牺牲阳极阴极保护系统中使用的自供电式测试桩技术方案

电化学领域中的牺牲阳极阴极保护系统中使用的自供电式测试桩，系统包括：牺牲阳极［２］、参考电极［３］、被保护的阴极［４］、连接电缆［５］和由壳体［６］、阴极接线端子［７］、阳极接线端子［８］、参考电极接线端子［９］及接线板［１０］构成的测试桩［１］，特征：在接线板［１０］上，安装带有检测按钮［１３］和显示板［１１］的测量仪器［１２］；测量仪器［１２］与接线板［１０］上的接线端子［７］、［８］、［９］相连接；其电源由腐蚀电流提供。优点：在牺牲阳极有效期内不需要保养修理；巡检人员不必携带仪器设备，工具和导线，不会产生接触测量误差；利用腐蚀电流提供测量仪表电源，省时间９５％，减轻劳动强度，经济适用，为实现自动巡检打下基础。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及到牺牲阳极阴极保护系统中使用的测试桩改进，属于电化学领域。
技术介绍
阴极保护也称为电化学保护。它的工作原理是利用外界的电源提供电子，使得被保护介质中的金属结构避免腐蚀。阴极保护分为外加电流保护和牺牲阳极保护两种。测试桩是阴极保护工程中不可缺少的配套设施。测试桩的作用是监测显示阴极保护系统中被保护的金属结构的保护电位(或保护电流)，从而得到被保护金属结构的保护参数信息。1999年1月，胡士信主编并由化学工业出版社出版的《阴极保护手册》，对于测试桩构造、类型和使用范围进行了详细说明。测试桩主要用于地下管道管理维修，可检测管道电位、电流、交流干扰和绝缘性能。测试桩壳体由水泥、钢管、玻璃钢或者塑料制作。测试桩设有铭牌，可以提供桩的里程位置、功能及管理者信息。优点是阴极保护系统投产后，设置测试桩可以提供地下管道的阴极保护信息。不足的是，牺牲阳极阴极保护测试桩只设置了供测量仪器在测量时接线用的接线端子，没有固定的仪器来显示被保护金属结构的保护参数信息。外加电流阴极保护的方法大多利用了工业电网电源，经过整流提供电流实施阴极保护。外加电流保护中测试桩(站)的仪器直接显示了保护电位、保护电流和输出电压等(根据要求选定)被保护金属结构的信息参数。正是因为在外加电流保护测试桩(站)的仪器中，由于使用了这个工业电网的电源，才实现了测量目的。而在牺牲阳极阴极保护系统中，也可以借用这种外加电流阴极保护设备测量的成熟技术方法，但是主要问题在于，阴极保护技术的实施，在有工业电网的地区，使用外加电流阴极保护，在没有业电网的地区，只能使用牺牲阳极阴极保护。牺牲阳极阴极保护系统的特点是用于荒漠野外，远离市电，测试桩没有外电源驱动仪表，因此，测量仪器的电源供给是个难点。所以现有技术采用的做法是，在进行日常管理维护巡检时，由技术人员携带测量保护参数信息的仪器、开启测试桩的工具和打磨端子的工具材料；测量前要打开测试桩小门，对端子进行打磨；再连接仪器进行测量；测量完后还要恢复原状。这种方法主要不足在于①技术人员巡检时需要携带测量金属结构的保护参数信息的仪器；②技术人员巡检时需要带开启测试桩的工具，要进行开箱，对锈蚀的端子的部分打磨，用仪器表笔接触端子进行连接，测量数据，进行记录，最后关箱、恢复原状，操作起来比较麻烦；③由于用仪器表笔接触端子进行连接时存在接触点，容易产生较大的测量误差。
技术实现思路
本技术的目的和任务为了克服现有技术存在的①技术人员巡检时需要携带必要的仪器设备和工具；②技术人员巡检时操作麻烦；③接触点易产生测量误差的不足，并提供一种巡检时不必携带仪器设备和工具，操作简单不产生接触点测量误差的牺牲阳极阴极保护系统中使用的自供电式测试桩，特提出本技术的技术解决方案。本技术的基本思路是根据外加电流阴极保护设备测量仪器原理和优点，保留并改进了测试桩的测量仪器，使其直接显示被保护金属结构的参数信息特征；在无法使用工业电网电源条件下，利用了牺牲阳极阴极保护系统中，在土壤等介质中产生电位差，而该电位差经过偶合能够生成腐蚀电流的特点，经过电压变换器将这种腐蚀电流变换成为测量仪器使用的直流5V电源。本技术所设计的牺牲阳极阴极保护系统中使用的自供电式测试桩，其系统包括牺牲阳极、参考电极、被保护的阴极、各个电极至测试桩的连接电缆和由测试桩壳体、接线板及设置在接线板上的阴极接线端子、阳极接线端子、参考电极接线端子所构成的测试桩。其特征在于在测试桩的壳体内，设有与接线板上的阴极接线端子、阳极接线端子和参考电极接线端子相连通，并安装有与工作开关电路相连接的检测按钮和带有显示板的测量仪器；测量仪器所使用的电源，是由牺牲阳极和被保护的阴极之间，在介质中偶合产生的腐蚀电流通过接线端子和提供。本技术的进一步特征在于安装有检测按钮和显示板的测量仪器，是由阻抗变换电路、数字电压表电路、工作开关电路和电源变换电路构成，其中，工作开关电路的输出端与电源变换电路的输入端相连接，而它的输出端分别以5V直流电压与阻抗变换电路的电源端和数字电压表电路的电源端相连接，阻抗变换电路的输出端与数字电压表电路的输入端相连接；测量仪器的工作开关电路负输入端与阴极接线端子相连接，工作开关电路的正输入端与阳极接线端子相连接，而测量仪器的阻抗变换电路输入端与参考电极接线端子相连接，按下检测按钮后，工作开关电路导通，腐蚀电流驱动测量仪器，在显示板上显示出被保护金属结构的保护参数信息。本技术所设计的自供电式测试桩，当工作开关电路处于断开时，腐蚀电流不流经测量仪器，因此测量仪器不工作，而牺牲阳极阴极保护系统处于通常的工作状态；当按下测试桩壳体上的检测按钮时，工作开关电路处于接通，经过电源变换电路的变换，输出了仪器需求的5V直流电压，测量仪器处于检测状态。测试桩中接线板上的参考电极接线端子连接到阻抗变换电路的输入端，经过具有高阻抗输入特性的阻抗变换电路阻抗变换后，使得具有高阻抗输入特性的阻抗变换电路与参考电极阻抗相匹配，以提高测量的精确性，然后，阻抗变换的输出端连接到数字电压表电路的信号输入端，在数字电压表电路的显示板上，显示出被保护金属结构的保护参数信息。本技术设计的牺牲阳极阴极保护系统中使用的自供电式测试桩，利用了牺牲阳极阴极保护系统，自己能够产生电的原理；利用埋地金属结构和比它自然电位更低的金属(称为牺牲阳极)在介质中产生的电位差；该电位差经过外导线的连接，偶合生成腐蚀电流，结果腐蚀了(牺牲了)那种电位更低的金属，保护了埋地金属结构。本技术设计的牺牲阳极阴极保护系统中使用的自供电式测试桩利用以上原理，设计了由阻抗变换电路、数字电压表电路、工作开关电路、电源变换电路和电路连接共同组成了测量仪器。完成对保护电位和保护电流的测量显示。腐蚀电流输出到电源变换电路输入端，经过电源变换电路输出了5V直流电压。5V直流电压再送到阻抗变换电路和数字电压表电路的电源输入端和，为这两部分电路提供的电能。牺牲阳极阴极保护系统中使用的自供电式测试桩，巧妙地利用了牺牲阳极阴极保护系统，其本身具有电能的工作原理，从而解决了在无工业电网电源条件下，采用牺牲阳极阴极保护的系统中，被保护金属结构的保护参数信息的测量仪器的电源问题。本技术的主要优点是①可以在牺牲阳极有效期内不需要进行保养修理，巡检时不必携带仪器设备，开启测试桩的工具，进行开箱、连接导线和关箱工作，只需要按动按钮，即可直接读取被保护金属结构的保护参数信息；②因为不存在用仪器表笔接触端子进行连接，所以不会产生接触引起的测量误差；③由于利用了牺牲阳极保护原有设施发出腐蚀电流提供测量仪表电源，所以经济适用，节省时间95％，减少劳动强度。以下结合附图，进一步说明本技术的细节。本技术共设5幅附图。附图说明图1是本技术所设计的牺牲阳极阴极保护系统中使用的自供电式测试桩正视剖面结构示意图；图2是本技术所设计的牺牲阳极阴极保护系统中使用的自供电式测试桩的外形结构示意图；图3是本技术所设计的牺牲阳极阴极保护系统中使用的自供电式测试桩的电路原理框图示意图；图4是牺牲阳极阴极保护系统整体结构示意图；图5是现有技术牺牲阳极阴极保护系统中使用的测试桩正视剖面结构示意图。分别说明如下；图1是本技术所设计的牺牲本文档来自技高网...

【技术保护点】
牺牲阳极阴极保护系统中使用的自供电式测试桩，系统包括：牺牲阳极［２］、参考电极［３］、被保护的阴极［４］、连接电缆［５］和由测试桩壳体［６］、阴极接线端子［７］、阳极接线端子［８］、参考电极接线端子［９］及接线板［１０］构成的测试桩［１］，其特征在于：　ａ）测试桩［１］的壳体［６］内，设有与接线板［１０］上的阴极接线端子［７］、阳极接线端子［８］和参考电极接线端子［９］相连通，并安装有与工作开关电路［２３］相连接的检测按钮［１３］和显示板［１１］的测量仪器［１２］；　 　ｂ）测量仪器［１２］所使用的电源，是由牺牲阳极［２］和被保护的阴极［４］之间，在介质中偶合产生的腐蚀电流通过接线端子［７］和［８］提供。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任厚珉，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：实用新型
国别省市：91[中国|大连]