陰極保護恒電位儀與深井陽極是外加電流陰極保護系統(tǒng)的核心組成部分,兩者協(xié)同工作可實現(xiàn)對金屬結(jié)構(gòu)防腐保護:
一、協(xié)同原理:“控制中心”與“電流輸出端”的配合
外加電流陰極保護系統(tǒng)的核心邏輯是:通過恒電位儀輸出可控電流,經(jīng)深井陽極向被保護金屬結(jié)構(gòu)提供保護電流,使金屬表面電位處于“保護電位范圍”從而抑制電化學(xué)腐蝕。
恒電位儀作為系統(tǒng)的 “控制中心”,負責(zé)監(jiān)測被保護結(jié)構(gòu)的實時電位,并根據(jù)預(yù)設(shè)的保護電位自動調(diào)節(jié)輸出電流的大小和方向,確保電位穩(wěn)定在保護范圍內(nèi)。
深井陽極作為系統(tǒng)的“電流輸出端”,深入地下,通過與土壤 / 電解質(zhì)的接觸,將恒電位儀輸出的電流高效傳導(dǎo)至被保護結(jié)構(gòu),形成閉合回路。
二、系統(tǒng)組成:各部分的功能與關(guān)聯(lián)
外加電流陰極保護系統(tǒng)(恒電位儀 + 深井陽極)的核心組成包括:
恒電位儀:接收參比電極的電位信號對比預(yù)設(shè)保護電位,自動調(diào)節(jié)輸出電流;具備過流、過壓、斷纜等保護及報警功能。輸出端通過電纜連接深井陽極,輸入端連接參比電極和被保護結(jié)構(gòu),形成閉環(huán)控制。
深井陽極:作為陽極發(fā)生氧化反應(yīng);通過填充料降低接地電阻,提高電流輸出效率;耐受地下復(fù)雜環(huán)境。一端連接恒電位儀輸出電纜,另一端通過土壤/電解質(zhì)與被保護結(jié)構(gòu)形成電流回路。
參比電極:實時監(jiān)測被保護結(jié)構(gòu)的表面電位,并將信號反饋給恒電位儀,直接埋設(shè)于被保護結(jié)構(gòu)附近,與恒電位儀通過信號電纜連接。
被保護結(jié)構(gòu)作為陰極,接收保護電流后表面發(fā)生還原反應(yīng),抑制腐蝕與恒電位儀、深井陽極通過土壤/電解質(zhì)形成導(dǎo)電回路。
連接電纜傳輸電流和電位信號,需具備耐腐、絕緣性能,陽極電纜連接恒電位儀與深井陽極,參比電纜連接恒電位儀與參比電極。
三、工作流程:從“電位監(jiān)測”到“電流調(diào)節(jié)”的閉環(huán)控制
電位監(jiān)測:參比電極實時采集被保護結(jié)構(gòu)的表面電位,并將信號傳輸至恒電位儀。
信號對比:恒電位儀將實測電位與預(yù)設(shè)的“保護電位范圍”對比,判斷是否需要調(diào)整電流。若實測電位高于保護電位:恒電位儀增大輸出電流。若實測電位低于保護電位:恒電位儀減小輸出電流。
電流輸出:恒電位儀根據(jù)調(diào)節(jié)結(jié)果,通過陽極電纜向深井陽極輸出對應(yīng)大小的直流電流。
電流傳導(dǎo):深井陽極在土壤/電解質(zhì)中釋放電流,電流經(jīng)土壤流向被保護結(jié)構(gòu)表面,使金屬表面電位被“極化”至保護范圍內(nèi)。
閉環(huán)反饋:參比電極持續(xù)監(jiān)測電位變化,實時反饋給恒電位儀,形成動態(tài)調(diào)節(jié)閉環(huán)。
四、調(diào)試與運行維護:確保系統(tǒng)穩(wěn)定高效
恒電位儀參數(shù)設(shè)定:根據(jù)被保護結(jié)構(gòu)類型和環(huán)境,預(yù)設(shè)保護電位、最大輸出電流。
深井陽極接地電阻測試:用四極法測量深井陽極的接地電阻,若電阻過大,需檢查填充料是否飽滿、井內(nèi)是否有空洞,必要時補充填充料。
電位校準:通過參比電極實測被保護結(jié)構(gòu)的自然電位,啟動恒電位儀后逐步調(diào)節(jié)電流,直至電位穩(wěn)定在保護范圍內(nèi),記錄此時的電流值作為運行基準。
五、應(yīng)用優(yōu)勢:適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的高效組合
高土壤電阻率地區(qū):深井陽極可深入地下濕潤層,降低接地電阻;恒電位儀可通過調(diào)節(jié)輸出電流,確保足夠的保護電流覆蓋被保護結(jié)構(gòu)。
大型/長距離結(jié)構(gòu):深井陽極的電流覆蓋范圍廣,恒電位儀的穩(wěn)定輸出可保證電流均勻分布,避免局部欠保護或過保護。
地表空間受限場景:深井陽極垂直安裝,不占用地表空間;恒電位儀體積小,適合緊湊環(huán)境。
復(fù)雜腐蝕環(huán)境:恒電位儀的動態(tài)調(diào)節(jié)能力可應(yīng)對環(huán)境變化,深井陽極的耐腐材料可長期耐受惡劣條件。