一种基于脉冲宽度调制型阴极保护的方法，一，采用脉冲宽度调制极化电源连接埋地管道设施；二，设定阴极保护电位到预定值；三，根据阴极保护电位值，产生脉冲宽度调制信号；四，脉冲宽度调制信号驱动脉冲宽度调制极化电源；五，测量脉冲宽度调制极化电源的输出电压，测量脉冲宽度调制极化电源的输出电流；六，测量埋地管道设施相对参比电极的阴极保护电位；装置为：脉冲宽度调制极化电源连输出电流测量器、输出电压测量器，脉冲宽度调制极化电源与埋地设施、辅助阳极、开关控制器相连，控制电路通过保护电位设置器与反馈信号控制器相连，阴极保护电位测量器通过硫酸铜参比电极阻抗变换器连接埋地参比电极；体积小，控制精度高。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种基于脉冲宽度调制型阴极保护的方法，一，采用脉冲宽度调制极化电源连接埋地管道设施；二，设定阴极保护电位到预定值；三，根据阴极保护电位值，产生脉冲宽度调制信号；四，脉冲宽度调制信号驱动脉冲宽度调制极化电源；五，测量脉冲宽度调制极化电源的输出电压，测量脉冲宽度调制极化电源的输出电流；六，测量埋地管道设施相对参比电极的阴极保护电位；装置为：脉冲宽度调制极化电源连输出电流测量器、输出电压测量器，脉冲宽度调制极化电源与埋地设施、辅助阳极、开关控制器相连，控制电路通过保护电位设置器与反馈信号控制器相连，阴极保护电位测量器通过硫酸铜参比电极阻抗变换器连接埋地参比电极；体积小，控制精度高。【专利说明】—种基于脉冲宽度调制型阴极保护的方法及其保护装置
本专利技术属于腐蚀与防护
，具体涉及一种基于脉冲宽度调制型阴极保护的方法及其保护装置。
技术介绍
在石油、天然气储运中，所用的设备，如管道大多数埋设在地面以下，遭受土壤介质的腐蚀；储存石油储罐的罐底也和土壤介质接触，受土壤介质的腐蚀。钢质管道和储罐在土壤环境中的腐蚀非常严重，一旦因腐蚀产生穿孔，导致泄漏事故，会产生巨大的经济损失，需要停输对设备进行检修和维修，输送介质的泄露对环境也造成了严重地污染。为了防止输送或储存石油、天然气金属设备的腐蚀，并引起的泄漏事故，许多企业采取定期更换设备；不少单位开展了金属设备的腐蚀研究试验，采取了一定的防护措施。目前，对管道、储罐这些埋地的金属设备采用高分子材料涂覆层和阴极保护的联合防护措施。涂覆层以隔断金属设备与土壤介质的接触，减少裸露金属表面的面积，降低阴极保护的总电流；阴极保护对这些埋地金属设备施加相对地(土壤介质)更负的电位，使金属设备处于不发生腐蚀的电位范围，阴极保护可保护涂覆层不可避免存在的针孔、长期使用老化引起的开裂、各种机械损伤产生的裸露金属表面。由于涂覆层与这些埋地设施的建设同步，以后的检测和维修困难，所以联合防护措施的关键是保证阴极保护的有效性。在阴极保护系统中，对埋地管道等施行阴极保护的关键设备是恒电位仪，它能提供埋地设施所需要 的阴极保护电流，并使得阴极保护的电位保持在预定的电位范围。随着国内各类油气管道和站场的建设，在外加电流阴极保护技术取得长足进步的同时，作为极化电源的恒电位仪也得到了快速的发展，逐渐向低压大电流、高动态性能、输出电压多元化、热切换、可靠性高、智能化、远程控制的方向发展。常用的恒电位仪都是基于50Hz电网条件下运行的，统称为相控式恒电位仪。主要有:二极管整流器恒电位仪、晶体管恒电位仪、磁饱和式恒电位仪和可控硅式恒电位仪。可控硅式恒电位仪是目前应用最广泛的阴极保护电源，采用工频变压器，体积重量比晶体管和磁饱和恒电位仪小，自动调节性能也优于前者，可基本满足阴极保护的供电要求。但是，可控硅调节产生高纹波和严重的杂音干扰，对阴极保护效果产生一定的影响，加之可控硅整流器因固有的输入特性会对电网产生的谐波，导致电网“污染”，尤其是大容量整流器的使用。通常，可控硅式恒电位仪的功率因数较低，在0.7以下，所以在相同的有功功率时消耗大、用电量也高。近年来，随开关元件发展，各种可控整流器因此得到发展，其中脉冲宽度调制(PWM)整流器倍受关注。PWM整流器一般采用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等全控型器件作为开关器件，通过触发相应的器件关断和开通来实现交流到直流的转换，称为开关电源。高频开关电源采用功率开关器件构成逆变电路，其电能可实现双向传递，有效地消除了输入特性对电网产生的谐波，其功率因数在0.9以上。如果采用功率半导体器件作为开关元件，通过周期性通断开关、控制开关元件占空比来调整输出电压，并经过滤波，获得高精度的直流电，采用这种开关电源作为整流器来设计阴极保护恒电位仪，可得到所谓的脉冲宽度调制型阴极保护恒电位仪，比传统阴极保护恒电位仪具有体积小、电位控制精度高、功率因数高、电网污染少等特点。基于此思路，本专利技术涉及一种基于脉冲宽度调制型阴极保护的方法及其保护装置，为石油天然气站场埋地管道或设施提供阴极保护。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于脉冲宽度调制型阴极保护的方法及其保护装置，为石油天然气输送站场埋地管道或设施提供阴极极化电流或保护电流，使得腐蚀环境如土壤中的管道等处于不发生腐蚀的电位范围，从而有效地抑制管道材料在土壤环境中的阳极氧化反应，防止或减缓埋地管道等的土壤腐蚀，防止腐蚀引发的泄露、安全等事故，也达到了延长管道等在腐蚀性环境中使用寿命的目的。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为:一种基于脉冲宽度调制型阴极保护的方法，包括以下步骤:第一，采用脉冲宽度调制极化电源，连接到220 V工频电网，输出级的正极连接辅助阳极、输出级的负极连接到埋地管道设备，输出电压为0-24 V可调，输出的最大电流为40 A；第二，设定阴极保护电位到预定值，所述的阴极保护电位为埋地管道设施相对饱和硫酸铜参比电极的电位，其按电化学规定在O~-2.0范围，即阴极保护电位值在O 1.0范围； 第三，根据设定的阴极保护电位值，产生脉冲宽度调制信号，增加阴极保护电位值，脉冲宽度增加，脉冲宽度调制极化电源的输出电压也增加； 第四，由产生的脉冲宽度调制信号对脉冲宽度调制极化电源进行驱动，并保持稳定的电压输出； 第五，测量输出的电压，并反馈到脉冲宽度调制信号，以保持电压输出的稳定，测量脉冲宽度调制极化电源的输出电流，采用数码管显示； 第六，测量埋地管道设施相对参比电极的阴极保护电位，采用阻抗变换解决参比电极高内阻的问题；测量的阴极保护电位反馈到保护电位设置器；当阴极保护系统因土壤理化性质发生变化时，可保持阴极保护电位稳定在预定值，反馈信号控制方式有二种:一是自动运行，采用反馈；二是手动调整，不进行反馈。一种基于脉冲宽度调制型阴极保护的恒电位仪，其特征在于，包括有脉冲宽度调制极化电源，脉冲宽度调制极化电源的输出端分别连有输出电流测量器、输出电压测量器，脉冲宽度调制极化电源的负极与埋地设施相连，正极与辅助阳极相连；脉冲宽度调制极化电源的控制端与开关控制器相连，开关控制器通过脉冲宽度调制信号产生的控制电路与保护电位设置器相连，保护电位设置器通过反馈信号控制器与阴极保护电位测量器相连，阴极保护电位测量器通过硫酸铜参比电极阻抗变换器连接埋地参比电极。所述的脉冲宽度调制极 化电源，其电路包括有电感LI，电感LI与电容Cl组成输入滤波器，整流二极管D1-D4组成桥式整流器，滤波电路由桥式整流器与电容C2组成，全控型开关器件包括全控型开关器件Ml、全控型开关器件M2，控制信号Q1、控制信号Q2，电压变换电路由变压器Tl、电容C4、电阻Rl组成，输出全桥整流器由整流二极管D5、D6组成，输出直流滤波电路由电感L2、电容C7、电容C8组成；电容Cl的两端分别与220V工频连接，其中一端连接到电感LI的一端，电感LI另一端与整流二极管Dl、D3的一端连接，电容Cl的另一端与整流二极管D2、D4的一端连接；整流二极管Dl和整流二极管D2另一端连接到电容C2的一端，整流二极管D3和整流二极管D4另一端连接到电容C2的另一端；电容C2的一端连接到全控型开关器件Ml源级S、电容C5和C本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于脉冲宽度调制型阴极保护的方法，其特征在于，包括以下步骤：第一，采用脉冲宽度调制极化电源,连接到220 V工频电网，输出级的正极连接辅助阳极、输出级的负极连接到埋地管道设备，输出电压为0~24 V可调，输出的最大电流为40 A；第二，设定阴极保护电位到预定值，所述的阴极保护电位，为埋地管道设施相对饱和硫酸铜参比电极的电位，其按电化学规定在0~‑2.0范围,即阴极保护电位值在0~2.0范围；第三，根据设定的阴极保护电位值，产生脉冲宽度调制信号，增加阴极保护电位值，脉冲宽度增加，脉冲宽度调制极化电源的输出电压也增加；第四，由产生的脉冲宽度调制信号对脉冲宽度调制极化电源进行驱动，并保持稳定的电压输出；第五，测量输出的电压，并反馈到脉冲宽度调制信号，以保持电压输出的稳定，测量脉冲宽度调制极化电源的输出电流，采用数码管显示；第六，测量埋地管道设施相对参比电极的阴极保护电位，采用阻抗变换解决参比电极高内阻的问题；测量的阴极保护电位反馈到保护电位设置器；当阴极保护系统因土壤理化性质发生变化时，可保持阴极保护电位稳定在预定值，反馈信号控制方式有二种：一是自动运行，采用反馈；二是手动调整，不进行反馈。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王荣，许天旱，王碧岩，雒设计，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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