山东科特防腐(集团)有限公司
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海上风电基础结构阴极保护及数据监测系统

       系统简介
      风力发电作为快速发展的绿色可再生能源,逐渐成为许多国家可持续发展战略的重要组成部分,与陆上风电相比,海上风电的运行环境更为复杂:高湿度、高盐分的海风,盐雾、海水浸泡、海浪飞溅形成的干湿交替区等,从而对海上风机设备的防腐提出了更高的技术、性能要求。
阴极保护作为一种有效的防腐手段,已经被广泛应用于各个行业,其主要分为两种:牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。
       牺牲阳极阴极保护
      牺牲阳极阴极保护法是指在被保护体上连接一种更易失去电子的金属或合金,它是一种比被保护体更为活泼的金属,如锌等,这样,当发生电化学腐蚀时,被腐蚀的是比被保护体更活泼的金属,从而保护了被保护体。在现实生活中比较常见的是,在轮船的尾部和船壳的水线以下部分,装上一定数量的锌块,来防止船壳等的腐蚀,就是应用的这种方法。目前,牺牲阳极阴极保护法除应用除海水或河道中钢铁设备的保护外,还广泛应用于防止电缆、石油管道、地下设备和化工设备等的腐蚀。
根据海上风塔的特殊性,结合我公司多年的现场施工经验,经过详细计算,作出最合理的设计和施工方案,如下图就是海上风塔采用牺牲阳极阴极保护的示意图。

       外加电流阴极保护
      外加电流阴极保护系统主要由以下几部分组成:
      ①直流电源,②辅助阳极,③参比电极。
 
      ① 直流电源
      在外加电流阴极保护系统中,需要有一个稳定的直流电源,以提供保护电流。目前,广泛使用的有整流器和恒电位仪两种。一般,当被保护的结构物所处的工况条件(如浸水面积、水质等)基本不变或变化很小,可以采用手动控制的整流器;但当结构物所处的工况条件经常变化时,且变化频率不高时,则应采用自动控制的恒电位仪,以使结构物电位总处在最佳保护范围内。
      ② 辅助阳极
      辅助阳极的作用是将直流电源输出的直流电流由介质传递到被保护的金属结构上。可作辅助阳极的材料有很多,如废钢铁、石墨、铅银合金、高硅铸铁、镀铂钛、包铂铌以及混合金属氧化物电极等。这些材料各有其特点,适用于不同的场合。
      ③ 参比电极
      参比电极的作用有两个:一方面用于测量被保护结构物的电位,监测保护效果;另一方面,为自动控制的恒电位仪提供控制信号,以调节输出电流,使结构物总处于良好的保护状态。在工程中,常用的参比电极有铜/饱和硫酸铜、银/卤化银及高纯锌参比电极等,这些参比电极各具特点,适用于不同的场合。

上图为风塔桩基外加电流阴极保护系统示意图。
01为参比电极,02为辅助阳极,03为恒电位仪
      阴极保护数据监测系统
      普通海工结构防腐蚀措施基本可以通过人工现场进行检查测量,再根据现场检查结果确定被保护结构所处状态。但海上风电场通常位于远离海岸线的大海中,直线距离通常有数海里,航道距离则更长,风电场的面积也要有几十平方公里,且数百台风机零散排布于此范围内,日常的维护检测相当困难,采用通常的人工方式根本不可能在第一时间发现问题,较大面积的风电场工作量也相当巨大,短时间内无法完成检测工作。我公司整合大量的现代通讯检测手段,根据海上风电场的布局及其基础结构特点,研制出了针对海上风电基础结构专用的阴极保护检测装置和配套软件。
      阴极保护数据监测系统是一套面向阴极保护领域的远程智能在线监测系统,它采用通用分组无线业务(GPRS)方式作为数据传输手段。配合阴极保护数据专家管理系统软件,实现了对阴极保护数据的集中采集和分析整理,可以通过远程监控方式实时获取并分析数据,根据分析结果及时对阴极保护系统做出调整,使整个阴极保护系统始终处于最佳工作状态,真正实现了对阴极保护系统数字化、信息化、自动化管理。
      阴极保护数据专家管理系统软件是我公司自主开发,具有完全自主知识产权的软件,该软件具有如下功能特点:
   (1) 软件可在微软Windos操作系统下运行,采用汉字化图形界面,人机对话方式,操作简单,界面友好,软件采用加密锁加密,数据安全程度高。
     (2) 系统可对任一监测点的阴极保护电位或恒电位仪数据(输出电压、输出电流和保护电位)进行连续监测,监测时间频率可由用户任意设定,并能够对异常情况及时给出报警。
     (3) 系统可以对被保护构筑物整个保护阶段的监测数据进行全程记录、储存、打印和分析
     (4) 系统可根据需要对于任一监测点不同时期测量的阴极保护电位进行存储、查询、分析处理和打印。
     (5) 系统能够查询任一时期内、任一监测点的阴极保护参数,可绘制状态曲线,并可打印。
     (6) 系统能够独立统计故障数据,可以分类汇总显示,给出故障原因,并可打印。
     (7) 用户根据需要打印某一监测点某年某月的全部检测数据。
     (8) 用户可根据需要随时备份或清除数据库中的数据。
 

 阴极保护无线数据检测系统截图
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主界面

 
阴极保护无线数据监测系统截图
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月统计功能
 
阴极保护无线数据监测系统截图
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数据查询功能
            
 

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