海洋平台阴极保护模拟实验装置和方法制造方法及图纸

一种海洋平台阴极保护模拟实验装置和方法，包括水循环单元、传感器单元及数据处理单元，该水循环单元包括蓄水池、循环泵、造波器、调节罐、控温元件和搅拌器，循环泵和调节罐通过循环管道串联在蓄水池的出水口与进水口之间，在该蓄水池内设有造波器和搅拌器；该传感器单元包括海洋平台缩比模型、缩比阳极体模型和环形参比电极，海洋平台缩比模型设在蓄水池内；多个环形参比电极和缩比阳极体模型从上到下依次固定在海洋平台缩比模型上，并通过导线与该数据处理单元相连。优点是：采用实验装置模拟加速实验的方式，可以用于模拟海洋潮差、洋流、波浪、海水温度等环境因素对平台阴极保护效果的影响，贴近实际工况，达到评估平台阴极保护方案可行性的目的。

【技术实现步骤摘要】
海洋平台阴极保护模拟实验装置和方法
本专利技术涉及一种海洋平台阴极保护模拟实验装置和方法，主要用于平台阴极保护效果评估实验，属于电化学领域。
技术介绍
海洋平台是进行海洋油气开采的主要设备，主要由钢结构组成，位于广阔的海洋中，结构复杂，施工困难，投资巨大。与陆地采油设备相比，它所处环境十分恶劣，平台在工作期间面临着海水的侵蚀，风浪，海流，海冰等一系列因素的影响，这对海洋平台的主体钢结构是极大的考验。平台材料的腐蚀十分严重，因此必须采用阴极保护措施。然而由于水下施工困难，阴极保护设施通常是由软件模拟确定保护方案，之后在平台建设过程中直接搭载，这与实际工况有较大的差异，一旦出现保护电位不够、提前失效等问题，需要耗费大量的成本进行修复。工程上迫切需要一种更加准确的模拟实验装置和实验方法。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种海洋平台阴极保护模拟实验装置和方法，采用实验装置模拟加速实验的方式，可以用于模拟海洋潮差、洋流、波浪、海水温度等环境因素对平台阴极保护效果的影响，贴近实际工况，评估平台的阴极保护方案的可靠性，解决现有技术软件模拟存在的误差较大的问题。本专利技术的技术方案是：一种海洋平台阴极保护模拟实验装置，其特征在于，包括水循环单元、传感器单元及数据处理单元，该水循环单元包括蓄水池、循环泵、造波器、调节罐、控温元件和搅拌器，在蓄水池一端的上部和下部分别设有出水口和进水口，循环泵和调节罐通过循环管道串联在出水口与进水口之间，在调节罐上设有控温元件；在该蓄水池内设有造波器和搅拌器；该传感器单元包括海洋平台缩比模型、缩比阳极体模型和环形参比电极，海洋平台缩比模型设在蓄水池内，多个环形参比电极从上到下依次固定在海洋平台缩比模型的多个支柱上，在每一该支柱上各设有多个与该环形参比电极对应的缩比阳极体模型，该缩比阳极体模型和环形参比电极通过导线与该数据处理单元相连。一种采用所述的装置的海洋平台阴极保护模拟实验方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、实验前期准备：根据所模拟平台的主要结构制作海洋平台缩比模型4，与实际比例约为1:3000-6000，根据实际尺寸确定，仅制作支柱41和框架；并将阴极保护设施同比例缩放，制作缩比阳极体模型6，依次用固定卡箍将环形参比电极7安装在支柱41上，将缩比阳极体模型6和环形参比电极7与数据处理系统3相连；将海洋平台缩比模型4置于蓄水池5中；从注水口12加入去离子水至水没过进水口9；第二步、实验过程：检查线路无误后开始进行实验，根据不同实验要求选择不同电导率溶液，进行阴极保护效果评估时，按照模型比例使用去离子水对海水溶液进行稀释；采用所述的水循环单元模拟以下工况：（1）潮差：在蓄水池中加水位至最高，调节出水口、进水口、循环泵，使蓄水池中的水位按照时间周期变化，经过12小时降至最低点，多余的水储存至调节罐中，之后12h缓慢升高恢复至原水位；（2）波浪：水中波浪由造波器提供，根据平台所处环境选择不同等级的波浪；（3）温度：温度由温控元件调节，该温控元件位于调节罐中，当水流经调节罐时，可以根据需求温度进行调节，从而控制蓄水池中温度；（4）流速：通过调节循环泵的转速将循环管路中液体的流速调节到设定值，流速应当大于平台所处海域,海水最大流速。实验的周期为7天，实验过程中由环形参比电极获得平台主要结构的电位，并将该信号输送到数据处理单元，进行时时监测，当保护电位低于设定值时即进行报警；每个环形参比电极能够测试个方向上的电位，确保每根支柱前后左右四个方向的电位均得到有效采集。第三步、数据处理：通过数据处理单元获得的电位数值生成平台电位分布图，所有电位均在要求范围内即可认为平台阴极保护系统可正常工作。本专利技术的优点是：采用实验装置模拟加速实验的方式，可以用于模拟海洋潮差、洋流、波浪、海水温度等环境因素对平台阴极保护效果的影响，贴近实际工况；采用环状参比电极，可以测试得到平台不同位置包括平台内侧电位分布情况，并通过数据处理单元获得模拟平台电位分布图，从而达到评估平台阴极保护方案可行性的目的。附图说明图1是本专利技术实施例的整体结构示意图；图2是图1中海洋平台缩比模型的横截面的结构示意图。附图标记说明：1、水循环单元，2、传感器单元，3、数据处理单元，4、海洋平台缩比模型，41、支柱，5、蓄水池，6、缩比阳极体模型，7、环形参比电极，8、出水口，9、进水口，10、循环泵，11、造波器，12、注水阀门，13、排水阀门，14、调节罐，15、控温元件，16、搅拌器，17、流速传感器。具体实施方式参见图1-图2，本专利技术一种海洋平台阴极保护模拟实验装置，其特征在于，包括水循环单元1、传感器单元2及数据处理单元3，该水循环单元1包括蓄水池5、循环泵10、造波器11、调节罐14、控温元件15和搅拌器16，在蓄水池5一端的上部和下部分别设有出水口8和进水口9，循环泵10和调节罐14通过循环管道串联在出水口8与进水口9之间，在调节罐14上设有控温元件15；在该蓄水池5内设有造波器11和搅拌器16；该传感器单元2包括海洋平台缩比模型4、缩比阳极体模型6和环形参比电极7，海洋平台缩比模型4设在蓄水池5内，多个环形参比电极7从上到下依次固定在海洋平台缩比模型4的多个支柱41上，在每一该支柱41上各设有多个与该环形参比电极7对应的缩比阳极体模型6，该缩比阳极体模型6和环形参比电极7通过导线与该数据处理单元3相连。所述的海洋平台缩比模型4为圆形的塔状结构。所述的海洋平台缩比模型4、缩比阳极体模型6和环形参比电极7的尺寸按照设定的比例缩小。所述的海洋平台缩比模型4为圆形塔，其支柱41设有四根，并沿圆形塔的圆周均布。在所述的在出水口8与进水口9之间的循环管道上装有流速传感器17，所述的数据出炉单元3能够实时监测包括参比电极电位、温度、水体流速的有关数据，并根据测得数据生成平台电位分布图，确认阴极保护方案的效果，并将这些数据储存。环形参比电极7特别适用于圆柱型钢结构物电位的测量。其测量方法包括如下步骤：一、实验前期准备：根据所模拟平台的主要结构制作海洋平台缩比模型4，与实际比例约为1:5000，可根据实际尺寸修改，仅制作支柱41和主要支撑结构，不包括平台上层结构等具体设施。并将阴极保护设施同比例缩放，制作缩比阳极体模型6，依次用固定卡箍安装环形参比电极7，若进行外加电流阴极保护实验，则需要将海洋平台缩比模型4及缩比阳极体模型6与恒流电源连接，将环形参比电极7与数据处理系统3相连。二、实验过程：检查线路无误后开始进行实验。根据不同实验要求选择不同电导率溶液，进行阴极保护效果评估时，按照模型比例使用去离子水对海水溶液进行稀释。由于模型尺寸与实际有差异需要对海水稀释才能保证在距离较短的情况下阴极保护装置的工作电压与实际工况一致,稀释比例与平台缩比一致,平台缩比5000倍,该溶液即稀释5000倍。采用水循环单元1对以下工况进行模拟：（1）潮差：在蓄水池5中加水位至最高，调节出水口8、进水口9、循环泵10，使蓄水池5中的水位按照时间周期变化，经过12小时降至最低点，多余的水储存至调节罐14中，之后12h缓慢升高恢复至原水位。（2）波浪：水中波浪由造波器11提供，根据平台所处环境选择不同等级的波浪。（3）温度：温度由温控元件15调节，该温控元件15位于调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海洋平台阴极保护模拟实验装置，其特征在于，包括水循环单元1、传感器单元2及数据处理单元3，该水循环单元1包括蓄水池5、循环泵10、造波器11、调节罐14、控温元件15和搅拌器16，在蓄水池5一端的上部和下部分别设有出水口8和进水口9，循环泵10和调节罐14通过循环管道串联在出水口8与进水口9之间，在调节罐14上设有控温元件15；在该蓄水池5内设有造波器11和搅拌器16；该传感器单元2包括海洋平台缩比模型4、缩比阳极体模型6和环形参比电极7，海洋平台缩比模型4设在蓄水池5内，多个环形参比电极7从上到下依次固定在海洋平台缩比模型4的多个支柱41上，在每一该支柱41上各设有多个与该环形参比电极7对应的缩比阳极体模型6，该缩比阳极体模型6和环形参比电极7通过导线与该数据处理单元3相连。

【技术特征摘要】
1.一种海洋平台阴极保护模拟实验装置，其特征在于，包括水循环单元1、传感器单元2及数据处理单元3，该水循环单元1包括蓄水池5、循环泵10、造波器11、调节罐14、控温元件15和搅拌器16，在蓄水池5一端的上部和下部分别设有出水口8和进水口9，循环泵10和调节罐14通过循环管道串联在出水口8与进水口9之间，在调节罐14上设有控温元件15；在该蓄水池5内设有造波器11和搅拌器16；该传感器单元2包括海洋平台缩比模型4、缩比阳极体模型6和环形参比电极7，海洋平台缩比模型4设在蓄水池5内，多个环形参比电极7从上到下依次固定在海洋平台缩比模型4的多个支柱41上，在每一该支柱41上各设有多个与该环形参比电极7对应的缩比阳极体模型6，该缩比阳极体模型6和环形参比电极7通过导线与该数据处理单元3相连。2.根据权利要求1所述的海洋平台阴极保护模拟实验装置，其特征在于，所述的海洋平台缩比模型4为塔形结构。3.根据权利要求1所述的海洋平台阴极保护模拟实验装置，其特征在于，所述的海洋平台缩比模型4、缩比阳极体模型6和环形参比电极7的尺寸按照设定的比例缩小。4.根据权利要求1所述的海洋平台阴极保护模拟实验装置，其特征在于，所述的海洋平台缩比模型4为圆形塔，其支柱41设有四根，并沿圆形塔的圆周均布。5.根据权利要求1所述的海洋平台阴极保护模拟实验装置，其特征在于，在所述的在出水口8与进水口9之间的循环管道上装有流速传感器17，所述的数据出炉单元3能够实时监测包括参比电极电位、温度、水体流速的有关数据，并根据测得数据生成平台电位分布图，确认阴极保护方案的效果，并将这些数据储存。6.一种采用权利要求1所述的装置的海洋平台阴极保护模拟实验方法，其特征在于，包括以下步骤：...

【专利技术属性】
技术研发人员：许实，王廷勇，王辉，王海涛，
申请(专利权)人：青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37