CN216900154U - 一种海上平台导管架腐蚀在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种海上平台导管架腐蚀在线监测装置，包括计算机终端和腐蚀检测机构；所述腐蚀检测机构包括恒流电源、校验电阻、第一A/D转换器、第二A/D转换器、单片机和检测探头；所述检测探头固定在导管架的检测位置，所述检测探头包括与导管架材质相同的腐蚀参考片和腐蚀感受片，所述腐蚀参考片外侧设有密封外壳；所述恒流电源、腐蚀参考片、校验电阻和腐蚀感受片通过导线依次连接成串联电路；所述单片机分别通过第一A/D转换器和第二A/D转换器与腐蚀参考片和腐蚀感受片电连接。本实用新型能够将检测探头安装于海水大气区、浪花飞溅区、海水潮差区以及海水浸泡区等不同位置，用来评价导管架上各区域的金属腐蚀情况。

Description

一种海上平台导管架腐蚀在线监测装置

技术领域

本实用新型涉及金属腐蚀监测技术领域，具体涉及一种海上平台导管架腐蚀在线监测装置。

背景技术

步入海洋经济时代，越来越多的海上设施应运而生，如跨海大桥、海洋平台导管架、轮船、海堤大坝、跨海大桥等等，许多海洋建筑物都采取了阴极保护或者涂层进行防护。海洋建筑物中有许多金属构架，他们极易受到海风、光照、海浪冲击，而且成分复杂的海水、昼夜温差、季节交替以及海洋微生物侵蚀等都会导致海洋建筑物腐蚀速度增快，与此同时，金属材料的腐蚀情况与其所处的腐蚀环境息息相关，它的耐蚀性随暴露条件的变化而随之变化。

海水大气区通常含有水蒸气、氮气、二氧化碳、二氧化硫以及悬浮在其中的绿化盐、硫酸盐等，由于海洋大气熟读很大，水蒸气在毛细管作用、吸附作用、化学凝结作用的影响下，附着在钢材表面形成一层水膜，导致金属结构腐蚀。

飞溅区受到风浪、日照、潮水涨落因素的影响，钢结构表面干湿交替，另外由于充足的氧气，再加上海浪的冲击、漂浮物的撞击和侵蚀、海水电解质的腐蚀，导管架平台的飞溅区腐蚀严重。

海水潮差区氧气扩散相对于飞溅区更慢，金属表面既受气温影响又受水温影响，处于这一区域，钢结构在海水涨潮时被充气海水浸没，产生海水腐蚀，退潮后暴露空气中，产生湿膜下的与大气区类似的腐蚀。海水浸泡区，受海水流速、近海化学以及泥沙污染等，腐蚀主要是电化学腐蚀、生物腐蚀、物理化学作用等，使得该区域腐蚀最严重。

为了保障海洋构筑物的安全运行，需要采用合理的检测手段来检测导管架腐蚀情况。

中国发明专利，专利号CN201810115733.8 公开了一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测设备及腐蚀检测方法，其包括控制与数据实时交互系统、释放回收系统、脐带缆和导管架腐蚀检测爬行机器人；

导管架腐蚀检测爬行机器人用于完成对导管架海浪飞溅区和水下区域腐蚀情况的检测，控制与数据实时交互系统对机器人进行实时控制、对腐蚀检测单元检测到的测量数据进行分析存储以及为所述导管架腐蚀检测爬行机器人提供电力，释放回收系统用于布放和回收所述机器人。

该发明通过如上所述的导管架腐蚀检测设备实现对海洋平台导管架的全范围检测，但是无法监测处于海水大气区的工件金属腐蚀情况。

另外，中国发明专利，专利号CN201210521369.8 公开了一种导管海洋平台的结构损伤监测方法，其利用布设于导管架海洋平台的压电传感器网络，将两个相邻压电传感器之中的一个作为主动传感器，另外一个作为驱动器；

首先对这两个压电传感器进行同步扫频激励，然后通过阻抗分析仪测量得到主动传感器的机电耦合阻抗或导纳，根据上述阻抗信号的变化探测两个压电传感器之间的损伤状况；

最后通过对整个传感网络覆盖区域的扫描实现导管架海洋平台关键受力或易损部位的损伤监测。

通过阻抗技术对导管架海洋平台的结构损伤情况进行检测，而电化学阻抗法在大气环境中测试结果往往不太准确，溶液受不连续薄液膜干扰，因此无法实现精准评价。

发明内容

本实用新型的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种海上平台导管架腐蚀在线监测装置，能够将检测探头安装于海水大气区、浪花飞溅区、海水潮差区以及海水浸泡区等不同位置，用来评价导管架上各区域的金属腐蚀情况。

本实用新型的技术方案是：

一种海上平台导管架腐蚀在线监测装置，包括计算机终端，和与计算机终端连接的腐蚀检测机构；

所述腐蚀检测机构包括恒流电源、校验电阻、第一A/D转换器、第二A/D转换器、单片机和检测探头；

所述检测探头固定在导管架的检测位置，所述检测探头包括与导管架材质相同的腐蚀参考片和腐蚀感受片，所述腐蚀参考片外侧设有密封外壳；

所述恒流电源、腐蚀参考片、校验电阻和腐蚀感受片通过导线依次连接成串联电路；

所述单片机分别与第一A/D转换器和第二A/D转换器连接，所述第一A/D转换器与腐蚀参考片通过导线电连接，所述第二A/D转换器与腐蚀感受片通过导线电连接。

优选的，所述检测探头为多个，并且竖向间隔安装在导管架上。

优选的，还包括仪器箱和与仪器箱连通的导管，所述单片机、第一A/D转换器和第二A/D转换器位于仪器箱内；

所述第一A/D转换器和第二A/D转换器与检测探头之间的导线位于导管内。

优选的，所述仪器箱固定在导管架的顶部。

优选的，还包括太阳能供电板，所述太阳能板与单片机和恒流电源电连接。

优选的，所述计算机终端与单片机通过无线电连接。

优选的，所述计算机终端连接有无线电接收器，所述单片机上连接有与无线接收器配合的无线发射器。

优选的，所述第一A/D转换器和第二A/D转换器的型号为AD7705，所述单片机采用高速低功耗80C51F型MCU。

本实用新型与现有技术相比较，具有以下优点：

本实用新型能够将检测探头安装于海水大气区、浪花飞溅区、海水潮差区以及海水浸泡区等不同位置，用来评价导管架上各区域的金属腐蚀情况，并且制作成本和使用成本相对于采用爬行机器人检测的方式大大降低。

通过将检测探头安装于海水大气区、浪花飞溅区、海水潮差区以及海水浸泡区等不同位置，能够更好的模拟导管架所在位置的腐蚀情况，更准确的反映处于不同腐蚀环境中的导管架的金属腐蚀状态，为导管架的视情维修提供重要参考。

通过增加无线连接的方式，便于将控制区域的计算机终端与作业区域的单片机进行数据传输，避免繁琐的布线安装方式，提高安装效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为腐蚀检测机构的电路连接示意图；

图中：1、检测探头，2、导管架，3、导管，4、仪器箱，5、太阳能供电板，6、腐蚀参考片，7、腐蚀感受片，8、校验电阻，9、恒流电源，10、单片机，11、计算机终端，12、第一A/D转换器，13、第二A/D转换器。

具体实施方式

下面是结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

实施例1

参见图1和图2，一种海上平台导管架腐蚀在线监测装置，包括计算机终端11，以及与计算机终端11连接的腐蚀检测机构。

腐蚀检测机构包括恒流电源9、校验电阻8、第一A/D转换器12、第二A/D转换器13、单片机10和检测探头1，其中A/D 转换器可用AD7705转换器，单片机采用高速低功耗80C51F型MCU。

检测探头1固定在导管架2的检测位置，检测探头1包括与导管架2材质相同的腐蚀参考片6和腐蚀感受片7，腐蚀参考片6外侧设有密封外壳，密封外壳可以通过在腐蚀参考片6外部注塑成型，其中导管架2、腐蚀参考片6和腐蚀感受片7的阻值较小，一般在15mΩ以下。

腐蚀参考片6和腐蚀感受片7的尺寸相同，并且分别在两端对应的位置的设置电连接的接线端。

恒流电源9、腐蚀参考片6、校验电阻8和腐蚀感受片7通过导线依次连接成串联电路。

单片机10分别与第一A/D转换器12和第二A/D转换器13连接，第一A/D转换器12与腐蚀参考片6通过导线电连接，第二A/D转换器13与腐蚀感受片7通过导线电连接。

使用时，将检测探头1固定在导管架2上检测的检测区域，例如海水大气区、浪花飞溅区、海水潮差区和海水浸泡区等位置，能够更直接的模拟导管架2不同位置的腐蚀情况。

工作原理：通过恒流电源9对检测探头1施加恒定电流，然后监测腐蚀感受片7和腐蚀参考片6的端电压，腐蚀感受片7在所检测环境中腐蚀，腐蚀参考片6通过密封避免腐蚀。

经过腐蚀后的腐蚀感受片7电阻发生变化，通过单片机10和A/D转换器进行数据收集，并根据随时间的变化曲线求导，计算出任意时刻的腐蚀速率，进而计算出腐蚀区导管架2腐蚀情况。

检测探头1中的金属的阻值计算公式为：

Rx、Rr、Rc，分别是探头内的腐蚀参考片6(检测探头1的外露部分)、腐蚀感受片7(检测探头1的密封部分)、校验电阻8；

参见图2，采用6线法对探头各段的阻值进行精密测量，其中a、f为电流线端点，b、c、d、e为电位线测量端点。

（1）

一定温度下电阻率和长度L都不改变，r为金属丝半径，而，

（2）

其中T为温度，由于Rx、Rr、Rc均处于同样的温度环境，这里定义

（3）

金属丝再t1-t2这段时间内腐蚀速率：

（4）

式（4）中

，Lx、Lr分别为被测电阻丝和参考电阻丝的长度，这两个物理量在整个测量过程中均不会改变；

rx、rr则代表被测电阻丝的感受元件和参考元件的半径，前者会随着腐蚀的进行而逐渐减小,参考元件由于处于封闭的探头体内，其值不会改变，t代表测量时刻；

因此

的增加将反映探头内感受元件(被测电阻丝的半径)的减小量，即腐蚀速率的大小。

通过将检测探头1安装于海水大气区、浪花飞溅区、海水潮差区以及海水浸泡区等不同位置，能够更好的模拟导管架所在位置的腐蚀情况，更准确的反映处于不同腐蚀环境中的导管架的金属腐蚀状态，为导管架的视情维修提供重要参考。

实施例2

参见图1和图2，一种海上平台导管架腐蚀在线监测装置，包括计算机终端11，以及与计算机终端11连接的腐蚀检测机构。

腐蚀检测机构包括恒流电源9、校验电阻8、第一A/D转换器12、第二A/D转换器13、单片机10和检测探头1，其中A/D 转换器可用AD7705转换器，单片机采用高速低功耗80C51F型MCU。

检测探头1固定在导管架2的检测位置，检测探头1包括与导管架2材质相同的腐蚀参考片6和腐蚀感受片7，腐蚀参考片6外侧设有密封外壳，密封外壳可以通过在腐蚀参考片6外部注塑成型，其中导管架2、腐蚀参考片6和腐蚀感受片7的阻值较小，一般在15mΩ以下。

腐蚀参考片6和腐蚀感受片7的尺寸相同，并且分别在两端对应的位置的设置电连接的接线端。

恒流电源9、腐蚀参考片6、校验电阻8和腐蚀感受片7通过导线依次连接成串联电路。

单片机10分别与第一A/D转换器12和第二A/D转换器13连接，第一A/D转换器12与腐蚀参考片6通过导线电连接，第二A/D转换器13与腐蚀感受片7通过导线电连接。

使用时，将检测探头1固定在导管架2上检测的检测区域，例如海水大气区、浪花飞溅区、海水潮差区和海水浸泡区等位置。

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，具体是：

检测探头1为多个，并且竖向间隔安装在导管架2上。

通过多个检测探头1可以分别安装在海水大气区、浪花飞溅区、海水潮差区和海水浸泡区等位置，从而能够对各个位置同时检测。

实施例3

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，具体是：

本实施例还包括仪器箱4和与仪器箱4连通的导管3，仪器箱4固定在导管架2的顶部，单片机10、第一A/D转换器12和第二A/D转换器13位于仪器箱4内。

第一A/D转换器12和第二A/D转换器13与检测探头1之间的导线位于导管3内。

通过仪器箱4和导管3可以对本实用新型的各个部件进行有效的防护，从而增加使用寿命。

实施例4

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，具体是：

本实施例种还包括太阳能供电板5，太阳能板与单片机10电连接，还可以通过太阳能供电板5为恒流电源9提供电能。

通过增加太阳能供电板5，更加便于本实用新型安装取电，并且利用太阳能更加的环保。

实施例5

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，具体是：

计算机终端11与单片机10通过无线电连接。

计算机终端11连接有无线电接收器，单片机10上连接有与无线接收器配合的无线发射器。

通过增加无线连接的方式，便于将控制区域的计算机终端11与作业区域的单片机11进行数据传输，避免繁琐的布线安装方式，提高安装效率。

本实用新型并不限于上述的实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化，变化后的内容仍属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种海上平台导管架腐蚀在线监测装置，包括计算机终端，其特征在于：所述计算机终端连接有腐蚀检测机构；

所述腐蚀检测机构包括恒流电源、校验电阻、第一A/D转换器、第二A/D转换器、单片机和检测探头；

所述检测探头固定在导管架的检测位置，所述检测探头包括与导管架材质相同的腐蚀参考片和腐蚀感受片，所述腐蚀参考片外侧设有密封外壳；

所述恒流电源、腐蚀参考片、校验电阻和腐蚀感受片通过导线依次连接成串联电路；

所述单片机分别与第一A/D转换器和第二A/D转换器连接，所述第一A/D转换器与腐蚀参考片通过导线电连接，所述第二A/D转换器与腐蚀感受片通过导线电连接。

2.根据权利要求1所述的一种海上平台导管架腐蚀在线监测装置，其特征在于：所述检测探头为多个，并且竖向间隔安装在导管架上。

3.根据权利要求1所述的一种海上平台导管架腐蚀在线监测装置，其特征在于：还包括仪器箱和与仪器箱连通的导管，所述单片机、第一A/D转换器和第二A/D转换器位于仪器箱内；

所述第一A/D转换器和第二A/D转换器与检测探头之间的导线位于导管内。

4.根据权利要求3所述的一种海上平台导管架腐蚀在线监测装置，其特征在于：所述仪器箱固定在导管架的顶部。

5.根据权利要求1所述的一种海上平台导管架腐蚀在线监测装置，其特征在于：还包括太阳能供电板，所述太阳能板与单片机和恒流电源电连接。

6.根据权利要求1所述的一种海上平台导管架腐蚀在线监测装置，其特征在于：所述计算机终端与单片机通过无线电连接。

7.根据权利要求6所述的一种海上平台导管架腐蚀在线监测装置，其特征在于：所述计算机终端连接有无线电接收器，所述单片机上连接有与无线接收器配合的无线发射器。

8.根据权利要求1所述的一种海上平台导管架腐蚀在线监测装置，其特征在于：所述第一A/D转换器和第二A/D转换器的型号为AD7705，所述单片机采用高速低功耗80C51F型MCU。

Images