模块化阴极保护防腐电源的制作方法

文档序号:3371364阅读:386来源:国知局
专利名称:模块化阴极保护防腐电源的制作方法
技术领域
本实用新型涉及一种强制电流阴极保护的模块化阴极保护防腐电源。
背景技术
强制电流阴极保护技术已在金属结构的防腐工程中得到广泛的应用,例如,用于 油田采油区储罐群、输油或输气管道等金属结构群的防腐。现有的阴极保护防腐电源采用 相控整流器或开关变换器单路输出直流电,对被保护金属结构群中多个相邻的用导电体连 接的被保护金属结构供电,用一个参比极检测阴极电位。金属结构受保护面与阳极之间的 电流路径上包含多个金属内部局部等效电阻和多个金属表面与土壤电解质之间的等效电 阻,由于金属结构受保护面的导电结构差异、涂层差异以及接触土壤差异,各种等效电阻值 不等。对于给定的电流密度,在电流较大的时候,各局部等效电阻的压降差异较大,因而,在 用单个直流电源供电和单点电位检测的情况下,在大的金属结构受保护面中,电位不能得 到均衡控制,难以使金属结构受保护面各点处于最佳的保护状态。现有的阴极保护防腐电源,对电位的信号采集方式是用导线直接将电源控制器与 参比极及被保护金属阴极连接。通常,直流变换模块远离参比极,直接用导线将被保护金属 结构附近的参比极与直流变换模块的控制器连接,由直流变换模块的控制器直接对电位进 行检测,则连接导线电阻和电感的影响,导线压降会使参比极电位的检测存在误差,从而使 电位控制出现偏差,金属结构受保护面偏离最佳的保护状态。被保护的金属结构大多分散在户外,例如油田采油区储罐群、输油或输气管道等 金属结构群,对传统的阴极保护防腐电源的维护工作,大多采用定期人工巡回检测方式,费 时费力,且不能及时发现故障。传统的阴极保护防腐电源缺乏对防腐系统工作状态的集中 自动监测,不便于维护和修理工作。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种模块化阴极保护防腐电源,便于阴 极保护连接点分散配置和电位检测,以克服现有技术中金属结构受保护面电位不均衡、电 位控制精度低和维护困难的缺陷。本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是由一个或多个将直流电输出到直 流母线上的整流模块,一个或多个与直流母线相连的直流变换模块,一个或多个与直流变 换模块对应相连的检测模块,以及一个与所有直流变换模块相连接的含有GPRS通信单元 的中央控制模块组成。其中所述直流变换模块,其负极与被保护金属结构群中的被保护金 属结构连接,其正极与被保护金属结构邻近的埋地阳极连接;所述检测模块安装在靠近参 比极的位置并与相应直流变换模块连接,检测模块检测被保护金属结构与参比极之间的电 位,将电位信号采用数字化通信方式发送给对应的直流变换模块,形成电位闭环控制。本实用新型与目前采用的阴极保护防腐电源相比,具有以下主要的优点其一,便于电位控制一个或多个整流模块和一个或多个直流变换模块的模块化结构,有利于对被保护金属结构群中分散设置阴极保护点并提供各自独立的电位控制,从 而克服了传统的阴极保护防腐电源不便于分散配置阴极保护电位检测和控制点,金属结构 受保护面电位不能均衡控制的缺陷。其二,检测精度高采用检测模块就近测量阴极电位,并用数字化传输方式给直流 变换模块,从而克服了远距离直接导线连接测量阴极电位方式的测量误差大的问题。其三,便于操作和监控通过中央控制模块,方便对各个阴极保护点的给定电位进 行设置。中央控制模块的GPRS远程通信,可实现对模块化阴极保护防腐电源系统的远程集 中监控。其四,便于运行维护和故障维修。与传统的人工巡回检测方式相比,集中监控的运 行成本降低、速度快,便于阴极保护防腐系统的及时维护和维修,从而也提高了阴极保护防 腐系统的可靠性。

图1是本实用新型的一实施例的结构示意图。图2是图1中的检测模块与直流变换模块的连接示意图。
具体实施方式
本实用新型提供的模块化阴极保护防腐电源,其由一个或多个将直流电输出到直 流母线上的整流模块,一个或多个与直流母线相连的直流变换模块1,一个或多个与直流变 换模块1对应相连的检测模块,以及一个与所有直流变换模块1相连接的含有GPRS通信单 元的中央控制模块2组成,其中所述直流变换模块1,其负极与被保护金属结构群中的被 保护金属结构连接,其正极与被保护金属结构邻近的埋地阳极连接;所述检测模块安装在 靠近参比极的位置并与相应直流变换模块1连接,检测模块检测被保护金属结构与参比极 之间的电位,将电位信号采用数字化通信方式发送给对应的直流变换模块1,形成电位闭环 控制。下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明,但不限定本实用新型。参见图1 为便于说明,本实施例给出一个整流模块,五个直流变换模块,五个检 测模块,以及一个中央控制模块。除中央控制模块外,其它部件的数量均可以依据实际情况 而定。所述整流模块,其输入端与三相交流电源连接,其输出端通过正直流母线和负直 流母线与五个直流变换模块中的直流变换电路的输入端一一相连。每个直流变换模块1中,其内部均设有电源与控制器以及直流变换电路。如图1 所示所述电源与控制器,可根据反馈的阴极保护点的电位信号对各自的直流变换电路输 出电压和电流进行控制,该电源与控制器的输出端由导线与检测模块的输入端相连。检测 模块的输出端由导线连接一个参比极,并且由导线连接在地下被保护金属结构上。所述直 流变换电路分别由导线连接一个阴极3和阳极,这些阴极和阳极位于参比极的两侧,并且 这些阴极均分散连接在被保护金属结构群中的被保护金属结构上。所述检测模块安装在靠近参比极的位置,测量被保护地下金属结构与参比极之间 的电位,检测到的电位信号经数字化处理后,采用数字化通信方式将电位信号远距离传送给相应直流变换模块1。该检测模块内部包含电源电路、数字通信电路以及电位检测与数字 化处理电路,如图2所示所述电源电路经双绞线与对应的直流变换模块1中的直流变换电 路的电源输出端相连,以便从直流变换模块1中获得电源供应。所述电位检测与数字化处 理电路与被保护金属结构即阴极3连接,并与相应的参比极连接。所述数字通信电路经双 绞线与对应的直流变换模块1中的控制器相连,用于接收和发送数据。所述中央控制模块2,其经通信线与所有直流变换模块1中的电源与控制器相连。 该中央控制模块2含有GPRS远程通信单元。本实用新型采用的部件均为现有的通用电路单元构成,例如,整流模块由二极管 和滤波电容实现。直流变换模块1采用标准推挽电路或单相桥式逆变电路构成的直流-交 流-直流开关型变换电路实现直流变换。检测模块采用现有的标准运算放大器和微控制器 技术实现。中央控制模块2由微控制器或个人计算机和市售的GPRS单元组合实现。模块 间的通信电路采用标准的RS422协议实现。本实用新型的工作过程是整流模块将三相交流电变换成直流电,输出到正直流 母线和负直流母线(简称直流母线)上,直流变换模块1将从直流母线得到的直流电压变 换为受控的直流电压,分散施加在被保护金属结构群中的被保护金属结构上。对应检测模 块在各分散保护点检测被保护金属结构与参比极的电位信号,电位信号经检测模块处理后 采用数字通信方式发送给相应的直流变换中的电源与控制器,该电源与控制器将接收到的 实际电位信号与预先设定电位信号进行比较,调整直流变换模块1中的直流变换电路输出 直流电压,以保证与被保护金属结构相连的各点阴极3电位恒定在设定值,达到免除和减 缓被保护金属结构腐蚀的目的。直流变换模块1接收中央控制模块2对参比极电位的设定 值,中央控制模块2接收各个直流变换模块1的输出电压、输出电流、工作温度和检测到的 被保护点的阴极电位,并将这些运行参数形成数据包,经GPRS通信传输,供远端集中监控 系统使用。
权利要求模块化阴极保护防腐电源,其特征在于由一个或多个将直流电输出到直流母线上的整流模块,一个或多个与直流母线相连的直流变换模块(1),一个或多个与直流变换模块(1)对应相连的检测模块,以及一个与所有直流变换模块(1)相连接的含有GPRS通信单元的中央控制模块(2)组成,其中所述直流变换模块(1),其负极与被保护金属结构群中的被保护金属结构的连接,其正极与被保护金属结构邻近的埋地阳极连接;所述检测模块安装在靠近参比极的位置并与相应直流变换模块(1)连接,检测模块检测被保护金属结构与参比极之间的电位,将电位信号采用数字化通信方式发送给对应的直流变换模块(1),形成电位闭环控制。
2.根据权利要求1所述的模块化阴极保护防腐电源,其特征在于所述整流模块,其输 入端与三相交流电源连接,其输出端通过正直流母线和负直流母线与所述直流变换模块 (1)中的直流变换电路的输入端一一相连。
3.根据权利要求1所述的模块化阴极保护防腐电源,其特征在于所述直流变换模块 (1)的内部均设有电源与控制器以及直流变换电路,电源与控制器的输出端由导线与检测 模块的输入端相连,直流变换电路分别由导线连接一个阴极(3)和阳极,这些阴极和阳极 位于参比极的两侧,并且这些阴极均分散连接在被保护金属结构群中的被保护金属结构 上。
4.根据权利要求1或3所述的模块化阴极保护防腐电源,其特征在于所述检测模块,其 输出端由导线连接一个参比极,并且由导线连接在地下被保护金属结构上。
5.根据权利要求1或3所述的模块化阴极保护防腐电源,其特征在于所述中央控制模 块(2),其由通信线与所有直流变换模块(1)中的电源与控制器相连。
专利摘要本实用新型模块化阴极保护防腐电源是由一个或多个将直流电输出到直流母线上的整流模块,一个或多个与直流母线相连的直流变换模块,一个或多个与直流变换模块对应相连的检测模块,以及一个与所有直流变换模块相连接的含有GPRS通信单元的中央控制模块组成,其中所述直流变换模块,其负极与被保护金属结构连接,其正极与被保护金属结构邻近的埋地阳极连接;检测模块装在靠近参比极的位置并与相应直流变换模块连接,检测模块检测被保护金属结构与参比极之间的电位,将电位信号采用数字化通信方式发送给对应的直流变换模块,形成电位闭环控制。本实用新型具有电位检测和控制精度高,以及便于维护等优点。
文档编号C23F13/06GK201738007SQ201020220448
公开日2011年2月9日 申请日期2010年6月9日 优先权日2010年6月9日
发明者吴勇, 周文, 喻平, 夏泽中, 袁佑新, 陈静 申请人:武汉理工大学;湖北兴成石化设备有限公司
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