海上钢结构防腐蚀装置及其控制方法与流程

1.本发明涉及海上风电工程领域，尤其是涉及一种海上钢结构防腐蚀装置及其 控制方法。


背景技术：

2.风能是一种清洁无公害的可再生能源，因此风力发电日益受到人们的重视。 风力发电对风力、风速的要求较高，而在海上建设风电设施，能够充分利用海洋 上风速快、风力稳定、不占用土地资源等优势。但在海上建设风电设施需要先在 海床面上建设海上风电基础。
3.在建设海上风电基础的过程中，需要向导管架的四个桩脚处插入钢结构，并 将钢结构打入海床面内，以此固定导管架。但钢结构容易受到海水的腐蚀，目前 通常通过外加电流阴极保护法对钢结构进行保护，但由于海平面的高度随着涨潮 和退潮变化，而现有的外加电流阴极保护设备中辅助阳极通常高度位置固定，无 法适应海平面高度的变化，导致防腐蚀的效果较差，当辅助阳极海平面时，现有 外加电流阴极保护设备彻底失效。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，为此，本发明 提出一种海上钢结构防腐蚀装置，能够在调整辅助阳极的高度位置，适应不同的 海平面高度。
5.本发明的另一个目的在于提出一种海上钢结构防腐蚀装置的控制方法。
6.根据本发明实施例的海上钢结构防腐蚀装置，包括：钢管桩；电极组件，电 极组件包括支架、参比电极和若干辅助阳极，支架设置在钢管桩的外侧，支架可 沿钢管桩上下滑动，参比电极和辅助阳极均设置在支架上，辅助阳极沿钢管桩的 周向均布；第一驱动组件，第一驱动组件设置在钢管桩上，第一驱动组件与电极 组件连接，第一驱动组件用于驱动电极组件上下滑动；以及恒电位仪，恒电位仪 设置在钢管桩上端，恒电位仪与电极组件电连接。
7.根据本发明实施例的海上钢结构防腐蚀装置，至少具有如下有益效果：第一 驱动组件根据水平面的位置驱动支架沿钢管桩上下滑动，使设置在支架上的辅助 阳极距离海平面的距离相对稳定，使钢管桩表面的电位稳定在一个低于周围环境 电位的状态下。
8.根据本发明的一些实施例，还包括若干支撑机构，若干支撑机构均设置在钢 管桩的外侧，若干支撑机构沿钢管桩的高度方向分布，支撑机构收起时，支架可 在支撑机构的外侧沿钢管桩上下滑动，支撑机构伸出时，支架通过支撑机构固定 在钢管桩上。
9.根据本发明的一些实施例，支撑机构包括若干支撑组件，若干支撑组件沿钢 管桩的周向均布在钢管桩的外壁上。
10.根据本发明的一些实施例，支撑组件包括：第二驱动组件，第二驱动组件设 置在钢管桩的外壁上，第二驱动组件上设置有滑块，第二驱动组件驱动滑块沿上 下方向滑动；上连杆，上连杆的上端与滑块铰接；以及下连杆，下连杆的下端铰 接在钢管桩的外壁上，下
连杆的上端与上连杆的下端铰接。
11.根据本发明的一些实施例，第二驱动组件为电磁驱动组件。
12.根据本发明的一些实施例，电磁驱动组件包括：螺线管，螺线管设置在钢管 桩上；以及金属杆，金属杆可沿上下滑动地设置在钢管桩上，金属杆一端位于螺 线管内侧，金属杆的另一端与滑块连接。
13.根据本发明的一些实施例，电磁驱动组件还包括弹簧，金属杆远离滑块的一 端通过弹簧与钢管桩连接。
14.根据本发明的一些实施例，第一驱动组件通过缆绳与支架连接。
15.根据本发明的一些实施例，第一驱动组件包括：驱动电机，驱动电机设置在 钢管桩上；以及辊筒，辊筒与驱动电机传动连接，缆绳卷收在辊筒上。
16.根据本发明实施例的海上钢结构防腐蚀装置的控制方法，包括：
17.螺线管断电，金属杆在弹簧弹力的作用下向上移动，带动上连杆的上端向上 移动，使上连杆与下连杆的铰接处靠近钢管桩，直至上连杆平行于钢管桩外壁面；
18.第一驱动组件驱动电极组件沿钢管桩滑动至适应实际海平面的高度位置；
19.螺线管通电，金属杆在磁力的作用下向下移动，带动上连杆的上端向下移动， 使上连杆与下连杆的铰接处远离钢管桩，直至上连杆垂直于钢管桩外壁面；
20.第一驱动组件驱动电极组件向下移动，使支架落在上连杆上；
21.螺线管和第一驱动组件均断电，上连杆在电极组件的重力作用下，克服弹簧 弹力保持垂直于钢管桩外壁面的状态，对电极组件提供支撑。
22.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述 中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
23.下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；
24.图1是本发明实施例的海上钢结构防腐蚀装置的结构示意图；
25.图2是图1所示支撑组件收起时的结构示意图；
26.图3是图1所示海上钢结构防腐蚀装置的正视图；
27.图4是图3所示a处支撑组件伸出时的剖视图；
28.图5是图3所示b处支撑组件收起时的剖视图。
29.附图标记：
30.钢管桩100；缆绳110
31.电极组件200；支架210；参比电极220；辅助阳极230；
32.支撑组件300；第二驱动组件310；滑块311；螺线管312；金属杆313；弹 簧314；上连杆320；下连杆330。
具体实施方式
33.本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出， 附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理 解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的 限制。
34.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、 左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便 于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的 方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
35.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上， 大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。 如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗 示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技 术特征的先后关系。
36.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义 理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在 本发明中的具体含义。
37.参考图1至图5描述根据本发明实施例的海上钢结构防腐蚀装置及其控制方 法。
38.如图1至图5所示，根据本发明实施例的海上钢结构防腐蚀装置，包括：钢 管桩100、电极组件200、第一驱动组件以及恒电位仪，电极组件200包括支架 210、参比电极220和若干辅助阳极230，支架210设置在钢管桩100的外侧， 支架210可沿钢管桩100上下滑动，参比电极220和辅助阳极230均设置在支架 210上，辅助阳极230沿钢管桩100的周向均布；第一驱动组件设置在钢管桩100 上，第一驱动组件与电极组件200连接，第一驱动组件用于驱动电极组件200 上下滑动；恒电位仪设置在钢管桩100上端，恒电位仪与电极组件200电连接。
39.例如，如图1至图2所示，支架210呈圆环形并套设在钢管桩100上，且支 架210的内径大于钢管桩100的外径，第一驱动组件根据水平面的位置驱动支架 210沿钢管桩100上下滑动，使设置在支架210上的辅助阳极230距离海平面的 距离相对稳定，使钢管桩100表面的电位稳定在一个低于周围环境电位的状态下。 辅助阳极230和参比电极220均通过电缆与恒电位仪相连，辅助阳极230、恒电 位仪、钢管桩100和海水介质共同构成了电流的回路，电流从辅助阳极230经海 水介质流向钢管桩100，参比电极220则是起参照作用的电机，参比电极220设 置在支架210上并与恒电位仪连接，用于测量并调整保护电位，确保钢管桩100 的电位位于保护范围内。辅助阳极230采用钛作为集体材料，并在外表面设置有 铱钌氧化物的涂层，使辅助阳极230具有较长的保护寿命，参比电极220选用锌 参比电极220，锌参比电极220受环境因素影响小、寿命长，适用于海水、淡海 水、淡水介质。
40.本发明的一些具体实施例中，还包括若干支撑机构，支撑机构均设置在钢管 桩100的外侧，支撑机构沿钢管桩100的高度方向分布，支撑机构收起时，支架 210可在支撑机构的外侧沿钢管桩100上下滑动，支撑机构伸出时，支架210通 过支撑机构固定在钢管桩100上。
41.例如，如图1至图3所示，钢管桩100沿长度方向设置有若干支撑机构，支 撑机构可以收起或伸出，当海平面高度发生变化时，支撑机构收起，第一驱动组 件驱动电极组件200上下滑动适应新的水平面高度，当电极组件200高度调整结 束后，支撑机构伸出，为电极组件200提供支撑，沿高度方向设置的若干支撑机 构，可以保证电极组件200在不同的高度上，都能得到支撑。支撑机构的设置， 一方面是在电极组件200无需移动时，将电极组件200更可靠地固定在钢管桩 100上，防止海洋生物或洋流的冲击使电极组件200坠落；另一方
面，在得到支 撑机构的支撑后，第一驱动组件可以进行卸荷，避免第一驱动组件长期处于受力 状态下，同时也避免第一驱动组件频繁地承受外界的冲击导致疲劳断裂。
42.本发明的一些具体实施例中，支撑机构包括若干支撑组件300，支撑组件300 沿钢管桩100的周向均布在钢管桩100的外壁上。支撑组件300包括：第二驱动 组件310、上连杆320以及下连杆330，第二驱动组件310设置在钢管桩100的 外壁上，第二驱动组件310上设置有滑块311，第二驱动组件310驱动滑块311 沿上下方向滑动；上连杆320的上端与滑块311铰接；下连杆330的下端铰接在 钢管桩100的外壁上，下连杆330的上端与上连杆320的下端铰接。
43.如图5所示，当支撑机构处于收起状态时，上连杆320和下连杆330均平行 于钢管桩100的轴线方向，此时第二驱动组件310驱动滑块311向下滑动，上连 杆320的上端向下滑动，上连杆320和下连杆330的铰接处向着远离钢管桩100 的一侧伸出，直至上连杆320垂直于钢管桩100的外表面，如图4所示，此时支 撑机构处于伸出状态。
44.本发明的一些具体实施例中，第二驱动组件310为电磁驱动组件。本发明的 一些具体实施例中，电磁驱动组件包括：螺线管312以及金属杆313，螺线管312 设置在钢管桩100上；金属杆313可沿上下滑动地设置在钢管桩100上，金属杆 313一端位于螺线管312内侧，金属杆313的另一端与滑块311连接。电磁驱动 组件还包括弹簧314，金属杆313远离滑块311的一端通过弹簧314与钢管桩100 连接。
45.例如，如图4和图5所示，螺线管312设置在钢管桩100上并位于上连杆 320上方，金属杆313的一端通过弹簧314与钢管桩100相连并位于螺线管312 内侧，金属杆313的另一端与滑块311相连，金属杆313可沿钢管桩100上下滑 动。当支撑组件300需要从收起状态转变为伸出状态时，螺线管312通电，磁力 克服弹簧314的弹力驱动金属杆313向下滑动，带动滑块311向下滑动，使上连 杆320和下连杆330的铰接处向外伸出；当支撑组件300需要从伸出状态转变为 收起状态时，螺线管312断电，金属杆313在弹簧314弹力的作用下向上滑动， 带动滑块311向上滑动，使上连杆320和下连杆330的铰接处向内收缩。
46.本发明的一些具体实施例中，第一驱动组件通过缆绳110与支架210连接。 第一驱动组件包括：驱动电机以及辊筒，驱动电机设置在钢管桩100上；辊筒与 驱动电机传动连接，缆绳110卷收在辊筒上。具体地，驱动电机通过卷收和释放 缆绳110，驱动支架210上下滑动，采用这种方式驱动支架210移动，结构简单 且成本较低。
47.根据本发明实施例的海上钢结构防腐蚀装置的控制方法，包括：螺线管312 断电，金属杆313在弹簧314弹力的作用下向上移动，带动上连杆320的上端向 上移动，使上连杆320与下连杆330的铰接处靠近钢管桩100，直至上连杆320 平行于钢管桩100外壁面；第一驱动组件驱动电极组件200沿钢管桩100滑动至 适应实际海平面的高度位置；螺线管312通电，金属杆313在磁力的作用下向下 移动，带动上连杆320的上端向下移动，使上连杆320与下连杆330的铰接处远 离钢管桩100，直至上连杆320垂直于钢管桩100外壁面；第一驱动组件驱动电 极组件200向下移动，使支架210落在上连杆320上；螺线管312和第一驱动组 件均断电，上连杆320在电极组件200的重力作用下，克服弹簧314弹力保持垂 直于钢管桩100外壁面的状态，对电极组件200提供支撑。
48.具体的，以退潮为例，电极组件200原本固定在钢管桩100上端的支撑组件 300处，现因退潮水平面下降，为了避免电极组件200高于海平面导致阴极保护 失效，将电极组件
200向下移动至钢管桩100中段的支撑组件300处：
49.初始状态下，支架210压在钢管桩100上端的支撑组件300的上连杆320 上，此时螺线管312均处于断电状态，上连杆320在电极组件200的重力作用下， 克服弹簧314弹力保持垂直于钢管桩100外壁面的状态。
50.首先第一驱动组件驱动支架210向上移动一小段距离，使上连杆320的上端 在弹簧314弹力的作用下向上移动，钢管桩100上端的支撑组件300从伸出状态 变为收起状态。此时第一驱动组件驱动支架210向下移动至钢管桩100中段的支 撑组件300上方。
51.螺线管312通电，金属杆313在磁力的作用下向下移动，带动上连杆320 的上端向下移动，使上连杆320与下连杆330的铰接处远离钢管桩100，直至上 连杆320垂直于钢管桩100外壁面。此时，第一驱动组件驱动电极组件200向下 移动，使支架210落在上连杆320上。
52.螺线管312和第一驱动组件均断电，钢管桩100中段支撑组件300的上连杆 320在电极组件200的重力作用下，克服弹簧314弹力保持垂直于钢管桩100外 壁面的状态，对电极组件200提供支撑。其余的高度的支撑组件300在弹簧314 弹力的作用下恢复到收起状态。
53.上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例， 在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前 提下作出各种变化。