智能控制陰極保護裝置在地下金屬管網(wǎng)的運用

宿志剛

（大慶油田化工有限公司甲醇分公司，黑龍江大慶 163418）

智能控制陰極保護裝置在地下金屬管網(wǎng)的運用

宿志剛

（大慶油田化工有限公司甲醇分公司，黑龍江大慶 163418）

采用大量文獻分析法、比較法，分析了智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分析了智能控制陰極保護裝置在地下金屬管網(wǎng)的運用，得出智能控制陰極保護裝置應(yīng)用在地下金屬管網(wǎng)中可有效防止地下金屬管網(wǎng)腐蝕的結(jié)論。

智能控制；陰極保護；金屬管網(wǎng)

Abstract：The structure of intelligent control system is analyzed by a lot of literature analysis and comparison method.The application of intelligent control cathodic protection device in underground metal pipe network is analyzed.It is proved that the intelligent control cathodic protection device can be used in underground metal pipe network To prevent the underground metal pipe network corrosion conclusions.

Key words：intelligent control；cathodic protection；metal pipe network

土壤中存在很多陽極、陰極離子，這些陽極、陰極離子會使土壤變成可腐蝕多種金屬的電解質(zhì)。地下金屬管網(wǎng)長期埋設(shè)在土壤中，勢必會被土壤腐蝕[1]。陰極保護裝置便是為了預(yù)防地下金屬管網(wǎng)發(fā)生腐蝕而被研制出來的，可有效保護地下金屬管網(wǎng)不被腐蝕。隨著我國智能化、自動化、通信技術(shù)、控制技術(shù)等的發(fā)展，智能控制陰極保護裝置誕生。這種新型裝置可提高陰極保護裝置的穩(wěn)定性、工作效率和質(zhì)量，在我國地下金屬管網(wǎng)中運用非常廣泛。

1 智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡介

智能控制系統(tǒng)主要是由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、控制電源、單片機組成，其中采集系統(tǒng)包括電流AD采集、溫度采集、參考電位AD采集等，單片機由MCU1和MCU2（MCU是微控制控制單元的英文簡稱，是單片微型計算機）組成，MCU1的功能是通過無線發(fā)送模塊接口將數(shù)據(jù)傳輸給PC，MCU2包括主備PWM電源指示系統(tǒng)和主電源報警系統(tǒng)。電源控制部分包括繼電器切換主備PWM電源控制系統(tǒng)和PWM電源控制系統(tǒng)兩部分，它的作用是確保地下金屬管道參比電位保持最佳保護電位。

2 智能控制陰極保護裝置在地下金屬管網(wǎng)的運用

2.1 采集系統(tǒng)的應(yīng)用

智能控制采集系統(tǒng)的作用是采集地下金屬管網(wǎng)智能控制陰極保護電路電壓信號、管網(wǎng)溫度和電流，然后將采集的數(shù)據(jù)傳輸給單片機。采集系統(tǒng)的核心是電壓比較器、溫度比較器和電流比較器，通過比較，系統(tǒng)會自動判斷回路中電壓、電流、溫度與參考數(shù)值的差異，如果差異太大，單片機接受到數(shù)據(jù)后會自動調(diào)整。

2.2 主備脈沖電源的運用

主備脈沖電源包括兩部分，分別是切換電路和故障報警電路。切換電路的作用是當(dāng)智能控制系統(tǒng)的陰極保護裝置的主備電源發(fā)生故障時，切換電路會自動將陰極保護裝置系統(tǒng)與故障電源切斷，然后與預(yù)備的脈沖電源連接，繼續(xù)為陰極保護裝置供電，給地下金屬管網(wǎng)不間斷的防腐保護。圖1是主備脈沖電源切換電路[1]。

主脈沖電源故障報警電路的作用是當(dāng)陰極保護裝置的主脈沖電源發(fā)生故障時，采集系統(tǒng)會將采集到的故障信號發(fā)送給揚聲器，揚聲器接受到故障信號會立即發(fā)出警鳴信號，同時報警系統(tǒng)的指示燈會發(fā)出閃爍報警信號，提醒維修管理人員。目前我國智能控制陰極保護裝置的主脈沖電源故障報警系統(tǒng)，已經(jīng)具有自動定位故障功能和隔離故障系統(tǒng)。一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，智能控制系統(tǒng)會自動定位故障，同時會將故障區(qū)與非故障區(qū)隔離開，避免故障區(qū)電路擴大故障區(qū)域的現(xiàn)象出現(xiàn)。

圖1 主備脈沖電源切換電路

2.3 陰極保護裝置應(yīng)用

地下金屬管網(wǎng)需要長期埋設(shè)在土壤中，土壤中含有很多腐蝕金屬的物質(zhì)，因此埋設(shè)后的金屬管網(wǎng)若不采取相應(yīng)的防腐措施便會在土壤電解質(zhì)環(huán)境中快速腐蝕。我國防止地下金屬管網(wǎng)腐蝕的技術(shù)有很多，陰極保護裝置是目前應(yīng)用最廣泛。不管是哪種金屬管網(wǎng)，長期浸在土壤中皆會產(chǎn)生一定的電位，在物理中這種電位被稱為自然電位也就是地下金屬管網(wǎng)被腐蝕的電位。自然電位可表示管網(wǎng)金屬失去電子的相對難易，一般老說自然電位負數(shù)越大性能越穩(wěn)定，越不容易失去電子，也就越不容易被土壤腐蝕。外加電流法是通過外加電源對地下管網(wǎng)金屬施加陰極電流，陰極極化后使地下管網(wǎng)金屬電位產(chǎn)生負移，進而減小管網(wǎng)金屬腐蝕金屬在土壤中的溶解速度，甚至是完全停止溶解。犧牲陽極法陰極保護裝置的原理是將負極低于管網(wǎng)金屬的金屬陽極與地下金屬管網(wǎng)進行電偶相連，土壤中的電解質(zhì)會優(yōu)先溶解負金屬陽極，進而達到保護地下金屬管網(wǎng)不被腐蝕的目的。這兩種方法的保護原理相同，只是為地下金屬管網(wǎng)提供陰極電流的方式不同，因而由這兩種方式衍生出的陰極保護裝置的技術(shù)、設(shè)備也各不相同。

3 結(jié)束語

智能控制陰極保護裝置主要由采集系統(tǒng)、單片機、電源控制系統(tǒng)等多種系統(tǒng)組成，采集系統(tǒng)的作用是采集保護裝置電路中的電流、電壓、溫度等信息，并將采集的信息通過通信系統(tǒng)輸送給單片機，即微型計算機控制系統(tǒng)。主備脈沖電源的作用是切換故障電路和報警，當(dāng)陰極保護裝置發(fā)生故障時主備脈沖電源會及時發(fā)現(xiàn)并將故障傳輸給切換電路，切換電路會立即將電源切換到備用脈沖電源，確保陰極保護裝置穩(wěn)定運行。同時將故障信號輸送給報警器，由報警器發(fā)出預(yù)警信號。陰極保護裝置的作用是保護地下金屬管網(wǎng)不被土壤中電解質(zhì)腐蝕，延長地下金屬管網(wǎng)的使用壽命。

[1] 徐映，涂國棟，陳思思.智能變電站保護及智能控制柜溫度調(diào)節(jié)裝置研制探討[J].電力訊息，2014，（10）：111-115.

[2] 李志堅，潘書燕，宋斌，等.智能變電站站域保護控制裝置的研制[J].電力系統(tǒng)自動化，2016，（13）：107-110.

Application of Intelligent Controlled Cathode Protection Device in Underground Metal Pipe Network

Su Zhi-gang

TG174.41

A

1003–6490（2017）09–0111–01

2017–07–07

宿志剛（1982—），男，遼寧開源人，工程師，主要研究方向為甲醇生產(chǎn)。