CN218813909U - 一种用于海上风电外加电流的电极集成装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及腐蚀与防护的领域，尤其是涉及一种用于海上风电外加电流的电极集成装置，其包括安装在套笼上的电缆通道、法兰连接在电缆通道端部的连接管、连接在所述连接管一端的辅助阳极组件以及连接在所述连接管上的参比电极组件，所述参比电极组件与所述连接管之间通过第一连接组件连接，所述辅助阳极组件与所述连接管之间通过第二连接组件连接，所述辅助阳极组件的电缆接线与所述参比电极组件的电缆接线均通过连接管和电缆通道接入至恒电位仪，所述电缆通道两端均突出套笼的端部。本申请具有将辅助阳极与参比电极集成一体，便利了外加电流保护系统安装，节省施工时间和套笼的前期加工成本的效果。

Description

一种用于海上风电外加电流的电极集成装置

技术领域

本申请涉及腐蚀与防护的领域，尤其是涉及一种用于海上风电外加电流的电极集成装置。

背景技术

风力发电是一种能够把风的动能转化成电能的方式，相较于遮挡物较多的陆地上，广阔的海面是进行风力发电的良好场所。在进行风力发电前需要在海底打钢管桩作为支撑海上风机的基础，钢管桩高出海面10米左右，在钢管桩与海面的接触位置使用套笼包裹在钢管桩外部以起到固定、防撞以及便于人员后期维修的作用。

为了减缓海水对钢管桩发生腐蚀，海上套笼常使用外加电流阴极保护系统对钢管桩进行保护。外加电流阴极保护系统主要由恒电位仪、辅助阳极、参比电极等组成，其中辅助阳极将保护电流从恒电位仪引入海水，电流流到被保护钢管桩，使其表面进行阴极极化而减缓海水对钢管桩的腐蚀，参比电极则用来检测并衡量钢管桩保护程度的阴极保护电位。

目前，外加电流阴极保护系统在海上风电的应用中，辅助阳极和参比电极需分别安装到钢管桩的套笼上的不同位置，通常单台海上风机需要配置4-6套辅助阳极和2-4套参比电极，套笼上需要预留6-10个安装点位及多根穿线管，使得套笼的加工成本较高，参比电极和辅助阳极的安装较为繁琐。整个外加电流阴极保护系统存在设计复杂、安装繁琐、维护困难、造价高等缺点。

实用新型内容

为了便利辅助阳极和参比电极在套笼上的安装，节省施工时间和前期加工成本，本申请提供一种用于海上风电外加电流的电极集成装置。

本申请提供的一种用于海上风电外加电流的电极集成装置采用如下的技术方案：

一种用于海上风电外加电流的电极集成装置，包括安装在套笼上的电缆通道、法兰连接在电缆通道端部的连接管、连接在所述连接管一端的辅助阳极组件以及连接在所述连接管上的参比电极组件，所述参比电极组件与所述连接管之间通过第一连接组件连接，所述辅助阳极组件与所述连接管之间通过第二连接组件连接，所述辅助阳极组件的电缆接线与所述参比电极组件的电缆接线均通过连接管和电缆通道接入至恒电位仪，所述电缆通道两端均突出套笼的端部。

通过采用上述技术方案，将辅助阳极组件和参比电极组件分别通过第一连接组件和第二连接组件集成至连接管上，之后直接将连接管与电缆通道通过法兰连接，并将辅助阳极组件和参比电极组件的电缆接线均依次穿过连接管、电缆通道连接至恒电位仪即可，可以实现辅助阳极组件和参比电极组件的快速连接。

可选的，所述电缆通道包括竖直设置的连接部以及倾斜设置在连接部端部的安装部，所述连接管连接至所述安装部，所述安装部与所述连接部之间呈钝角设置，且从靠近连接部的一端至远离连接部的一端与套笼之间的距离逐渐增大。

通过采用上述技术方案，可以增加辅助阳极组件到钢管桩的垂直距离对钢管桩的保护范围，降低出现屏蔽效应的概率。

可选的，所述第一连接组件包括固接在所述连接管侧壁上的承托支管、安装在所述承托支管远离所述连接管一端的第一底座法兰以及安装在所述参比电极上用于与所述第一底座法兰连接的第一连接法兰，

所述参比电极组件包括安装在所述第一连接法兰一侧的第一密封件、安装在所述第一密封件内部的主参比电极，所述主参比电极的底部连接有主电缆，所述第一连接法兰远离第一密封件的一侧安装有供所述主电缆放置的主电缆放置舱。

通过采用上述技术方案，将主电缆放置舱插接在承托支管内，并使用螺栓将第一连接法兰和第一底座法兰固定，实现主参比电极在连接管上的固定。

可选的，所述参比电极组件还包括嵌设在所述主参比电极内的第二密封件以及安装在所述第二密封件内部的副参比电极，所述主参比电极上开设有供所述第二密封件安装的安装槽；所述副参比电极的底部安装有副电缆，所述主参比电极内部开设有供所述副电缆穿过的穿线孔。

通过采用上述技术方案，使得参比电极组件可以实现对多种电位的检测与衡量，参比电极组件的功能更加强大。

可选的，所述第一密封件包括穿设在所述第一连接法兰的通孔内的绝缘支撑件、套设在主参比电极外部的密封罐装以及套设在所述密封罐装外部的无缝管，所述绝缘支撑件包括穿设在所述通孔内的绝缘支撑本体以及固接在所述绝缘支撑本体靠近副参比电极的一端的绝缘支撑环，所述绝缘支撑环靠近所述第一连接法兰的一侧嵌设有第一密封圈，所述绝缘支撑环远离第一连接法兰的一侧嵌设有第二密封圈。

通过采用上述技术方案，可以实现对主参比电极较好的密封效果，第一密封圈和第二密封圈的设置可以有效降低海水渗入主电缆放置舱的概率，进而保护电缆。

可选的，所述第二密封件包括安装在所述安装槽内的绝缘支撑座、套设在所述绝缘支撑座外部的密封扣合座以及罩设在绝缘支撑座顶部并与所述密封扣合座扣合的绝缘罩，所述绝缘罩上开设有开口，所述绝缘支撑座上开设有供所述副参比电极放置的放置槽，所述绝缘支撑座朝向安装槽槽底的一侧嵌设有第三密封圈，所述绝缘支撑座靠近副参比电极的一侧嵌设有第四密封圈。

通过采用上述技术方案，将绝缘罩与密封扣合座扣合并固定，可以初步降低海水渗入副电缆的概率，第三密封圈和第四密封圈的设置可以进一步保障副电缆的正常使用，延长了副电缆的使用寿命。

可选的，所述辅助阳极组件包括底盘座、通过螺栓固接在所述底盘座内部的绝缘支架以及通过螺栓固定在所述绝缘支架内的电极板，所述电极板的底部连接有输送电缆，所述底盘座远离所述绝缘支架的一侧安装有供所述输送电缆穿过的接线罩，所述绝缘支架靠近所述电极板的一侧嵌设有第五密封圈，所述绝缘支架靠近所述底盘座的一侧嵌设有第六密封圈。

通过采用上述技术方案，电极板可以发生阴极保护电流，对钢管桩进行保护，底盘座和绝缘支架实现了电极板便捷的安装固定，同时第五密封圈和第六密封圈可以有效降低海水进入接线罩进而腐蚀电缆的概率。

可选的，所述第二连接组件包括固接在所述底盘座上的连接筒、套设在所述连接筒上的第二连接法兰以及安装在所述连接管端部的第二底座法兰。

通过采用上述技术方案，将第二连接法兰和第二底座法兰之间通过螺栓连接，即可实现辅助阳极组件的快速固定。

可选的，所述电缆通道设置有多个，多个所述电缆通道环绕套笼的轴线间隔设置。

通过采用上述技术方案，当钢管桩设置为单桩形式时，本申请的电极集成装置需要设置与多组，因此电缆通道也要对应的设置有多个；当钢管桩设置为多桩形式时，每个钢管桩上均套设有套笼，每个套笼上设置一组本申请的集成装置。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请通过将辅助阳极组件和参比电极组件先集成于连接管，之后将连接管通过法兰连接至电缆通道，使得辅助阳极组件的电缆接线和参比电极的电缆接线可以均穿过连接管和电缆通道连接至恒电位仪，减少了前期套笼的加工成本和加工耗时，便利了辅助阳极组件和参比电极组件的安装；

2.通过将安装部与连接部之间设置为钝角，使得辅助阳极组件可以产生更大范围的保护电流，并流向钢管桩，最大限度的提升了对钢管桩的保护效果。

附图说明

图1是本申请安装在套笼上的使用状态示意图。

图2是本申请参比电极组件和辅助阳极组件集成于连接管上的局部剖面示意图。

图3是参比电极组件的局部剖面示意图。

图4是辅助阳极组件的局部剖面示意图。

附图标记说明：1、连接管；2、电缆通道；21、连接部；22、安装部；3、参比电极组件；31、主参比电极；311、穿线孔；312、安装槽；32、第一密封件；321、密封罐装；322、无缝管；323、绝缘支撑件；3231、绝缘支撑本体；3232、绝缘支撑环；324、主电缆放置舱；325、第一密封圈；326、第二密封圈；33、副参比电极；34、第二密封件；341、绝缘支撑座；3411、放置槽；342、密封扣合座；343、绝缘罩；3431、开口；344、第三密封圈；345、第四密封圈；4、辅助阳极组件；41、底盘座；42、绝缘支架；43、电极板；44、密封格兰头；45、接线罩；46、第五密封圈；47、第六密封圈；5、第一连接组件；51、承托支管；52、第一底座法兰；53、第一连接法兰；6、第二连接组件；61、连接筒；62、第二底座法兰；63、第二连接法兰；7、套笼。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种用于海上风电外加电流的电极集成装置。参照图1和图2，用于海上风电外加电流的电极集成装置包括固接在套笼7上的电缆通道2、安装在电缆通道2一端的连接管1、安装在连接管1远离电缆通道2一端的辅助阳极组件4以及安装在连接管1侧壁上的参比电极组件3。参比电极组件3与连接管1通过第一连接组件5连接，辅助阳极组件4与连接管1通过第二连接组件6连接。电缆通道2的两端均突出套笼7，以借助海水将辅助阳极组件4产生的电子输送至下方的钢管桩，减缓海水对钢管桩的腐蚀。辅助阳极组件4和参比电极组件3的电缆接线均穿过连接管1、电缆通道2并连接至恒电位仪（图中未示出）。将参比电极组件3和辅助阳极组件4均集成至连接管1，既便利了安装，同时节省了套笼7加工时的成本。

参照图1，电缆通道2包括竖直设置的连接部21以及倾斜设置在连接部21一端的安装部22，安装部22与连接管1通过法兰连接，安装部22与连接部21之间呈钝角设置，且从靠近连接部21的一端到远离连接部21的一端与套笼7之间的距离逐渐增大，以增加辅助阳极组件4对钢管桩的保护范围，降低辅助阳极组件4与钢管桩之间的垂直距离较近而出现屏蔽效应的概率。

参照图2，第一连接组件5包括固接在连接管1侧壁上且与连接管1内部连通的承托支管51、固接在承托支管51远离连接管1一端的第一底座法兰52以及连接在参比电极组件3的第一连接法兰53。

参照图3，参比电极组件3包括安装在第一连接法兰53一侧的第一密封件32、安装在第一密封件32内部的主参比电极31，主参比电极31的底部连接有主电缆（图中未示出），在第一连接法兰53远离第一密封件32一侧的固接有用于放置盛放主电缆的主电缆放置舱324，在主电缆放置舱324的底部还安装有用于密封的格兰头。主电缆放置舱324的直径不大于承托支管51的内径，在参比电极组件3安装时，将主电缆放置舱324插入承托支管51内，使得第一连接法兰53和第一底座法兰52之间通过螺栓连接，即可实现参比电极组件3的快速安装。

参照图3，为了丰富参比电极组件3的功能，满足对多种电位的检测与衡量，参比电极组件3还包括嵌合在主参比电极31远离第一连接法兰53一端的的第二密封件34以及安装在第二密封件34内的副参比电极33。在主参比电极31内部开设有供第二密封件34嵌入的安装槽312。在副参比电极33的底部连接有副电缆（图中未示出），在主参比电极31内部开设有供副电缆穿过的穿线孔311，在第二密封件34的底部固接有供副电缆放置的副电缆放置舱，副电缆集成于主电缆。具体的，本申请以主参比电极31使用高纯锌参比电极，副参比电极33使用银/氯化银参比电极为例进行说明。

当然为了进一步增加参比电极可以检测的电位，在连接管1的侧壁上可以设置多个用于安装不同材质制成的参比电极的第一连接组件5，本申请仅以参比电极组件3使用两种不同材质的参比电极制成，且在连接管1侧壁上仅安装有一个参比电极组件3为例进行说明。

参照图3，第一密封件32包括穿设在第一连接法兰53通孔内的用于对主参比电极31进行支撑的绝缘支撑件323、套设在主参比电极31外部的密封罐装321以及套设在密封罐转外部的无缝管322，无缝管322和密封罐装321均固接在第一连接法兰53上。绝缘支撑件323包括穿设在通孔内的绝缘支撑本体3231以及固接在绝缘支撑本体3231朝向主参比电极31一端的绝缘支撑环3232，绝缘支撑环3232与密封罐装321和第一连接法兰53均抵接。为了进一步增加第一密封件32的密封性，在绝缘支撑环3232朝向第一连接法兰53的一侧嵌设有第一密封圈325，在绝缘支撑环3232远离第一连接法兰53的一侧嵌设有第二密封圈326，降低在使用时，海水渗透至主电缆放置舱324的概率。

参照图3，第二密封件34包括固接在安装槽312内的绝缘支撑座341、套设在绝缘支撑座341外部的密封扣合座342以及罩设在绝缘支撑座341顶部并与密封扣合座342扣合的绝缘罩343，在绝缘罩343上开设有开口3431，在绝缘支撑座341上开设有供副参比电极33放置的放置槽3411。在绝缘支撑座341朝向放置槽3411槽底的一侧嵌设有第三密封圈344，在绝缘支撑座341朝向副参比电极33的一侧嵌设有第四密封圈345，降低海水渗入损坏副电缆的概率。

为了保证第一密封件32和第二密封件34的密封性能，密封罐装321和密封扣合座342使用环氧树脂密封胶制成。

参照图4，辅助阳极组件4包括底盘座41、通过螺栓固接在底盘座41内部的绝缘支架42以及通过螺栓固定在绝缘支架42内的电极板43，在电极板43的底部连接有输送电缆（图中未示出），在底盘座41远离绝缘支架42的一侧安装有供输送电缆穿过的接线罩45。为了降低海水渗入接线罩45进而损坏输送电缆的概率，在绝缘支架42靠近电极板43的一侧嵌设有第五密封圈46，在绝缘支架42靠近底盘座41的一侧嵌设有第六密封圈47。在接线罩45的端部设置有对输送电缆固定且密封的密封格兰头44。

参照图2，第二连接组件6包括固接在底盘座41上的连接筒61、固接在连接筒61远离底盘座41一端的第二连接法兰63以及固接在连接管1端部的第二底座法兰62，将第二连接法兰63与第二底座法兰62通过螺栓连接固定即可实现辅助阳极组件4的快速连接。

当钢管桩为单桩形式时，套笼7仅设置有一个，此时本申请的电极集成装置设置有多个，电缆通道2也对应设置有多个，多个电缆通道2环绕套笼7的轴线间隔设置。当钢管桩为多桩形式时，每个钢管桩的外部均套设有套笼7，此时本申请的电极集成装置在每个套笼7上均设置有一个。

本申请实施例一种用于海上风电外加电流的电极集成装置的实施原理为：在安装时，预先在套笼7上焊接固定一个或者多个电缆通道2，并将参比电极组件3和辅助阳极组件4预先组装好，之后将第一连接法兰53和第一底座法兰52使用螺栓连接，将第二连接法兰63和第二底座法兰62之间使用螺栓连接固定，将辅助阳极组件4和参比电极组件3均集成至连接管1，之后将若干连接管1与电缆通道2之间也通过法兰连接固定。同时将辅助阳极组件4的输送电缆和参比电极组件3的主电缆穿过连接管1、电缆通道2牵引至恒电位仪，完成安装。操作简单方便且节省了套筒前期加工的成本，提高了辅助阳极和参比电极的安装效率。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于海上风电外加电流的电极集成装置，其特征在于：包括安装在套笼(7)上的电缆通道(2)、法兰连接在电缆通道(2)端部的连接管(1)、连接在所述连接管(1)一端的辅助阳极组件(4)以及连接在所述连接管(1)上的参比电极组件(3)，所述参比电极组件(3)与所述连接管(1)之间通过第一连接组件(5)连接，所述辅助阳极组件(4)与所述连接管(1)之间通过第二连接组件(6)连接，所述辅助阳极组件(4)的电缆接线与所述参比电极组件(3)的电缆接线均通过连接管(1)和电缆通道(2)接入至恒电位仪，所述电缆通道(2)两端均突出套笼(7)的端部。

2.根据权利要求1所述的用于海上风电外加电流的电极集成装置，其特征在于：所述电缆通道(2)包括竖直设置的连接部(21)以及倾斜设置在连接部(21)端部的安装部(22)，所述连接管(1)连接至所述安装部(22)，所述安装部(22)与所述连接部(21)之间呈钝角设置，且从靠近连接部(21)的一端至远离连接部(21)的一端与套笼(7)之间的距离逐渐增大。

3.根据权利要求2所述的用于海上风电外加电流的电极集成装置，其特征在于：所述第一连接组件(5)包括固接在所述连接管(1)侧壁上的承托支管(51)、安装在所述承托支管(51)远离所述连接管(1)一端的第一底座法兰(52)以及安装在所述参比电极上用于与所述第一底座法兰(52)连接的第一连接法兰(53)，

所述参比电极组件(3)包括安装在所述第一连接法兰(53)一侧的第一密封件(32)、安装在所述第一密封件(32)内部的主参比电极(31)，所述主参比电极(31)的底部连接有主电缆，所述第一连接法兰(53)远离第一密封件(32)的一侧安装有供所述主电缆放置的主电缆放置舱(324)。

4.根据权利要求3所述的用于海上风电外加电流的电极集成装置，其特征在于：所述第一密封件(32)包括穿设在所述第一连接法兰(53)的通孔内的绝缘支撑件(323)、套设在主参比电极(31)外部的密封罐装(321)以及套设在所述密封罐装(321)外部的无缝管(322)，所述绝缘支撑件(323)包括穿设在所述通孔内的绝缘支撑本体(3231)以及固接在所述绝缘支撑本体(3231)靠近副参比电极(33)的一端的绝缘支撑环(3232)，所述绝缘支撑环(3232)靠近所述第一连接法兰(53)的一侧嵌设有第一密封圈(325)，所述绝缘支撑环(3232)远离第一连接法兰(53)的一侧嵌设有第二密封圈(326)。

5.根据权利要求3所述的用于海上风电外加电流的电极集成装置，其特征在于：所述参比电极组件(3)还包括嵌设在所述主参比电极(31)内的第二密封件(34)以及安装在所述第二密封件(34)内部的副参比电极(33)，所述主参比电极(31)上开设有供所述第二密封件(34)安装的安装槽(312)；所述副参比电极(33)的底部安装有副电缆，所述主参比电极(31)内部开设有供所述副电缆穿过的穿线孔(311)。

6.根据权利要求5所述的用于海上风电外加电流的电极集成装置，其特征在于：所述第二密封件(34)包括安装在所述安装槽(312)内的绝缘支撑座(341)、套设在所述绝缘支撑座(341)外部的密封扣合座(342)以及罩设在绝缘支撑座(341)顶部并与所述密封扣合座(342)扣合的绝缘罩(343)，所述绝缘罩(343)上开设有开口(3431)，所述绝缘支撑座(341)上开设有供所述副参比电极(33)放置的放置槽(3411)，所述绝缘支撑座(341)朝向安装槽(312)槽底的一侧嵌设有第三密封圈(344)，所述绝缘支撑座(341)靠近副参比电极(33)的一侧嵌设有第四密封圈(345)。

7.根据权利要求1所述的用于海上风电外加电流的电极集成装置，其特征在于：所述辅助阳极组件(4)包括底盘座(41)、通过螺栓固接在所述底盘座(41)内部的绝缘支架(42)以及通过螺栓固定在所述绝缘支架(42)内的电极板(43)，所述电极板(43)的底部连接有输送电缆，所述底盘座(41)远离所述绝缘支架(42)的一侧安装有供所述输送电缆穿过的接线罩(45)，所述绝缘支架(42)靠近所述电极板(43)的一侧嵌设有第五密封圈(46)，所述绝缘支架(42)靠近所述底盘座(41)的一侧嵌设有第六密封圈(47)。

8.根据权利要求7所述的用于海上风电外加电流的电极集成装置，其特征在于：所述第二连接组件(6)包括固接在所述底盘座(41)上的连接筒(61)、套设在所述连接筒(61)上的第二连接法兰(63)以及安装在所述连接管(1)端部的第二底座法兰(62)。

9.根据权利要求2所述的用于海上风电外加电流的电极集成装置，其特征在于：所述电缆通道(2)设置有多个，多个所述电缆通道(2)环绕套笼(7)的轴线间隔设置。

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