监测涂层剥离深度和破损处腐蚀状态的传感器及监测方法技术

监测涂层剥离深度和破损处腐蚀状态的传感器，包括由上壳体和下壳体组成的传感器主体；所述上壳体内设有测量元件，且测量元件顶部涂覆有作为测量端面的有机涂层；所述下壳体内安装有与测量元件电性连接的测量电路，下壳体侧面安装有水下插拔头，下壳体底部安装有固定腿；与现有技术相比，通过设置多电极耦合电流测量电路和多分区电阻法的测量电路，在多电极耦合电流测量电路的作用下识别涂层的腐蚀位置，并在到达腐蚀位置后将电路切换至多分区电阻法的测量电路，通过检测测量敏感元件不同位置处的电压情况，判断腐蚀位置内不同区域的腐蚀情况，从而对海洋风电设备涂层的剥离深度进行监测。进行监测。进行监测。

Sensor and monitoring method for monitoring the peeling depth of coating and the corrosion state at the damaged part

【技术实现步骤摘要】
监测涂层剥离深度和破损处腐蚀状态的传感器及监测方法


[0001]本专利技术涉及涂层监测
，具体涉及一种监测涂层剥离深度和破损处腐蚀状态的传感器及监测方法。

技术介绍

[0002]随着对清洁能源的重视，近年来海上风电资源得到了大力开发。在强腐蚀性的海水以及海洋大气环境下，海洋风电结构面临极大的腐蚀风险。海上风电结构普遍采用涂层与牺牲阳极联合的方法进行腐蚀防护，涂层的完整性对风电结构的保护至关重要。一旦涂层发生破损，破损的涂层与金属基体会形成微小缝隙，缝隙内部会发生阴极屏蔽效应而得不到完整的阴极保护，进而在破损部位引发严重的局部腐蚀。目前，涂层完整性主要靠现场检测的方法进行辨别，然而这种方法效率较低且难以在早期阶段发现涂层破损，且破损涂层下金属的腐蚀速率也较难获取。
[0003]中国专利号CN111982495A一种实时监测复杂环境下涂层剥落情况的装置，其特征在于，包括涡轮盘、轴承座、动态平衡仪、变送器、PLC、上位机，所述涡轮盘通过轴承安装在轴承座上，涡轮盘上设有带涂层的叶片，涡轮盘与高速轴连接，所述轴承座上设有变送器，变送器的信号输出端与动态平衡仪的信号输入端连接，动态平衡仪的信号输出端与PLC相连，PLC通过通讯电缆与上位机相连。
[0004]上述公开的这种监测装置整体结构复杂，在实际监测过程中成本较高，且监测方式复杂。

技术实现思路

[0005]本专利技术是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种结构简单，能对涂层进行预警的监测涂层剥离深度和破损处腐蚀状态的传感器及监测方法。<br/>[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：监测涂层剥离深度和破损处腐蚀状态的传感器，包括由上壳体和下壳体组成的传感器主体；所述上壳体内设有测量元件，且测量元件顶部涂覆有作为测量端面的有机涂层；所述下壳体内安装有与测量元件电性连接的测量电路，下壳体侧面安装有水下插拔头，下壳体底部安装有固定腿。
[0007]作为本专利技术的一种优选方案，所述测量元件包括测量敏感组和温度补偿元件，温度补偿元件设置于测量敏感组一侧，且上壳体内填充有定位测量元件的环氧树脂灌封胶。
[0008]作为本专利技术的一种优选方案，所述测量敏感组包括8个平行且等距排布的测量敏感元件，1个温度补偿元件与测量敏感元件绝缘设置。
[0009]作为本专利技术的一种优选方案，所述测量电路包括多电极耦合电流测量电路和多分区电阻法的测量电路，测量元件与测量电路之间设有相连接的导线。
[0010]作为本专利技术的一种优选方案，所述多电极耦合电流测量电路包括与各个测量敏感元件相连接的继电器和零电阻电流计，继电器位于测量敏感元件和零电阻电流计之间，各个测量敏感元件之间保持偶接状态。
[0011]作为本专利技术的一种优选方案，所述多分区电阻法的测量电路包括测量敏感元件、温度补偿元件、继电器、恒定电流源和电压表，8个测量敏感元件的导线经过继电器连接恒定电流源和温度补偿元件，测量敏感元件中部设有沿测量敏感元件长度设置的若干导线，测量敏感元件中部的导线上均设有相对应的继电器，且测量敏感元件通过继电器与电压表矩阵式连接。
[0012]作为本专利技术的一种优选方案，所述上壳体和下壳体上均形成有相适配的密封法兰盘，上壳体的密封法兰盘与下壳体的密封法兰盘之间设有密封圈，且上壳体的密封法兰盘与下壳体的密封法兰盘之间还设有相连接的紧固螺柱。
[0013]作为本专利技术的一种优选方案，所述温度补偿元件整体喷涂有氧化铬陶瓷。
[0014]本专利技术还提供了一种用于监测涂层剥离深度和涂层破损区域金属腐蚀状态的监测方法。该监测方法分为两部分，第一个部分通过实时监测各个敏感元件之间的耦合电流，实现对涂层剥离深度的监测，第二部分基于多分区电阻法的测量，实现了涂层破损区域金属腐蚀状态的实时监测。
[0015]其中监测涂层剥离深度的监测方法，包括以下步骤：步骤A：将传感器固定于待监测位置；步骤B：通过继电器断开测量敏感元件上的多分区电阻法的测量电路，连通测量敏感元件上的多电极耦合电流测量电路；步骤C：通过零电阻电流计采集耦合电流信号；步骤D：监测8个测量敏感元件回路上的电流信号，并分析各个电流信号的时域特征和频域特征，分析涂层破损情况。
[0016]其中监测涂层破损处腐蚀状态的监测方法，包括以下步骤：步骤A：将传感器固定于待监测位置；步骤B：断开处于开启状态的测量敏感元件与零电阻电流计之间的继电器；步骤C：开启恒定电流源、温度补偿敏感元件与其中一个测量敏感元件之间的继电器，电流在恒定电流源、温度补偿敏感元件与测量敏感元件之间形成闭合回路；步骤D：开启步骤C中的测量敏感元件上某个测量分区位置两侧的两组继电器；步骤E：通过电压表测量两组电压数据；步骤F：关闭步骤E中测量敏感元件上该长度位置两侧的两组继电器；步骤G：重复步骤D
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F，直至完成对所有测量敏感元件测量区域的电压数据测量；步骤H：根据测量的电压数据，计算各分区的金属壁厚损失量，并绘制深度云图。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、通过设置多电极耦合电流测量电路和多分区电阻法的测量电路，在多电极耦合电流测量电路的作用下对海洋风电设备涂层的剥离深度进行监测，并在到达腐蚀位置后将电路切换至多分区电阻法的测量电路，通过检测测量敏感元件不同位置处的电压情况，判断腐蚀位置内不同区域的腐蚀情况，从而实时监测涂层破损处腐蚀状态；2、通过多电极耦合电流测量电路和多分区电阻法的测量电路的设置，可以同时监测涂层完整性及涂层破损区域金属腐蚀状态，并可实现对涂层腐蚀情况的初步定位和深入检测。
附图说明
[0018]图1是本专利技术的结构示意图；图2是测量元件的位置示意图图3是测量元件的安装示意图；图4是多电极耦合电流测量电路的示意图；图5是多分区电阻法的测量电路的示意图；图6是测量敏感元件的继电器切换流程图；附图标记：上壳体1，紧固螺柱2，密封法兰盘3，密封圈4，下壳体5，水下插拔头6，固定腿7，测量敏感元件8，温度补偿元件9，环氧树脂灌封胶10，有机涂层11，导线12。
具体实施方式
[0019]下面结合附图对本专利技术实施例作详细说明。
[0020]如图1
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3所示，监测涂层剥离深度和破损处腐蚀状态的传感器，包括由上壳体1和下壳体5组成的传感器主体；所述上壳体1内设有测量元件，且测量元件顶部涂覆有作为测量端面的有机涂层11；所述下壳体5内安装有与测量元件电性连接的测量电路，下壳体5侧面安装有水下插拔头6，下壳体5底部安装有固定腿7。
[0021]上壳体1和下壳体5相连接形成密封结构，上壳体1顶部为测量端面，测量元件位于该测量端面中心处，有机涂层11通过利用刷涂或浸涂或喷涂或电泳涂覆或静电喷涂的方法将有机涂料或塑料涂敷在测量元件上，经固化后形成的有机涂层11，从而模拟实际海洋结构物的表面涂层状态。
[0022]水下插拔头6内设有导线12，导线12与下壳体5内的测量电路相连，且水下插拔头6内的导线12与外部电源和通讯设备相连，对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.监测涂层剥离深度和破损处腐蚀状态的传感器，包括由上壳体（1）和下壳体（5）组成的传感器主体；其特征在于，所述上壳体（1）内设有测量元件，且测量元件顶部涂覆有作为测量端面的有机涂层（11）；所述下壳体（5）内安装有与测量元件电性连接的测量电路，下壳体（5）侧面安装有水下插拔头（6），下壳体（5）底部安装有固定腿（7）。2.根据权利要求1所述的监测涂层剥离深度和破损处腐蚀状态的传感器，其特征在于，所述测量元件包括测量敏感组和温度补偿元件（9），温度补偿元件（9）设置于测量敏感组一侧，且上壳体（1）内填充有定位测量元件的环氧树脂灌封胶（10）。3.根据权利要求1所述的监测涂层剥离深度和破损处腐蚀状态的传感器，其特征在于，所述测量敏感组包括8个平行且等距排布的测量敏感元件（8），温度补偿元件（9）与测量敏感元件（8）绝缘设置。4.根据权利要求3所述的监测涂层剥离深度和破损处腐蚀状态的传感器，其特征在于，所述测量电路包括多电极耦合电流测量电路和多分区电阻法的测量电路，测量元件与测量电路之间设有相连接的导线（12）。5.根据权利要求4所述的监测涂层剥离深度和破损处腐蚀状态的传感器，其特征在于，所述多电极耦合电流测量电路包括与各个测量敏感元件（8）相连接的继电器和零电阻电流计，继电器位于测量敏感元件（8）和零电阻电流计之间，各个测量敏感元件（8）之间保持偶接状态。6.根据权利要求4所述的监测涂层剥离深度和破损处腐蚀状态的传感器，其特征在于，所述多分区电阻法的测量电路包括测量敏感元件（8）、温度补偿元件（9）、继电器、恒定电流源和电压表，8个测量敏感元件（8）的导线（12）经过继电器连接恒定电流源和温度补偿元件（9），测量敏感元件（8）中部设有沿测量敏感元件（8）长度设置的若干导线（12），测量敏感元件（8）中部的导线（...

【专利技术属性】
技术研发人员：王滨，高山，徐云泽，李恺强，刘梁，沈侃敏，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：