专利名称：海上风电基础结构阴极保护监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种阴极保护监测装置，特别是涉及一种海上风电基础结构阴极保护监测装置。
背景技术：
阴极保护技术作为一种能有效地防止金属腐蚀的电化学方法，其原理是向被腐蚀金属结构物表面施加一个外加的电流，被保护结构物成为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，避免或减弱腐蚀的发生，已被广泛应用于船舶、港湾以及海洋结构中。海上风电基础结构水下部分通常采用钢管桩或钢制导管架结构，其防腐蚀措施是:涂层+阴极保护。根据相关规范的规定，合理的阴极保护范围为:-0.78 -1.05V(v.s.海水Ag/AgCl参比电极)，如果负于这个下限则会导致“过保护”的现象，加速被保护结构的腐蚀，如果高于这个上限，则处于“欠保护”状态。此外，对于牺牲阳极发射电流的检测，也是评估阴极保护系统效果和使用年限的重要参数之一。因此，采用阴极保护的结构是否完全处于被保护的范围之中及牺牲阳极的发射电流是我们在整个使用期需要时时关注的最重要指标。普通海工结构防腐蚀措施基本可以通过人工现场进行检查测量，再根据现场检查结果确定被保护结构所处状态。但海上风电场通常位于远离海岸线的大海中，直线距离通常在数十海里以上，航道距离则更长，风电场的面积也要有数十平方公里，且数百台风机零星散落在这一范围内，日常的维护检测相当困难，采用通常的人工方式根本不可能在第一时间发现问题，较大面积的风电场工作量也相当巨大，短时间内无法完成检测工作。随着现代网络技术和计算机技术的发展，一种实现远程监控的技术开发方案成为可能。因此，在传统阴极保护测试仪器和技术的基础上进行发展，整合大量的现代通讯检测手段，根据海上风电场的布局及其基础结构特点，开发研制出一种针对海上风电基础结构专用的阴极保护监测装置。
实用新型内容鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种海上风电基础结构阴极保护监测装置，用于解决现有技术中人工监测耗时长，不能实时监测的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种海上风电基础结构阴极保护监测装置，包括:多个阴极保护监测子系统，对应设于每个风电基础机构上，所述阴极保护监测子系统包括依次相连的信号变送器、数据采集模块以及微控制器，所述信号变送器与所述风电基础结构上的参比电极和牺牲阳极相连，采集参比电极上的电位信号和牺牲阳极发射的电流信号并将电位信号和电流信号转换成标准电信号，所述数据采集模块将所述标准电信号转换成数字信号传给微控制器；中央控制器，与各个阴极保护监测子系统中的微控制器相连；用户终端，通过网络与中央控制器相连。优选的，所述中央控制器内设有报警模块。优选的，所述阴极保护监测子系统还包括电源模块，电源模块与所述数据采集模块和微控制器电相连。优选的，所述微控制器和中央控制器上均设有光纤转换器并通过海底光缆相连。优选的，所述风电基础上设有多对参比电极和牺牲阳极。如上所述，本实用新型的海上风电基础结构阴极保护监测装置，具有以下有益效果:主要用于海上风电基础结构的阴极保护数据采集、分析和报警的工作，其制作成本低，安装和操作均非常简单，稳定性好，极大降低风电基础结构阴极保护后期维护成本；自动化工作效率高，可自动采集各种类型和数量的数据，具有多种数据通讯方式，可根据需要对整个风电场的所有风电基础结构进行布控，特别适用于海上风电基础结构阴极保护效果的检测和监测工作。
图1显示为本实用新型的风电基础结构阴极保护监测装置示意图。图2显示为本实用新型的每个风电基础结构的阴极保护监测子系统示意图。元件标号说明I 风电基础结构2 参比电极3 信号变送器4 数据采集模块
5 微控制器6 光纤转换器7 光纤转换器8 中央控制器9 报警模块10 牺牲阳极11用户终端12、13、14、15 阴极保护监测子系统16电源模块
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。请参阅图1至图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。[0029]如图1所示，本实用新型提供一种海上风电基础结构阴极保护监测装置，包括:多个阴极保护监测子系统，见图1中的12 15，对应设于每个风电基础机构上，如图2所示，阴极保护监测子系统包括依次相连的信号变送器3、数据采集模块4以及微控制器5，信号变送器3与风电基础结构I上的参比电极2和牺牲阳极10相连，采集参比电极2上的电位信号和牺牲阳极10发射的电流信号并将电位信号和电流信号转换成标准电信号，数据采集模块4将标准电信号转换成数字信号传给微控制器5 ;中央控制器8，与各个阴极保护监测子系统中的微控制器5相连；用户终端11，通过网络与中央控制器8相连。本实用新型采用通讯将各个风电基础结构上的阴极保护监测子系统与中央控制器相连，中央控制器统一接受监测数据，并把相应数据传输到网络上，用户终端可以实时查阅，这样可以替代人工现场的监测，节省监测时间，同时能随时观察风电基础结构的阴极保护是否处于被保护的范围之中。为便于监测者的实时检测，上述中央控制器8内设报警模块9，若上述某个阴极保护监测子系统监测到其处于“过保护”或“欠保护”状态，该报警模块9可以通过短信等形式通知监测者，以便监测者能立即组织维修或更换阴极保护结构。如图2所示为阴极保护监测子系统的具体结构框图，其还包括电源模块16，电源模块16与数据采集模块4和微控制器5点相连，为其提供直流电源。上述信号变送器3:采集参比电极2上的电位信号和牺牲阳极10发射的电流信号并将其转换成4-20mA的标准电信号。上述数据采集模块4:内置十六路接口，接受上述信号变送器3转换出的标准电信号，并将上述标准电信号转换成数字信号传给微控制器。上述微控制器5读取数据采集模块4中的数据，并且通过RS485通讯接口与光纤转换器6相连,将RS485信号传输给光纤转换器6,然后通过海底光缆与上述中央控制器8相连的光纤转换器7相连。本实用新型通过光纤通讯完成微控制器5和中央控制器8间的数据传输。本实用新型风电基础结构阴极保护监测装置的工作过程为:牺牲阳极10处检测发射电流信号，参比电极2处检测阴极保护电位信号，电位信号以及电流信号通过电缆传输到信号变送器3，信号变送器3采集电位信号和电流信号并将其转换成的4-20mA的标准电流信号发送到数据采集模块4，电源模块16为数据采集模块4和微控制器5提供DC12V电源，微控制器5读取数据采集模块4的测量值，并提供RS485通讯接口，通过光纤转换器6转换成光信号，海底光缆把光信号传输到中央控制器8，在中央控制器8内通过光纤转换器7转换成电信号并和用户终端11通讯。中央控制器8上通过光纤连接多个风电基础结构阴极保护监测子系统(见图1中的12 15)，并把监控的数据发布到Internet网络上，客户可以通过任意一台联网的用户终端来观察风电基础结构阴极保护情况。上述风电基础结构I上设有多对参比电极和牺牲阳极，每对中的两个参比电极可以替换使用。参比电极为银/氯化银参比电极，其中一个银/氯化银参比电极座位备用，可用于在役参比电极出现问题时更换。本实用新型风电基础结构阴极保护监测装置可以实现以下主要功能:(I)牺牲阳极发射电流检测；(2)参比电极电位检测；(3)超限报警及短信提醒；
(4)自动检测及保护效果评估报告生成及打印；(5)可以根据工程的实际需要对系统进行扩容；(6)对用户终端进行分权限控制。综上所述，本实用新型的风电基础结构阴极保护监测装置，可以实时监测风机基础结构阴极保护电位以及牺牲阳极发射电流，并具有对监测的结果进行分析，可提高检测效率及时发现问题，降低人工成本。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。本实用新型为国家高技术研究发展计划资助项目(863计划)2012AA051708中的技术。上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
权利要求1.一种海上风电基础结构阴极保护监测装置，其特征在于，包括: 多个阴极保护监测子系统(12、13、14、15)，对应设于每个风电基础机构上，所述阴极保护监测子系统包括依次相连的信号变送器(3)、数据采集模块(4)以及微控制器(5)，所述信号变送器(3)与所述风电基础结构(I)上的参比电极(2)和牺牲阳极(10)相连，采集参比电极(2)上的电位信号和牺牲阳极(10)发射的电流信号并将电位信号和电流信号转换成标准电信号，所述数据采集模块(4)将所述标准电信号转换成数字信号传给微控制器(5)；中央控制器(8)，与各个阴极保护监测子系统中的微控制器(5)相连；用户终端(11)，通过网络与中央控制器(8)相连。
2.根据权利要求1所述的海上风电基础结构阴极保护监测装置，其特征在于:所述中央控制器(8)内设有报警模块(9)。
3.根据权利要求1所述的海上风电基础结构阴极保护监测装置，其特征在于:所述阴极保护监测子系统还包括电源模块(16 )，电源模块(16 )与所述数据采集模块(4 )和微控制器(5)电相连。
4.根据权利要求1所述的海上风电基础结构阴极保护监测装置，其特征在于:所述微控制器(5 )和中央控制器(8 )上均设有光纤转换器(6、7 )并通过海底光缆相连。
5.根据权利要求1所述的海上风电基础结构阴极保护监测装置，其特征在于:所述风电基础结构(I)上设有多对参比电极(2 )和牺牲阳极(10 )。
专利摘要本实用新型提供一种海上风电基础结构阴极保护监测装置，包括多个阴极保护监测子系统，对应设于每个风电基础结构上，阴极保护监测子系统包括依次相连的信号变送器、数据采集模块以及微控制器，信号变送器与风电基础结构上的参比电极和牺牲阳极相连，采集参比电极上的电位信号和牺牲阳极发射的电流信号并将电位信号和电流信号转换成标准电信号，数据采集模块将标准电信号转换成数字信号传给微控制器；中央控制器，与各个阴极保护监测子系统中的微控制器相连；用户终端，通过网络与中央控制器相连。本实用新型可以实时监测风机基础结构阴极保护电位以及牺牲阳极发射电流，并具有对监测的结果进行分析，可提高检测效率及时发现问题，降低人工成本。
文档编号C23F13/22GK202954096SQ20122065324
公开日2013年5月29日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者张羿, 张开华, 舒方法, 张志宏, 鲁进亮, 杨三元, 李国轩, 吴俊杰, 任敏, 桑霜, 张继彪, 葛仕彦, 李宁, 金建昌, 周国然 申请人:上海东海风力发电有限公司, 中交第三航务工程局有限公司, 中交上海三航科学研究院有限公司, 上海申航基础工程有限公司