CN216107221U - 用于监测牺牲阳极运行状态的连接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于监测牺牲阳极运行状态的连接装置，包括监测用连接装置和绝缘连接装置，监测用连接装置的监测盒内设置有发生电流采集器、参比电极组、接线端子、绝缘套及螺栓组合、接线排和电阻率探头，将发生电流采集器、电阻率探头、参比电极组、接线端子和绝缘套及螺栓组合的电缆通过接线排与输出电缆电连接，输出电缆从监测盒上的防水电缆锁头引出；将牺牲阳极两个焊脚分别与监测盒的底板和绝缘连接装置的底板焊接连接形成组合体，组合体吊至被保护钢结构焊接安装。

Description

用于监测牺牲阳极运行状态的连接装置

技术领域

本实用新型属于阴极保护装置技术领域，具体涉及一种用于监测牺牲阳极运行状态的连接装置。

背景技术

牺牲阳极作为一种有效的防腐措施广泛应用于水环境中钢结构腐蚀防护，如码头钢管桩、海上风电单桩基础、桥梁桩基等的防腐。然而，牺牲阳极在水环境中服役时，受到环境作用等因素的影响，如淤泥掩埋、海生物覆盖、水质变化、水流冲刷等，会使得牺牲阳极出现异常消耗、不均匀溶解或钝化逆转等现象，导致工作性能下降，造成钢结构保护不足。为保障牺牲阳极系统正常运行，在其服役期通常会定期进行维护检测。传统方法通常采用人工定期检查，难以实时在线监测牺牲阳极的运行状态，可能造成预警和故障处理不及时。目前的牺牲阳极监测技术(如中国专利CN101148768A、CN101376982A、CN111155099A公开的技术方案)主要监测牺牲阳极发生电流，且需对牺牲阳极进行适当的加工改造，如截断阳极钢芯加装绝缘法兰、在钢芯外侧加装密封霍尔传感器等。不同工程所用牺牲阳极的规格尺寸和钢芯不尽相同，针对不同规格的阳极，加工改造也需适当调整，如加装不同直径的法兰、制作不同内径或规格尺寸的霍尔传感器等，不利于标准化和规模化生产。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于监测牺牲阳极运行状态的连接装置。在无需对牺牲阳极加工改造的基础上，实现牺牲阳极运行状态的全面监测，以保障牺牲阳极的保护年限和效果。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种用于监测牺牲阳极运行状态的连接装置，包括监测用连接装置和绝缘连接装置；

监测用连接装置(C)包括监测盒，监测盒包括底板(C-1)、侧板(C-5)和盖板(C-6)，监测盒的底板(C-1)要超出监测盒盒体一部分，为焊接安装牺牲阳极的焊脚提供安装空间；在监测盒的底板(C-1)底部依次设置绝缘垫板(C-2)和过渡板(C-3)，在过渡板(C-3)上设有绝缘套及螺栓组合(C-11)用于将绝缘垫板(C-2)、过渡板(C-3)和底板(C-1)紧固在一起，过渡板(C-3)底面焊有焊脚(C-4)，用于将监测用连接装置(C)通过焊脚(C-4)焊接固定在被保护钢结构上；

在监测盒内的底板(C-1)上设置有发生电流采集器(a)、参比电极组(d)和接线排(b)，在监测盒内的盖板(C-6)上设置有电阻率探头(c)，在监测盒内的侧板(C-5)上设置有防水电缆锁头(C-8)和接线端子(C-10)；

所述接线端子(C-10)和其中一个绝缘套及螺栓组合(C-11)分别电连接至发生电流采集器(a)的输入端，发生电流采集器(a)的输出端电连接至接线排(b)，所述电阻率探头(c)电连接至接线排(b)，所述参比电极组(d)电连接至接线排(b)，另一个绝缘套及螺栓组合(C-11)电连接至接线排(b)，接线排(b)上的接线端再分别一一连接对应的输出电缆(C-9)，所有输出电缆(C-9)汇集后从监测盒侧板(C-5)上的防水电缆锁头(C-8)引出监测盒，在监测盒内填充密封材料用于防水密封；

所述绝缘连接装置(D)包括依次叠放的底板(D-3)、绝缘垫板(D-1)、过渡板(D-2)，过渡板(D-2)上设置绝缘套及螺栓组合(D-5)，通过绝缘套及螺栓组合(D-5)将底板(D-3)、绝缘垫板(D-1)和过渡板(D-2)连接在一起，过渡板(D-2)底面设置有焊脚(D-4)，用于通过焊脚(D-4)焊接固定在被保护钢结构上；

将牺牲阳极两个焊脚(A-3)分别与监测盒的底板(C-1)和绝缘连接装置(D)的底板(D-3)焊接连接形成组合体，组合体吊至被保护钢结构的相应位置焊接安装，然后将输出电缆(C-9)引至监测仪器设备采集数据，同时基于无线或有线网络将数据传输至监控中心计算机。

在上述技术方案中，监测用连接装置的绝缘垫板和绝缘连接装置(D)的绝缘垫板采用聚四氟乙烯、尼龙、ABS塑料或聚甲醛树脂。

在上述技术方案中，发生电流采集器包括发生电流采集器基座(a-4)、以及设置在该基座上的电流信号输入接线端子(a-1)、采样电阻(a-2)和采集信号输出接线端子(a-3)，其中，所述电流信号输入接线端子(a-1)的数量为两个，分别连接在采样电阻(a-2)的两端，采集信号输出接线端子(a-3)的数量为两个，也分别连接在采样电阻(a-2)的两端；电流信号输入接线端子(a-1)与监测用连接装置的过渡板(C-3)上的绝缘套及螺栓组合(C-11)和监测盒上的接线端子(C-10)电连接，采集信号输出接线端子(a-3)通过接线排(b)与输出电缆(C-9)电连接；牺牲阳极发生电流流经电流信号输入接线端子(a-1)和采样电阻(a-2)，采集采样电阻(a-2)两端电压，由于采样电阻(a-2)的电阻已知，便可获得牺牲阳极的发生电流。

在上述技术方案中，电阻率探头(c)包括设置在基座(c-2)上的多个按等间距直线排列的耐海水不锈钢电极(c-1)，以及与耐海水不锈钢电极(c-1)电连接并引出的探头电缆(c-3)。

在上述技术方案中，参比电极组(d)包括设置在基座(d-3)上的银/氯化银参比电极(d-1)和高纯锌参比电极(d-2)，以及与参比电极连接并引出的参比电极组电缆(d-4)。采用银/氯化银参比电极和高纯锌参比电极共同监测被保护钢结构电位，然后用银/氯化银参比电极监测数据对高纯锌参比电极监测数据进行修正，使高纯锌参比电极数据更精确，待银/氯化银参比电极先达到寿命终点后，继续使用高纯锌参比电极长期较准确的实时在线监测被保护钢结构电位。

在上述技术方案中，监控中心计算机根据监测仪器设备采集的数据，对牺牲阳极发生电流、被保护钢结构电位和环境介质电阻率进行实时监测。

本实用新型的优点和有益效果为：

(1)本实用新型安装和更换方式简单、操作便捷、实施方便、生产制造简便，无需对牺牲阳极加工改造，仅需通过焊接安装即可实现普通市售牺牲阳极运行状态的全面监测，适合标准化生产和大规模使用。

(2)本实用新型监测功能全面，可实现牺牲阳极发生电流、被保护钢结构电位、环境介质电阻率的实时在线监测，有助于及时全面掌握牺牲阳极的运行状态，以便及时采取处理措施，对于确保牺牲阳极正常运行有着重要意义。

(3)本实用新型适用领域和应用环境广泛，可用于需安装牺牲阳极的基础设施或装备，如港口码头、跨海大桥、储罐、海底管道、海底钢壳隧道、海洋平台等；除用于水环境中牺牲阳极外，还可供海泥环境、油气储运环境等的牺牲阳极使用。

附图说明

图1为被保护钢结构的牺牲阳极安装结构示意图。图1中，A为牺牲阳极、A-1为牺牲阳极本体、A-2为牺牲阳极钢芯、A-3为牺牲阳极焊脚，B为被保护钢结构。

图2为被保护钢结构的牺牲阳极及监测牺牲阳极运行状态的连接装置的安装结构示意图。图2中，C为监测用连接装置，D为绝缘连接装置。

图3-1和图3-2分别为监测用连接装置的侧视图和主视图。图3-1和图3-2中，C-1为底板、C-2为绝缘垫板、C-3为过渡板、C-4为焊脚、C-5为侧板、C-6为盖板、C-7为盖板螺栓组件、C-8为防水电缆锁头、C-9为输出电缆、C-10为接线端子、C-11为绝缘套及螺栓组合、C-12为密封材料，a为发生电流采集器，b为接线排，c为电阻率探头，d为参比电极组。

图4为发生电流采集器结构示意图。图4中，a-1为电流信号输入接线端子，a-2为电流采集模块，a-3为采集信号输出接线端子，a-4为基座。

图5-1和图5-2分别为电阻率探头的俯视图和主视图。图5-1和图5-2中，c-1为耐蚀电极，c-2为基座，c-3为电阻率探头电缆。

图6-1和图6-2分别为参比电极组的俯视图和主视图。图6-1和图6-2中，d-1为高精度参比电极，d-2为长寿命参比电极，d-3为参比电极组基座，d-4为参比电极组电缆。

图7为绝缘连接装置结构示意图。图7中，D-1为绝缘垫板，D-2为过渡板，D-3为底板，D-4为焊脚，D-5为绝缘套及螺栓组合。

对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例一

参考图1，为被保护钢结构的牺牲阳极安装结构示意图，其包括被保护钢结构B和牺牲阳极A，牺牲阳极A由牺牲阳极本体A-1、牺牲阳极钢芯A-2和牺牲阳极焊脚A-3构成，牺牲阳极A通过牺牲阳极焊脚A-3焊接固定在被保护钢结构B上。

本实用新型提供一种用于监测上述牺牲阳极的监测牺牲阳极运行状态的连接装置，该装置无需对牺牲阳极加工改造，仅需通过焊接安装即可实现上述牺牲阳极运行状态的全面实时在线监测，包括牺牲阳极发生电流、被保护钢结构电位和环境介质电阻率。

下面结合具体实施例说明本实用新型的监测牺牲阳极运行状态的多功能连接装置的技术方案。

参见图2，牺牲阳极A的两个焊脚A-3分别与监测用连接装置C和绝缘连接装置D焊接连接，然后监测用连接装置C和绝缘连接装置D与被保护钢结构B焊接连接。

参见图3-1和图3-2，监测用连接装置C包括监测盒，监测盒包括底板C-1、侧板C-5和盖板C-6，底板C-1和侧板C-5焊接，盖板C-6通过盖板螺栓组件C-7与侧板C-5连接固定；监测盒的底板C-1要超出监测盒盒体一部分，为安装(焊接)牺牲阳极的焊脚A-3提供安装空间；在监测盒的底板C-1底部依次设置绝缘垫板C-2和过渡板C-3(即绝缘垫板C-2置于过渡板C-3和底板C-1之间)，在过渡板C-3上设有绝缘套及螺栓组合C-11用于将绝缘垫板C-2、过渡板C-3和底板C-1紧固在一起(即过渡板C-3上焊接螺栓，螺栓上套装绝缘套，再安装螺母将底板C-1、缘垫板C-2和过渡板C-3压合在一起，这样底板C-1和过渡板C-3之间是绝缘的)，过渡板C-3底面焊有焊脚C-4，监测用连接装置C通过焊脚C-4焊接固定在被保护钢结构B上。

在监测盒内的底板C-1上设置有发生电流采集器a、参比电极组d和接线排b，在监测盒内的盖板C-6上设置有电阻率探头c，在监测盒内的侧板C-5上设置有防水电缆锁头C-8和接线端子C-10，接线端子C-10和监测盒的侧板C-5导电连接，进而接线端子C-10和底板C-1导电，进而当牺牲阳极A的两个焊脚A-3焊接在底板C-1上后，牺牲阳极A与接线端子C-10导电。

所述接线端子C-10和其中一个绝缘套及螺栓组合C-11分别电连接至发生电流采集器a的输入端，发生电流采集器a的输出端电连接至接线排b，所述电阻率探头c电连接至接线排b，所述参比电极组d电连接至接线排b，另一个绝缘套及螺栓组合C-11电连接至接线排b，接线排b上的接线端再分别一一连接对应的输出电缆C-9，所有输出电缆C-9汇集后从监测盒侧板C-5上的防水电缆锁头C-8引出监测盒。在监测盒内填充密封材料C-12用于防水密封。

实施例二

进一步的说，参见图4，所述发生电流采集器a包括发生电流采集器基座a-4、以及设置在该基座a-4上的电流信号输入接线端子a-1、采样电阻a-2和采集信号输出接线端子a-3，其中，所述电流信号输入接线端子a-1的数量为两个，分别连接在采样电阻a-2的两端，采集信号输出接线端子a-3的数量为两个，也分别连接在采样电阻a-2的两端；两个电流信号输入接线端子a-1分别与绝缘套及螺栓组合C-11和监测盒侧板上的接线端子C-10一一对应电连接(进而使牺牲阳极A、监测盒的底板C-1、监测盒的侧板C-5、接线端子C-10、发生电流采集器a的其中一个电流信号输入接线端子a-1依次电连接，发生电流采集器a的另一个电流信号输入接线端子a-1与绝缘套及螺栓组合C-11、过渡板C-3、被保护钢结构B依次电连接)，两个采集信号输出接线端子a-3通过接线排b与输出电缆C-9电连接；牺牲阳极发生的电流流经电流信号输入接线端子a-1和采样电阻a-2，采集采样电阻a-2两端电压(即采集采样电阻a-2两端的信号输出接线端子a-3之间的电压)，由于采样电阻a-2的电阻已知，便可获得牺牲阳极的发生电流。

实施例三

进一步的说，参见图5-1和5-2，所述电阻率探头c包括设置在基座c-2上的4个按等间距直线排列的耐海水不锈钢电极c-1，以及与耐海水不锈钢电极c-1电连接并引出的探头电缆c-3。

参见图6-1和6-2，参比电极组d包括设置在基座d-3上的银/氯化银参比电极d-1和高纯锌参比电极d-2，以及与参比电极连接并引出的参比电极组电缆d-4。采用银/氯化银参比电极d-1和高纯锌参比电极d-2共同监测被保护钢结构电位，然后用银/氯化银参比电极d-1监测数据对高纯锌参比电极d-2监测数据进行修正，使高纯锌参比电极d-2数据更精确，待银/氯化银参比电极d-1先达到寿命终点后，继续使用高纯锌参比电极d-2长期较准确的实时在线监测被保护钢结构电位。

实施例四

进一步的说，参见图7，所述绝缘连接装置D包括依次叠放的底板D-3、绝缘垫板D-1、过渡板D-2，过渡板D-2上表面设置绝缘套及螺栓组合D-5，通过绝缘套及螺栓组合D-5将底板D-3、绝缘垫板D-1和过渡板D-2连接在一起，过渡板D-2底面设置有焊脚D-4，通过焊脚D-4焊接固定在被保护钢结构上。

牺牲阳极两个焊脚A-3分别与监测盒的底板C-1和绝缘连接装置D的底板D-3焊接连接形成组合体，组合体吊至被保护钢结构B的相应位置焊接安装(即通过焊脚D-4和焊脚C-4与被保护钢结构B焊接)，然后将输出电缆C-9引至监测仪器设备采集数据，同时基于无线或有线网络将数据传输至监控中心计算机。通过监控中心计算机的监测及评估软件，可对牺牲阳极运行状态进行实时在线监测、评估及预警。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于监测牺牲阳极运行状态的连接装置，其特征在于：包括监测用连接装置和绝缘连接装置；

监测用连接装置(C)包括监测盒，监测盒包括底板(C-1)、侧板(C-5)和盖板(C-6)，监测盒的底板(C-1)要超出监测盒盒体一部分，为焊接安装牺牲阳极的焊脚提供安装空间；在监测盒的底板(C-1)底部依次设置绝缘垫板(C-2)和过渡板(C-3)，在过渡板(C-3)上设有绝缘套及螺栓组合(C-11)用于将绝缘垫板(C-2)、过渡板(C-3)和底板(C-1)紧固在一起，过渡板(C-3)底面焊有焊脚(C-4)，用于将监测用连接装置(C)通过焊脚(C-4)焊接固定在被保护钢结构上；

在监测盒内的底板(C-1)上设置有发生电流采集器(a)、参比电极组(d)和接线排(b)，在监测盒内的盖板(C-6)上设置有电阻率探头(c)，在监测盒内的侧板(C-5)上设置有防水电缆锁头(C-8)和接线端子(C-10)；

所述接线端子(C-10)和其中一个绝缘套及螺栓组合(C-11)分别电连接至发生电流采集器(a)的输入端，发生电流采集器(a)的输出端电连接至接线排(b)，所述电阻率探头(c)电连接至接线排(b)，所述参比电极组(d)电连接至接线排(b)，另一个绝缘套及螺栓组合(C-11)电连接至接线排(b)，接线排(b)上的接线端再分别一一连接对应的输出电缆(C-9)，所有输出电缆(C-9)汇集后从监测盒侧板(C-5)上的防水电缆锁头(C-8)引出监测盒，在监测盒内填充密封材料用于防水密封；

所述绝缘连接装置(D)包括依次叠放的第二底板(D-3)、第二绝缘垫板(D-1)、第二过渡板(D-2)，第二过渡板(D-2)上设置第二绝缘套及螺栓组合(D-5)，通过第二绝缘套及螺栓组合(D-5)将第二底板(D-3)、第二绝缘垫板(D-1)和第二过渡板(D-2)连接在一起，第二过渡板(D-2)底面设置有第二焊脚(D-4)，用于通过第二焊脚(D-4)焊接固定在被保护钢结构上；

将牺牲阳极两个焊脚分别与监测盒的底板(C-1)和绝缘连接装置(D)的第二底板(D-3)焊接连接形成组合体。

2.根据权利要求1所述的用于监测牺牲阳极运行状态的连接装置，其特征在于：监测用连接装置的绝缘垫板和绝缘连接装置(D)的绝缘垫板采用聚四氟乙烯、尼龙、ABS塑料或聚甲醛树脂。

3.根据权利要求1所述的用于监测牺牲阳极运行状态的连接装置，其特征在于：发生电流采集器包括发生电流采集器基座(a-4)、以及设置在该基座上的电流信号输入接线端子(a-1)、采样电阻(a-2)和采集信号输出接线端子(a-3)，其中，所述电流信号输入接线端子(a-1)的数量为两个，分别连接在采样电阻(a-2)的两端，采集信号输出接线端子(a-3)的数量为两个，也分别连接在采样电阻(a-2)的两端；电流信号输入接线端子(a-1)与监测用连接装置的过渡板(C-3)上的绝缘套及螺栓组合(C-11)和监测盒上的接线端子(C-10)电连接，采集信号输出接线端子(a-3)通过接线排(b)与输出电缆(C-9)电连接。

4.根据权利要求1所述的用于监测牺牲阳极运行状态的连接装置，其特征在于：电阻率探头(c)包括设置在第二基座(c-2)上的多个按等间距直线排列的耐海水不锈钢电极(c-1)，以及与耐海水不锈钢电极(c-1)电连接并引出的探头电缆(c-3)。

5.根据权利要求1所述的用于监测牺牲阳极运行状态的连接装置，其特征在于：参比电极组(d)包括设置在第三基座(d-3)上的银/氯化银参比电极(d-1)和高纯锌参比电极(d-2)，以及与参比电极连接并引出的参比电极组电缆(d-4)。

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