一种阴极保护系统模块化装置的制作方法

本发明属于腐蚀防护技术领域，尤其是涉及一种阴极保护系统模块化装置。

背景技术：

防腐层加阴极保护联合保护的方式，作为一种有效的腐蚀控制技术，已广泛应用于埋地钢质油、气、水管道、储罐及设备。常规阴极保护系统中阴极保护设备、接线设备、测试设备、防电涌设备、数据终端设备等布置分散，电缆接线复杂，各设备重复利用率低，施工预制程度低，巡检路线长。随着三维设计技术的快速发展，使阴极保护系统模块化建造和精益预制成为可能。急需一种阴极保护系统模块化装置，能够解决设备多、难以模块化的问题。同时充分利用装置内部空间，布置紧凑；装置内部设备均采用螺栓固定和连接，可提高工厂预制率。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺点，本发明提供了一种阴极保护系统模块化装置，对阴极保护系统进行模块化设置，充分利用装置内部空间，做到区域和通道规划合理，各设备布置集中。以解决现有技术中设备布置分散、电缆接线复杂，各设备重复利用率低，施工预制程度低，巡检路线长等问题。

本发明所采用的技术方案是：一种阴极保护系统模块化装置，包括钢结构鞍座和通过可拆卸式螺栓连接安装在钢结构鞍座上的阴极保护设备模块、测试设备模块、设备及绝缘设施保护模块、接线设备模块和阴极保护电缆；所述阴极保护设备模块、测试设备模块、设备及绝缘设施保护模块分别通过电缆与接线设备模块的相应端子连接；所述接线设备模块与所述阴极保护电缆连接，所述阴极保护电缆固定在钢结构鞍座上的电缆槽内。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

1)本发明将阴极保护装置进行模块化设计，将阴极保护设备、接线设备、测试设备、防电涌设备等布置在单体模块内，通过优化模块内各设备的布置，阴极保护系统装置的模块化更加简单；

2)单体模块均采用螺栓或插接方式固定在底座上，拆分容易，复装快捷，运输方便，便于重复利用，改进了传统的建设模式；

3)各模块简洁明了，易于内部控制，可避免现场接线错误，能有效控制施工质量，缩短现场施工工期；

4)可根据工程的实际工况配置不同的单体模块，针对已建工程，能更好地在产能扩充的条件下增加单体模块，便于现场的管理维护。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的阴极保护系统模块化装置布置图；

图2是本发明的阴极保护设备模块示意图；

图3是本发明的测试设备模块示意图；

图4是本发明的设备及绝缘设施保护模块示意图；

图5为a单元与埋地金属管道的连接示意图；

图6为a、b、c单元的工作原理示意图；

图7为d、e、f单元的工作原理示意图；

图8为g、h、i单元的工作原理示意图。

具体实施方式

一种阴极保护系统模块化装置，如图1所示，包括：钢结构鞍座1、阴极保护设备模块2、测试设备模块3、设备及绝缘设施保护模块4、接线设备模块5和阴极保护电缆6等。

如图1所示，阴极保护设备模块2、测试设备模块3、设备及绝缘设施保护模块4、接线设备模块5和阴极保护电缆6等均通过可拆卸式螺栓连接安装于钢结构鞍座1上，便于装置整体拆分为单体模块进行运输以及单体模块的更换、重复利用；所述阴极保护设备模块2可提供阴极保护电流并自动调节，具备阴极保护参数采集、远传远控功能，阴极保护设备模块2通过电缆与接线设备模块5相应端子连接；所述测试设备模块3可对各阴极保护参数、绝缘接头性能等进行现场测试，测试设备模块3通过电缆与接线设备模块5相应端子连接；所述设备及绝缘设施保护模块4具备防电涌、交直流干扰防护功能，用于保护设置在厂站的绝缘接头和厂站内阴极保护设备免受雷电高压电涌的破坏，设备及绝缘设施保护模块4通过电缆与接线设备模块5相应端子连接；所述接线设备模块5内设接线箱，通过电缆与阴极保护设备模块2、测试设备模块3、设备及绝缘设施保护模块4连接，并内设多个接线端子，实现模块化装置内的电缆均由接线设备模块5与外部连接；所述阴极保护电缆6为各类型阴极保护电缆，均固定在钢结构鞍座1上的电缆槽内。

作为本发明的一种技术优化方案，所述钢结构鞍座1为型钢，并配有吊耳，方便吊装运输。

作为本发明的一种技术优化方案，所述阴极保护设备模块2包括a(数据采集及远传远控功能)、b(整流功能)、c(自动调节控制功能)三个单元(见图2)。当实际工况只需实现阴极保护参数就地采集及远传远控时，该阴极保护设备模块只需a单元；当实际工况需要整流功能和阴极保护参数就地采集及远传远控时，该阴极保护设备模块需a+b两个单元；当实际工况需同时满足整流功能和阴极保护参数就地采集及远传远控，且具备自动电流输出、电位调整的控制功能时，该阴极保护设备模块需同时存在a+b+c三个单元。本模块可根据工程实际需求，选择不同的单元组合成相应的设备模块。

所述a单元用于将埋地金属管道的管地电位换成标准工业信号(4-20ma)，并通过自控设备或无线传输方式实现远传远控的功能，便于各级站控系统对设置点的管地电位进行采集、监控和处理。当实际工况只需实现阴极保护参数就地采集及远传远控时，阴极保护设备模块2只需a单元，详见图5；同时a单元可与b单元和c单元结合使用，详见图6。

所述b单元包含变压器和整流器，变压器将电源交流电压转换为设备耐受范围内的交流电压，整流器利用二极管或可控硅将交流电转换成设备所需的直流电，详见图6。

所述c单元是在b单元工作状态下，实时检测参比电极的电位变化，与给定电位进行比较、放大，调整输出电压和输出电流的小大，直到被保护管道通电点电位稳定在给定电位，即达到恒电位，详见图6。

作为本发明的一种技术优化方案，所述测试设备模块3可整合现场阴极保护所有的测试要求，便于现场数据测试工作。根据测试功能需求，可划分为d(管/地电位测试)、e(绝缘接头性能测试)、f(数据采集、传输和远传)三个单元(见图3)。d、e单元根据实际工况独立选择使用，当实际工况需同时满足管/地电位测试和数据采集、传输和远传功能时，该测试设备模块需同时存在d+f单元。在工程应用中，根据实际功能需求选择一种或几种对应的单元为该设备模块。

所述d单元用于测试被保护管道的管/地电位，通过电缆一端连接参比电极，一端连接被保护管道，利用万用表测试被保护管道相对参比电极的电位，详见图7。

所述e单元用于测试绝缘接头两端的电位，通过电缆分别连接至绝缘接头两端的被保护管道上，根据绝缘接头两端的电位判断绝缘接头的性能，详见图7。

所述f单元用于数据的采集、传输和远传，是在d单元的基础上将测试的管/地电位通过gprs或其他传输方式远传至各级站控系统，详见图7。

作为本发明的一种技术优化方案，所述设备及绝缘设施保护模块4根据功能不同，可为g(防电涌单元)、h(交流干扰防护单元)、i(直流干扰防护单元)三个单元(见图4)。其中，当实际工况只需实现防电涌时，该设备及绝缘设施保护模块4只需g单元；当实际工况需实现防电涌和交流干扰防护时，该设备及绝缘设施保护模块4需g+h单元；当实际工况需实现防电涌和交直流干扰防护时，该设备及绝缘设施保护模块4需g+h+i单元。在工程应用中，根据实际功能需求选择一种或几种对应的单元为该设备及绝缘设施保护模块。

所述g单元为具备防瞬时高压电涌功能的元器件或者设备，包括等电位连接器、火花间隙、氧化锌避雷器等。g单元通过电缆一端与管道连接，一端与接地体连接，正常工况时，g单元处于开路状态，管道与接地体不导通；当管道上有瞬时高压电涌，一旦超过g单元设置的电压时，g单元切换至导通状态，管道与接地体通过g单元导通，高压电涌经接地体直接排放，详见图8。

所述h单元为具备隔离直流导通交流的元器件或者设备，包括电容元件或固态去耦合器等。h单元通过电缆一端与管道连接，一端与接地体连接，当管道上有交流电干扰时，交流电经h单元通过接地体排放到大地，而直流电流无法经过h单元排放，详见图8。

所述i单元为具备导通时间长、数值大的直流电的元器件或者设备，包括有大功率排流器等。i单元通过电缆一端与管道连接，一端与接地体连接，当管道上有时间长、数值大的直流电干扰时，直流电经i单元通过接地体排放到大地，详见图8。

作为本发明的一种技术优化方案，所述接线设备模块5可实现模块化装置内的电缆均由接线设备模块5与外部连接，明确了现场与工厂预制的工作界面，有利于现场的接线，避免接线错误。

作为本发明的一种技术优化方案，所述电缆6均固定在钢结构鞍座1上的电缆槽内，布线整洁且接线不易出错。