一种圆柱形海洋设备电化学保护测试系统技术方案

本发明专利技术公开了一种圆柱形海洋设备电化学保护测试系统，由实验辅助子系统、电化学测试子系统、参比电极固定及传动子系统组成；实验辅助子系统包括试验水池、装置固定架和支撑托；电化学测试子系统包括电化学工作站、一号计算机和参比电极；参比电极固定及传动子系统包括电极轴向固定装置、电极周向固定装置和传动装置；电极轴向固定装置包括滑块、电极固定架、大固定环、小固定环；电极周向固定装置包括导环、堵头；传动装置包括滑动导轨、传动丝杠、直线轴承、传动螺母、轴承、轴承座、弹性联轴器、伺服电机、二号计算机。本发明专利技术可准确测定圆柱体水下航行器表面的相对电位，确定被测航行器的电化学腐蚀程度，获知腐蚀薄弱点等信息。

An electrochemical protection test system for cylindrical marine equipment

The invention discloses a cylindrical marine equipment of electrochemical protection testing system, experimental subsystem and electrochemical testing subsystem, the reference electrode and the fixed transmission subsystem; experimental auxiliary system including test pool, fixed frame and a supporting device; electrochemical testing system includes a computer, electrochemical workstation, and reference the reference electrode and the fixed electrode; transmission subsystem includes axial electrode fixing device, electrode circumferential fixing device and a transmission device; axial electrode fixing device comprises a slider, electrode holder, a fixing ring, a small fixed ring; electrode circumferential fixing device comprises a guide ring and a plug; the transmission device comprises a sliding rail, drive screw linear bearings and drive nut, bearing, bearing, elastic coupling, servo motor, No. two computer. The invention can accurately measure the relative potential of the cylinder underwater vehicle, determine the electrochemical corrosion degree of the tested aircraft, and get information about corrosion weak points.

【技术实现步骤摘要】
一种圆柱形海洋设备电化学保护测试系统
本专利技术属于机械设计领域，更具体的说，是涉及一种圆柱形海洋设备电化学保护测试系统。
技术介绍
海洋腐蚀已经成为海洋装备和海洋工程中亟待解决的关键问题，随着人类对海洋的逐步认识和探索，海洋装备和海洋工程不断投入实际应用，然而恶劣的海洋环境对海洋设备和海洋工程的腐蚀已经成为世界各国各领域重视的一个话题。在众多腐蚀研究和防腐措施中，电化学防腐是一种十分有效和可靠的方案。但是传统的牺牲阳极保护法只是采用原电池原理选择相应的阳极，凭借经验确定阳极的量和固定的位置。这样就造成三个问题，一是阳极的材料选择不合适，不一定能够起到真正的保护效果；而是阳极的量过多过少易产生过保护和保护不足后果；三是仅靠经验确定阳极的安放位置可能使得整个被保护装置某些地方过保护，某些地方欠保护，这样以来牺牲阳极的电化学保护就不能起到应该有的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供了一种圆柱形海洋设备电化学保护测试系统，为各种圆柱形水下航行器进行电化学保护(牺牲阳极保护)方案设计及效果验证提供实验测试系统，利用本系统和相应设备可以准确测定圆柱体水下航行器表面的相对电位，绘制整个航行器表面的电势场，确定被测航行器的电化学腐蚀程度，获知腐蚀薄弱点等信息，为设计电化学保护方案提供依据，并验证方案的可行性。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。一种圆柱形海洋设备电化学保护测试系统，由实验辅助子系统、电化学测试子系统、参比电极固定及传动子系统三部分组成；所述实验辅助子系统包括内置有海水的试验水池，所述试验水池内部相对侧设置有装置固定架，两个装置固定架之间设置有支撑托；所述电化学测试子系统包括电化学工作站、一号计算机和参比电极，所述电化学工作站通过串口输出两组数据线，一组通过屏蔽线缆连接到被测圆柱形设备上，另一组通过屏蔽线缆与参比电极连接；所述电化学工作站通过数据线连接一号计算机实现数据采集；利用电化学工作站设置数据采集模式、数据采集频率以及输出文件命名，实现一号计算机对电化学工作站和参比电极的设定和控制；所述参比电极固定及传动子系统包括电极轴向固定装置、电极周向固定装置和传动装置；所述电极轴向固定装置包括滑块，所述滑块上设置有电极固定架，通过大固定环和小固定环将参比电极固定于电极固定架上；所述电极周向固定装置包括两个套在被测圆柱形设备上的导环，两个导环的相对侧均设置有用于安装滑块的轨道槽，两个导环之间两端分别设置有堵头；所述传动装置包括设置于装置固定架之间的两条滑动导轨和一条传动丝杠，每条滑动导轨分别穿过设置于导环端部的直线轴承，所述传动丝杠穿过设置于每个导环中部的传动螺母，所述传动丝杠一端安装于装置固定架上的轴承上，另一端穿过内置轴承的轴承座通过弹性联轴器连接伺服电机，所述伺服电机通过驱动器和串口线连接二号计算机进行控制。所述电极轴向固定装置和电极周向固定装置均采用POM材料制成。所述电极轴向固定装置既轴向固定参比电极，又周向移动和定位参比电极，所述电极周向固定装置既周向固定参比电极，又轴向移动参比电极。所述大固定环和小固定环用于调节和固定参比电极相对被测圆柱形设备表面的距离。两个所述传动螺母之间设置有套设于传动丝杠上的固定套，每个所述传动螺母外侧均设置有螺母端盖。所述装置固定架上的轴承和轴承座内的轴承均设置有轴承端盖。所述轴承座固定于水平设置的支撑座上，所述支撑座固定安装于其所在侧的装置固定架侧面。所述传动装置通过二号计算机调节伺服电机的转速从而控制传动丝杠转速进而控制电极周向固定装置的轴向移动速度、启动和停止。与现有技术相比，本专利技术的技术方案所带来的有益效果是：(1)本专利技术中大固定环和小固定环可以调节和固定参比电极相对被测圆柱形设备表面的距离；(2)本专利技术中滑块可以沿着轨道槽向周向滑动，电极轴向固定装置既可以轴向固定参比电极，又可以周向移动和定位参比电极；二号计算机控制伺服电机，伺服电机带动传动装置使得导环带动参比电极沿着被测圆柱形设备轴向滑动，电极周向固定装置既可以周向固定参比电极，又可以轴向移动参比电极；(3)本专利技术中参比电极通过屏蔽线缆连接电化学工作站，电化学工作站通过数据线连接一号计算机实现数据采集，利用电化学工作站配套软件设置数据采集模式、数据采集频率以及输出文件命名等，实现一号计算机对电化学工作站和参比电极的设定和控制，一号计算机通过电化学工作站和参比电极测量被测圆柱形设备上的各点的电势；(4)本专利技术能够稳定、快速、准确地通过传动装置将参比电极移至被测圆柱形设备上的任意一个位置从而实施准确、密集、连续、高效地采集被测设备上满足要求的电势场分布，进而通过计算机及其相关算法完成电化学保护方案设计和方案验证的工作；(5)本专利技术对圆柱形水下航行器等海洋装备和工程进行电化学腐蚀测试可以迅速得到被测物体目前的电化学腐蚀程度和腐蚀最严重(即最薄弱)的地方；同时对电化学保护牺牲阳极设计提供理论和实验依据，指导合理设计牺牲阳极，并对最终的电化学保护效果进行验证；最终以最低的人力物力成本实现最佳的防腐效果。附图说明图1是本专利技术圆柱形海洋设备电化学保护测试系统示意图；图2是本专利技术圆柱形海洋设备电化学保护测试系统主视图；图3是本专利技术圆柱形海洋设备电化学保护测试系统俯视图；图4是本专利技术中实验辅助子系统示意图；图5是本专利技术中电化学测试子系统示意图；图6是本专利技术中电极轴向固定装置示意图；图7是本专利技术中电极周向固定装置示意图；图8是本专利技术中电极轴向固定装置和电极周向固定装置装配图；图9是本专利技术中传动装置主视图；图10是本专利技术中传动装置俯视图；图11是本专利技术中传动装置局部放大图；图12是本专利技术中传动装置局部放大主视图。附图标记:1实验辅助子系统；2电化学测试子系统；3参比电极固定及传动子系统；4被测圆柱形设备；101装置固定架；102支撑托；103试验水池；201电化学工作站；202一号计算机；203参比电极；301滑块；302电极固定架；303大固定环；304小固定环；305导环；306直线轴承；307螺母端盖；308固定套；309堵头；310传动丝杠；311滑动导轨；312支撑座；313轴承座；314弹性联轴器；315伺服电机；316驱动器；317二号计算机。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的描述。测试对实验装置提出如下功能要求：(1)保证实验参比电极距离被测物表面距离恒定(4～6mm)，且电极和被测物不发生振动；(2)保证参比电极在轴向方向匀速移动，即等间距密集测量；(3)保证参比电极在圆周方向上尽可能密集地稳定采集数据；(4)保证尽可能多时间内在同温同压条件下进行测量，即对装置速度上的要求。为了满足上述要求，本专利技术为圆柱形水下航行器和类似的设备进行牺牲阳极的电化学保护方案设计提供了实验测试装置，保证能够对该类航行器和设备表面电势场进行精确测量，绘制出相应的图像，精确直观地反映其腐蚀和被保护情况。本专利技术圆柱形海洋设备电化学保护测试系统具有如下功能：1)保证参比电极在轴向方向匀速快速移动；2)保证参比电极与被测物表面距离恒定可调；3)保证参比电极可以在圆周方向上一定角度移动，且保证其距离被测物表面距离恒定。如图1至图3所示，本专利技术圆柱形海洋设备电化学保护测试系统由实验辅助子系统1、电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种圆柱形海洋设备电化学保护测试系统，其特征在于，由实验辅助子系统(1)、电化学测试子系统(2)、参比电极固定及传动子系统(3)三部分组成；所述实验辅助子系统(1)包括内置有海水的试验水池(103)，所述试验水池(103)内部相对侧设置有装置固定架(101)，两个装置固定架(101)之间设置有支撑托(102)；所述电化学测试子系统(2)包括电化学工作站(201)、一号计算机(202)和参比电极(203)，所述电化学工作站(201)通过串口输出两组数据线，一组通过屏蔽线缆连接到被测圆柱形设备(4)上，另一组通过屏蔽线缆与参比电极(203)连接；所述电化学工作站(201)通过数据线连接一号计算机(202)实现数据采集；利用电化学工作站(201)设置数据采集模式、数据采集频率以及输出文件命名，实现一号计算机(202)对电化学工作站(201)和参比电极(203)的设定和控制；所述参比电极固定及传动子系统(3)包括电极轴向固定装置、电极周向固定装置和传动装置；所述电极轴向固定装置包括滑块(301)，所述滑块(301)上设置有电极固定架(302)，通过大固定环(303)和小固定环(304)将参比电极(203)固定于电极固定架(302)上；所述电极周向固定装置包括两个套在被测圆柱形设备(4)上的导环(305)，两个导环(305)的相对侧均设置有用于安装滑块(301)的轨道槽，两个导环(305)之间两端分别设置有堵头(309)；所述传动装置包括设置于装置固定架(101)之间的两条滑动导轨(311)和一条传动丝杠(310)，每条滑动导轨(311)分别穿过设置于导环(305)端部的直线轴承(306)，所述传动丝杠(310)穿过设置于每个导环(305)中部的传动螺母，所述传动丝杠(310)一端安装于装置固定架(101)上的轴承上，另一端穿过内置轴承的轴承座(313)通过弹性联轴器(314)连接伺服电机(315)，所述伺服电机(315)通过驱动器(316)和串口线连接二号计算机(317)进行控制。...

【技术特征摘要】
1.一种圆柱形海洋设备电化学保护测试系统，其特征在于，由实验辅助子系统(1)、电化学测试子系统(2)、参比电极固定及传动子系统(3)三部分组成；所述实验辅助子系统(1)包括内置有海水的试验水池(103)，所述试验水池(103)内部相对侧设置有装置固定架(101)，两个装置固定架(101)之间设置有支撑托(102)；所述电化学测试子系统(2)包括电化学工作站(201)、一号计算机(202)和参比电极(203)，所述电化学工作站(201)通过串口输出两组数据线，一组通过屏蔽线缆连接到被测圆柱形设备(4)上，另一组通过屏蔽线缆与参比电极(203)连接；所述电化学工作站(201)通过数据线连接一号计算机(202)实现数据采集；利用电化学工作站(201)设置数据采集模式、数据采集频率以及输出文件命名，实现一号计算机(202)对电化学工作站(201)和参比电极(203)的设定和控制；所述参比电极固定及传动子系统(3)包括电极轴向固定装置、电极周向固定装置和传动装置；所述电极轴向固定装置包括滑块(301)，所述滑块(301)上设置有电极固定架(302)，通过大固定环(303)和小固定环(304)将参比电极(203)固定于电极固定架(302)上；所述电极周向固定装置包括两个套在被测圆柱形设备(4)上的导环(305)，两个导环(305)的相对侧均设置有用于安装滑块(301)的轨道槽，两个导环(305)之间两端分别设置有堵头(309)；所述传动装置包括设置于装置固定架(101)之间的两条滑动导轨(311)和一条传动丝杠(310)，每条滑动导轨(311)分别穿过设置于导环(305)端部的直线轴承(306)，所述传动丝杠(310)穿过设置于每个导环(305)中部的传动螺母，所述传动丝杠(310)一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张帅，张连洪，王延辉，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12