻、第三电压表、第四电压表；

所述第三电压表与所述电源并联，用于检测模拟的杂散电流；

所述金属管道试样与牺牲阳极试样之间串联有所述辅助电阻，所述第四电压表与所述辅助电阻并联，所述第四电压表和所述辅助电阻用于检测牺牲阳极试样的输出电流。

在其中一个实施例中，所述牺牲阳极试样为镁合金试样，所述金属管道试样为钢管试样。

在其中一个实施例中，所述牺牲阳极试样和所述金属管道试样采用环氧树脂封装。

在其中一个实施例中，所述第一参比电极为饱和硫酸铜参比电极，所述第二参比电极为饱和甘汞电极。

在其中一个实施例中，所述开关与所述金属管道试样采用导线连接，所述辅助电阻与所述牺牲阳极试样之间采用导线连接，所述第三电压表与所述电源之间采用BNC线缆连接，所述第四电压表与所述辅助电阻之间采用BNC线缆连接。

在其中一个实施例中，还包括电子秤，所述试验箱放在所述电子秤上；所述电子秤用于观察所述牺牲阳极试样在杂散电流作用下的质量消耗情况。

附图说明

图1为一个实施例中的列车沿线管道牺牲阳极保护系统的模拟装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1为一个实施例中一种列车沿线管道的牺牲阳极保护系统模拟装置。列车沿线管道具体可以是高铁沿线管道或地铁沿线管道等。如图1所示，该列车沿线管道的牺牲阳极保护系统模拟装置包括：试验箱10、填料模拟液20、土壤模拟液30、金属管道试样40、牺牲阳极试样50和电源80。填料模拟液20装于试验箱一侧，用于模拟列车沿线管道的牺牲阳极的填料包，土壤模拟液30用于模拟列车沿线管道所处的土壤环境，装于试验箱10另一侧，并跟填料模拟液20接触；金属管道试样40用于模拟所述列车沿线管道，浸于所述土壤模拟液30中；牺牲阳极试样50用于模拟所述列车沿线管道的牺牲阳极，浸于所述填料模拟液20中；电源80分别与所述金属管道试样40、牺牲阳极试样50连接，用于提供模拟列车运行时通过轨道泄露至列车沿线管道的杂散电流。所述列车沿线管道至少部分跟土壤接触。填料包中含有富养空气、水等导电物质，用于提高杂散电流或土壤对牺牲阳极腐蚀的概率，更进一步地保护列车沿线管道。

具体地该列车沿线管道的牺牲阳极保护系统模拟装置还包括电子秤，所述试验箱10放在所述电子秤上；所述电子秤用于观察所述牺牲阳极试样50在杂散电流作用下的质量消耗情况。

具体地，金属管道试样40浸于所述土壤模拟液30中的深度与列车沿线管道在土壤中的深度相同，牺牲阳极试样50浸入填料模拟液20的程度与相应的现场牺牲阳极与填料包的接触程度相同。所述牺牲阳极试样50可为但不限于镁合金试样，也可以为其他活性金属试样，所述牺牲阳极试样50跟列车沿线管道的牺牲阳极材质相同。所述金属管道试样40可为钢管试样，所述金属管道试样40与列车沿线管道的材质相同。如此，可以尽量保证模拟装置与现场管道系统相同，使得列车沿线管道受杂散电流干扰时其牺牲阳极的使用情况(主要是质量消耗情况)与模拟装置中的金属管道试样40受杂散电流干扰时的牺牲阳极试样50的使用情况相同或者接近。

具体地，所述牺牲阳极试样50和所述金属管道试样40采用环氧树脂封装。试验箱10可以采用塑料试验箱，材质可以是透明的，有利用观察牺牲阳极试样50的消耗情况。具体地，填料模拟液20可以是膨润土溶液，土壤模拟溶液30和膨润土溶液浓度均高于预设值，土壤模拟溶液30和膨润土溶液浓度很高，流动性很小，它们可以依靠自然接触实现电联通。

在其中一个实施例中，请参阅图1，该列车沿线管道的牺牲阳极保护系统模拟装置还包括开关90，所述电源80包括双极性电源和信号发生器；所述金属管道试样40通过所述开关90与所述双极性电源连接，所述开关90用于在闭合时连通所述双极性电源与金属管道试样40；所述信号发生器用于调节双极性电源的输出电压，使金属管道试样40与土壤模拟液30之间的对地电位之间的电位跟列车沿线管道的对地电位相同，实现所述杂散电流的模拟。具体地，电源80可以是高速双极性直流电源。

在其中一个实施例中，请参阅图1，该列车沿线管道的牺牲阳极保护系统模拟装置还包括第一参比电极60、第二参比电极70、第一电压表110以及第二电压表120。所述第一参比电极60浸于所述土壤模拟液中，通过所述第一电压表110与所述金属管道试样40连接；所述第一参比电极60和所述第一电压表110用于测量所述金属管道试样40的对地电位；所述第二参比电极70浸于所述填料模拟液中，通过所述第二电压表120与所述牺牲阳极试样50连接；用于测量所述牺牲阳极试样50的对地电位。信号发生器不仅用于金属管道试样40与土壤模拟液30之间的对地电位，还用于调节第一参比电极60与土壤模拟液30之间的对地电位。因为金属管道试样40位于土壤模拟液30中时，电位可能不稳定，参比电极的电势稳定和重现性好，故可以通过检测第一参比电极60的电位来实现金属管道试样40电位的检测。具体地，第一参比电极60为饱和硫酸铜参比电极，第二参比电极70为饱和甘汞电极。

在其中一个实施例中，请参阅图1，该列车沿线管道的牺牲阳极保护系统模拟装置还包括：辅助电阻100、第三电压表130以及第四电压表140；第三电压表130与电源80并联，所述金属管道试样40与牺牲阳极试样50之间串联有所述辅助电阻100，所述第四电压表140与所述辅助电阻100并联。所述第三电压表130用于检测杂散电流；所述第四电压表140和所述辅助电阻100用于检测牺牲阳极试样50的输出电流，其中有杂散电流时牺牲阳极试样50的输出电流大于无杂散电流时牺牲阳极试样50的输出电流。牺牲阳极试样50提供的保护电流经过辅助电阻100。通过第四电压表140记录辅助电阻100的跨阻电压，从而计算输出电流及其电量。

具体地，所述开关90与所述金属管道试样40采用导线连接，所述辅助电阻100与所述牺牲阳极试样50之间采用导线连接，第一电压表110与开关90之间采用BNC线缆连接，第二电压表120与辅助电阻100之间采用BNC线缆连接，所述第三电压表130与所述电源80之间采用BNC线缆连接，所述第四电压表140与所述辅助电阻100之间采用BNC(Bayonet NutConnector，卡扣配合型连接器)线缆连接，BNC线缆与卡扣配合型连接器的接口匹配。

在一个具体实施例中，金属管道试样40为钢质埋地管道试样，牺牲阳极试样50为镁合金试样，第一参比电极60是饱和硫酸铜参比电极。利用饱和硫酸铜参比电极和第一电压表110，通过伏安法测得钢质埋地管道试样对土壤模拟溶液30的对地电位，该电位相当于现场钢质埋地管道的管地电位。利用第一电压表110监测管地电位信号，通过调节信号发生器中杂散电流信号，使第一电压表110监测到的对地电位信号与列车沿线管道的对地电位信号相近，钢质埋地管道试样和镁合金试样之间产生的电场即视为工程现场的杂散电流场。

上述管道牺牲阳极保护系统的模拟装置，模拟列车沿线现场的土壤环境、列车沿线管道及其牺牲阳极，还能模拟列车运行时通过轨道泄露至地下的杂散电流，该模拟装置大大方便实时监测金属管道试样30受杂散电流干扰时，牺牲阳极试样的质量消耗状况，以便评价现场牺牲阳极的质量消耗状况，不需要去现场监控列车沿线管道受杂散电流干扰时其牺牲阳极的质量消耗状况，提高了便利性和安全性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种列车沿线管道的牺牲阳极保护系统模拟装置，其特征在于，包括：

试验箱；

土壤模拟液，装于试验箱一侧，用于模拟列车沿线管道所处的土壤环境；

填料模拟液，装于试验箱另一侧，用于模拟列车沿线管道的牺牲阳极的填料包，并跟土壤模拟液接触；

金属管道试样，用于模拟所述列车沿线管道，浸于所述土壤模拟液中；

牺牲阳极试样，用于模拟所述列车沿线管道的牺牲阳极，浸于所述填料模拟液中；

电源，分别与所述金属管道试样、牺牲阳极试样连接，用于模拟列车运行时通过轨道泄露至列车沿线管道的杂散电流。

2.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述填料模拟液采用膨润土溶液。

3.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，还包括开关；所述电源包括双极性电源和信号发生器；所述金属管道试样通过所述开关与所述双极性电源连接；

所述开关用于在闭合时连通所述双极性电源与金属管道试样；所述信号发生器用于调节双极性电源的输出电压，使金属管道试样与土壤模拟液之间的对地电位和列车沿线管道的对地电位相同，实现所述杂散电流的模拟。

4.根据权利要求3所述的模拟装置，其特征在于，还包括：第一参比电极、第二参比电极、第一电压表以及第二电压表；

所述第一参比电极浸于所述土壤模拟液中，通过所述第一电压表与所述金属管道试样连接；所述第一参比电极和所述第一电压表用于测量所述金属管道试样的对地电位；所述第二参比电极浸于所述填料模拟液中，通过所述第二电压表与所述牺牲阳极试样连接；用于测量所述牺牲阳极试样的对地电位。

5.根据权利要求4所述的模拟装置，其特征在于，还包括：辅助电阻、第三电压表、第四电压表；

所述第三电压表与所述电源并联，用于检测模拟的杂散电流；

所述金属管道试样与牺牲阳极试样之间串联有所述辅助电阻，所述第四电压表与所述辅助电阻并联，所述第四电压表和所述辅助电阻用于检测牺牲阳极试样的输出电流。

6.根据权利要求1-5任一项所述的模拟装置，其特征在于，所述牺牲阳极试样为镁合金试样，所述金属管道试样为钢管试样。

7.根据权利要求6所述的模拟装置，其特征在于，所述牺牲阳极试样和所述金属管道试样采用环氧树脂封装。

8.根据权利要求4所述的模拟装置，其特征在于，所述第一参比电极为饱和硫酸铜参比电极，所述第二参比电极为饱和甘汞电极。

9.根据权利要求5所述的模拟装置，其特征在于，所述开关与所述金属管道试样采用导线连接，所述辅助电阻与所述牺牲阳极试样之间采用导线连接，所述第三电压表与所述电源之间采用BNC线缆连接，所述第四电压表与所述辅助电阻之间采用BNC线缆连接。

10.根据权利要求1-5任一项所述的模拟装置，其特征在于，还包括电子秤，所述试验箱放在所述电子秤上；所述电子秤用于观察所述牺牲阳极试样在杂散电流作用下的质量消耗情况。

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