[精品]阴极保护恒电位仪的研究

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1、阴极保护恒电位仪的研究摘要：用恒电位仪来对金属进行外加电流的阴极保护，防止金属的腐蚀；介绍现阶段阴极保护恒电位仪的研究现状及未来的发展趋势；阐述阴极保护恒电位仪的工作原理、性能以及存在的主要问题；提出合理的建议以及该领域的发展重点。关键词：恒电位仪；阴极保护；工作原理；现状；趋势1•研究背景金属腐蚀问题遍及国民经济的各个领域，它给人们带来的经济损失是巨大的。据世界上工业发达国家的调查统计，腐蚀造成的经济损失约占当年国名经济生产总值的1.5%〜4.2%O我国每年腐蚀造成的损失高达几千亿元，有几百万吨金属被腐蚀

2、掉。腐蚀不仅引起严重的经济损失，而且对人民生活、生命财产也带来严重威胁。腐蚀引起的灾难性事故而导致的人员伤亡时有发生。因此研究金属防腐的意义重大。口前金属防腐的方法有：阴极保护、添加缓蚀剂、防腐涂层等。我国从很早时候就开始在石油管道上使用阴极保护电源一恒电位仪。恒电位仪是一种能够根据给定和反馈信号口动控制并调整输出的大功率工业电源，是埋地或水下金属构件实施外加电流阴极保护、防止或延缓屯化学腐蚀速度、提高金属构件运行寿命、减少各种危险事故的主要设备n3。恒电位仪是外加电流法阴极保护的核心，是实现阴极防腐保护措

3、施的关键，是阴极保护系统设计、测试、施工、管理和评价的基础。现在我国已将阴极保护技术应用到多个领域，比如城市地下金属管网，港口设施、钢质码头、船舶，海底、过江、大型机场的管道，油罐、水罐、海洋钻井台，电厂、炼油厂、化工厂循环水冷却系统，地铁、隧道钢筋混凝土结构，核电站、大型电站主体钢桩等。2•研究现状我国在阴极防腐工程中人多数采用恒电位仪，很多成熟、先进的电源设计技术应用到恒电位仪中。在逆变式恒电位仪中，根据不同功率分别采用了SCR、TRIS、GTO、GTR、VMOSFET、IGBT等各种电力电子开关器件，

4、控制方式包括脉宽调制(PWM)、脉频调制(PFM)和混合调制三种，各种人功率电源专用芯片（SA866等）得到应用，有过流、过压、欠压、缺相等保护措施。尤其大功率器件均压技术、均流技术、浪涌吸收技术、导热散热技术、等效负载模拟技术的应用，智能芯片、单片机、逻辑器件、软启动等新技术的采用，使恒电位仪在自动化、智能化水平和整机性能等方面都得到全面提升。在国外，西方发达国家，在选择阴极防腐电源设备时，原则上只考虑以可靠性高、稳定性好、故障率低、结实耐用为性能特征的整流器。发达国家将阴极保护电源的研究主要投入到测量方

5、法、测量技术、保护评价的研究、替代能源的开发与应用和区域化无线远程控制技术等方面。2•工作原理3.1阴极保护系统及等效原理图這屯位仪图1阴极保护系统示意图图2阴极保护系统等效原理图外加电流阴极保护系统如图1所示，其等效电路如图2所示。恒电位仪的止输出端与阳极相连，负输出端与管道和连，下面放一标准的参比电极。保护电流I由恒电位仪的正端■阳极■参比电极■管道■恒电位仪的负端形成闭合电路。在图2中Rt为阳极至参比极间的土壤电阻；Ri为管道缘层电阻和参比极与阴极间的土壤电阻；Rg为管道农面的极化电阻；Cj为管道金属

6、衣面与周围介质间电容。若把参比电极的电位视为“地”，由原理可知恒电位仪的任务是使管道紧靠参比电极的电位Ur保持在・0.85~-1.5VZ间。如果Ui・高于・0.85V时保护效果下降，低于・1・5V时易引起管道防腐涂层脱落。当Uf保持在085〜・1.5V之间某个值时便可起到良好的阴极保护作用。3.2恒电位仪电路电压比枚rvmt•入"■入IJ««•M9M•出KS&*»图3恒电位仪屯路原理图在电路中，主要组成部分为滤波器、整流器、逆变器。2•运用范随着社会的发展，金属在社会各方面的运用越来越广泛，金属防腐也越来越

7、重要。阴极保护恒电位仪主要可运用在以下方而：⑴各种输油管道、输气管道等。例如石油管道，天然气管道等。⑵钢筋混泥土结构，地铁、隧道、各种建筑物内的钢结构等。⑶各种储水罐、储油罐、锅炉等。⑷化工厂、火电站、核电站、石化厂的循环冷却水系统。2•阴极保护恒电位仪的不足目前国内使用的恒电位仪主要是磁放大式和晶闸管式的恒电位仪，主要冇以下缺点：(1)空载电流大，功率因数低，能耗高，可靠性差。⑵工作电流过大时主变压器便会出现较大的震动噪咅。⑶可靠性和耐用性差。⑷测量技术、测量方法、测量手段的相对落后制约了恒电位仪的发展和

8、技术的更新。6•阴极保护恒电位仪的改进及发展趋势由以上可知阴极恒电位仪的各种缺点，故提出以下改进意见：⑴发展电力开关变换技术和高频开关技术。⑵向曲方发达国家学习，开发远程无线遥控系统。使其网络化、信息化。⑶对仪器进行各种可靠性试验，提高仪器的可靠性。⑷开发新技术，提高仪器的能效，降低仪器的空载电流，提高其功率因数。目前我国恒电位仪的设计、研制和应用仍处于初期阶段，与发达国家相比，仍有一定差距。但是应用前景广阔，有