河南科捷制造有限公司

恒电位仪基本结构组成

孙涵    2025-07-09 05:06:47    0次浏览

一、基本结构与组成核心部件:·电源模块

·输入:接入 AC 220V 或 380V 工频电源,通过变压器降压、整流器(如晶闸管、IGBT)转换为 DC 输出(电压 0~36V,电流 0~200A 可调)。

·电位控制单元

·包含参比电极(如硫酸铜参比电极,CSE)、信号放大器和比较器,实时采集被保护金属的电位,并与预设电位值对比,输出调节信号。

·阳极输出单元

·通过电缆连接辅助阳极(如 MMO 钛阳极、高硅铸铁阳极),根据控制单元指令调整输出电流,形成阴极保护电流回路。

·人机交互界面

·显示实时电位、电流、电压数据,支持电位设定、模式切换(恒电位 / 恒电流)及故障报警功能,部分高端机型配备触摸屏或远程通信接口(RS485、GPRS)。

辅助组件:·防雷装置:防止雷击损坏电子元件;

·过载保护电路:避免短路或异常电流烧毁设备;

·散热系统:风扇或散热片,确保大功率运行时的稳定性。

二、工作原理电化学控制逻辑:1.电位采集:参比电极实时测量被保护金属的电位(如相对于 CSE 的电位值),反馈至控制单元。

2.比较与调节

·若实测电位高于预设保护电位(如钢铁的 - 0.85V vs CSE),说明保护不足,控制单元增大输出电流,使金属电位负移;

·若实测电位低于保护电位下限(如 - 1.5V vs CSE),可能导致氢脆风险,控制单元减小输出电流,防止过保护。

3.电流输出:辅助阳极通过电解质溶液(如土壤、海水)向被保护金属释放电流,形成阴极保护电场,抑制金属腐蚀的阳极反应。

核心公式与参数:·能斯特方程:电位与电流的关系可简化为E=E0+nFRTlnQ,其中E为实测电位,E0为标准电极电位,Q为反应商,恒电位仪通过调节电流改变Q,使E稳定在目标区间。

·保护电位范围:钢铁在土壤 / 海水中的保护电位为 - 0.85V~-1.5V vs CSE,铜合金为 - 0.5V~-0.8V vs CSE。

三、主要功能与特点核心功能:·恒电位控制:自动维持被保护金属电位在设定值,不受介质电阻、温度变化影响,保护精度高(误差≤±5mV)。

·恒电流控制:在电位波动较小的场景(如稳定土壤环境),可锁定输出电流,简化操作。

·故障诊断与保护

·具备欠压、过流、参比电极失效报警功能,部分型号可自动切换备用参比电极或进入限流模式。

·数据记录与远程监控

·存储历史电位、电流数据(支持 USB 导出或云端同步),通过远程终端实时调整参数(如油田管道的集中监控系统)。

技术优势:·保护范围广:单台设备可覆盖长距离管道(数十公里)或大面积金属结构(如储罐群),电流输出连续可调,适应不同腐蚀环境。

·灵活性高

·可根据季节变化(如土壤含水率波动)动态调整输出,避免冬季因土壤电阻升高导致保护不足;

·适用于高电阻率环境(如岩石层、干燥土壤),通过大功率输出克服介质电阻影响。

·寿命长:优质恒电位仪的服役年限可达 10~15 年,维护成本低于牺牲阳极系统(无需频繁更换阳极)。

局限性:·依赖外部电源:需接入电网,在无电区域(如偏远油田)需搭配太阳能板或发电机,增加成本。

·安装复杂:需铺设参比电极、辅助阳极和电缆,施工难度高于牺牲阳极,且需专业人员调试。

·电磁干扰风险:大功率设备可能对周边电子设备产生干扰,需做好接地和屏蔽处理。

四、应用领域工业场景:·长输管道保护

·天然气 / 原油管道通过沿线布置恒电位仪,配合 MMO 钛阳极和锌参比电极,实现全程阴极保护。例如,西气东输管道系统采用恒电位仪 + 智能监控系统,保护效率达 99% 以上。

·大型储罐保护

·储罐底板外侧埋地部分,通过环形布置辅助阳极,恒电位仪控制电位在 - 0.95V vs CSE,防止土壤腐蚀;内侧若接触电解质溶液(如原油含水),可采用内置辅助阳极(如铂钛网)。

·海洋工程

·海洋平台、跨海大桥钢桩的阴极保护,因海水导电性好,恒电位仪可搭配高硅铸铁阳极,输出大电流(≥100A)实现长期保护。

特殊环境:·

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