專利名稱：模塊化陰極保護防腐電源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種強制電流陰極保護的模塊化陰極保護防腐電源。
背景技術：
強制電流陰極保護技術已在金屬結構的防腐工程中得到廣泛的應用，例如，用于 油田采油區儲罐群、輸油或輸氣管道等金屬結構群的防腐。現有的陰極保護防腐電源采用 相控整流器或開關變換器單路輸出直流電，對被保護金屬結構群中多個相鄰的用導電體連 接的被保護金屬結構供電，用一個參比極檢測陰極電位。金屬結構受保護面與陽極之間的 電流路徑上包含多個金屬內部局部等效電阻和多個金屬表面與土壤電解質之間的等效電 阻，由于金屬結構受保護面的導電結構差異、涂層差異以及接觸土壤差異，各種等效電阻值 不等。對于給定的電流密度，在電流較大的時候，各局部等效電阻的壓降差異較大，因而，在 用單個直流電源供電和單點電位檢測的情況下，在大的金屬結構受保護面中，電位不能得 到均衡控制，難以使金屬結構受保護面各點處于最佳的保護狀態。現有的陰極保護防腐電源，對電位的信號采集方式是用導線直接將電源控制器與 參比極及被保護金屬陰極連接。通常，直流變換模塊遠離參比極，直接用導線將被保護金屬 結構附近的參比極與直流變換模塊的控制器連接，由直流變換模塊的控制器直接對電位進 行檢測，則連接導線電阻和電感的影響，導線壓降會使參比極電位的檢測存在誤差，從而使 電位控制出現偏差，金屬結構受保護面偏離最佳的保護狀態。被保護的金屬結構大多分散在戶外，例如油田采油區儲罐群、輸油或輸氣管道等 金屬結構群，對傳統的陰極保護防腐電源的維護工作，大多采用定期人工巡回檢測方式，費 時費力，且不能及時發現故障。傳統的陰極保護防腐電源缺乏對防腐系統工作狀態的集中 自動監測，不便于維護和修理工作。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種模塊化陰極保護防腐電源，便于陰 極保護連接點分散配置和電位檢測，以克服現有技術中金屬結構受保護面電位不均衡、電 位控制精度低和維護困難的缺陷。本實用新型解決其技術問題采用的技術方案是由一個或多個將直流電輸出到直 流母線上的整流模塊，一個或多個與直流母線相連的直流變換模塊，一個或多個與直流變 換模塊對應相連的檢測模塊，以及一個與所有直流變換模塊相連接的含有GPRS通信單元 的中央控制模塊組成。其中所述直流變換模塊，其負極與被保護金屬結構群中的被保護金 屬結構連接，其正極與被保護金屬結構鄰近的埋地陽極連接；所述檢測模塊安裝在靠近參 比極的位置并與相應直流變換模塊連接，檢測模塊檢測被保護金屬結構與參比極之間的電 位，將電位信號采用數字化通信方式發送給對應的直流變換模塊，形成電位閉環控制。本實用新型與目前采用的陰極保護防腐電源相比，具有以下主要的優點其一，便于電位控制一個或多個整流模塊和一個或多個直流變換模塊的模塊化結構，有利于對被保護金屬結構群中分散設置陰極保護點并提供各自獨立的電位控制，從 而克服了傳統的陰極保護防腐電源不便于分散配置陰極保護電位檢測和控制點，金屬結構 受保護面電位不能均衡控制的缺陷。其二，檢測精度高采用檢測模塊就近測量陰極電位，并用數字化傳輸方式給直流 變換模塊，從而克服了遠距離直接導線連接測量陰極電位方式的測量誤差大的問題。其三，便于操作和監控通過中央控制模塊，方便對各個陰極保護點的給定電位進 行設置。中央控制模塊的GPRS遠程通信，可實現對模塊化陰極保護防腐電源系統的遠程集 中監控。其四，便于運行維護和故障維修。與傳統的人工巡回檢測方式相比，集中監控的運 行成本降低、速度快，便于陰極保護防腐系統的及時維護和維修，從而也提高了陰極保護防 腐系統的可靠性。

圖1是本實用新型的一實施例的結構示意圖。圖2是圖1中的檢測模塊與直流變換模塊的連接示意圖。
具體實施方式
本實用新型提供的模塊化陰極保護防腐電源，其由一個或多個將直流電輸出到直 流母線上的整流模塊，一個或多個與直流母線相連的直流變換模塊1，一個或多個與直流變 換模塊1對應相連的檢測模塊，以及一個與所有直流變換模塊1相連接的含有GPRS通信單 元的中央控制模塊2組成，其中所述直流變換模塊1，其負極與被保護金屬結構群中的被 保護金屬結構連接，其正極與被保護金屬結構鄰近的埋地陽極連接；所述檢測模塊安裝在 靠近參比極的位置并與相應直流變換模塊1連接，檢測模塊檢測被保護金屬結構與參比極 之間的電位，將電位信號采用數字化通信方式發送給對應的直流變換模塊1，形成電位閉環 控制。下面結合具體實施例和附圖對本實用新型作進一步說明，但不限定本實用新型。參見圖1 為便于說明，本實施例給出一個整流模塊，五個直流變換模塊，五個檢 測模塊，以及一個中央控制模塊。除中央控制模塊外，其它部件的數量均可以依據實際情況 而定。所述整流模塊，其輸入端與三相交流電源連接，其輸出端通過正直流母線和負直 流母線與五個直流變換模塊中的直流變換電路的輸入端一一相連。每個直流變換模塊1中，其內部均設有電源與控制器以及直流變換電路。如圖1 所示所述電源與控制器，可根據反饋的陰極保護點的電位信號對各自的直流變換電路輸 出電壓和電流進行控制，該電源與控制器的輸出端由導線與檢測模塊的輸入端相連。檢測 模塊的輸出端由導線連接一個參比極，并且由導線連接在地下被保護金屬結構上。所述直 流變換電路分別由導線連接一個陰極3和陽極，這些陰極和陽極位于參比極的兩側，并且 這些陰極均分散連接在被保護金屬結構群中的被保護金屬結構上。所述檢測模塊安裝在靠近參比極的位置，測量被保護地下金屬結構與參比極之間 的電位，檢測到的電位信號經數字化處理后，采用數字化通信方式將電位信號遠距離傳送給相應直流變換模塊1。該檢測模塊內部包含電源電路、數字通信電路以及電位檢測與數字 化處理電路，如圖2所示所述電源電路經雙絞線與對應的直流變換模塊1中的直流變換電 路的電源輸出端相連，以便從直流變換模塊1中獲得電源供應。所述電位檢測與數字化處 理電路與被保護金屬結構即陰極3連接，并與相應的參比極連接。所述數字通信電路經雙 絞線與對應的直流變換模塊1中的控制器相連，用于接收和發送數據。所述中央控制模塊2，其經通信線與所有直流變換模塊1中的電源與控制器相連。 該中央控制模塊2含有GPRS遠程通信單元。本實用新型采用的部件均為現有的通用電路單元構成，例如，整流模塊由二極管 和濾波電容實現。直流變換模塊1采用標準推挽電路或單相橋式逆變電路構成的直流-交 流-直流開關型變換電路實現直流變換。檢測模塊采用現有的標準運算放大器和微控制器 技術實現。中央控制模塊2由微控制器或個人計算機和市售的GPRS單元組合實現。模塊 間的通信電路采用標準的RS422協議實現。本實用新型的工作過程是整流模塊將三相交流電變換成直流電，輸出到正直流 母線和負直流母線(簡稱直流母線)上，直流變換模塊1將從直流母線得到的直流電壓變 換為受控的直流電壓，分散施加在被保護金屬結構群中的被保護金屬結構上。對應檢測模 塊在各分散保護點檢測被保護金屬結構與參比極的電位信號，電位信號經檢測模塊處理后 采用數字通信方式發送給相應的直流變換中的電源與控制器，該電源與控制器將接收到的 實際電位信號與預先設定電位信號進行比較，調整直流變換模塊1中的直流變換電路輸出 直流電壓，以保證與被保護金屬結構相連的各點陰極3電位恒定在設定值，達到免除和減 緩被保護金屬結構腐蝕的目的。直流變換模塊1接收中央控制模塊2對參比極電位的設定 值，中央控制模塊2接收各個直流變換模塊1的輸出電壓、輸出電流、工作溫度和檢測到的 被保護點的陰極電位，并將這些運行參數形成數據包，經GPRS通信傳輸，供遠端集中監控 系統使用。
權利要求模塊化陰極保護防腐電源，其特征在于由一個或多個將直流電輸出到直流母線上的整流模塊，一個或多個與直流母線相連的直流變換模塊(1)，一個或多個與直流變換模塊(1)對應相連的檢測模塊，以及一個與所有直流變換模塊(1)相連接的含有GPRS通信單元的中央控制模塊(2)組成，其中所述直流變換模塊(1)，其負極與被保護金屬結構群中的被保護金屬結構的連接，其正極與被保護金屬結構鄰近的埋地陽極連接；所述檢測模塊安裝在靠近參比極的位置并與相應直流變換模塊(1)連接，檢測模塊檢測被保護金屬結構與參比極之間的電位，將電位信號采用數字化通信方式發送給對應的直流變換模塊(1)，形成電位閉環控制。
2.根據權利要求1所述的模塊化陰極保護防腐電源，其特征在于所述整流模塊，其輸 入端與三相交流電源連接，其輸出端通過正直流母線和負直流母線與所述直流變換模塊 (1)中的直流變換電路的輸入端一一相連。
3.根據權利要求1所述的模塊化陰極保護防腐電源，其特征在于所述直流變換模塊 (1)的內部均設有電源與控制器以及直流變換電路，電源與控制器的輸出端由導線與檢測 模塊的輸入端相連，直流變換電路分別由導線連接一個陰極(3)和陽極，這些陰極和陽極 位于參比極的兩側，并且這些陰極均分散連接在被保護金屬結構群中的被保護金屬結構 上。
4.根據權利要求1或3所述的模塊化陰極保護防腐電源，其特征在于所述檢測模塊，其 輸出端由導線連接一個參比極，并且由導線連接在地下被保護金屬結構上。
5.根據權利要求1或3所述的模塊化陰極保護防腐電源，其特征在于所述中央控制模 塊(2)，其由通信線與所有直流變換模塊(1)中的電源與控制器相連。
專利摘要本實用新型模塊化陰極保護防腐電源是由一個或多個將直流電輸出到直流母線上的整流模塊，一個或多個與直流母線相連的直流變換模塊，一個或多個與直流變換模塊對應相連的檢測模塊，以及一個與所有直流變換模塊相連接的含有GPRS通信單元的中央控制模塊組成，其中所述直流變換模塊，其負極與被保護金屬結構連接，其正極與被保護金屬結構鄰近的埋地陽極連接；檢測模塊裝在靠近參比極的位置并與相應直流變換模塊連接，檢測模塊檢測被保護金屬結構與參比極之間的電位，將電位信號采用數字化通信方式發送給對應的直流變換模塊，形成電位閉環控制。本實用新型具有電位檢測和控制精度高，以及便于維護等優點。
文檔編號C23F13/06GK201738007SQ201020220448
公開日2011年2月9日 申請日期2010年6月9日 優先權日2010年6月9日
發明者吳勇, 周文, 喻平, 夏澤中, 袁佑新, 陳靜 申請人:武漢理工大學;湖北興成石化設備有限公司