一种半潜式平台阴极保护及监测系统

1.本发明涉及海洋工程领域，尤其涉及一种半潜式平台阴极保护及监测系统。


背景技术：

2.半潜式平台设计寿命大多在二十年以上，然而在实际海洋环境中，半潜式平台会与周围海水等介质发生化学或电化学作用而导致金属材料的消耗或腐蚀，进而造成平台结构破坏，影响营运安全，降低服役寿命。
3.阴极保护系统是一种常用的腐蚀防护措施，现有牺牲阳极阴极保护系统大多采用牺牲阳极与半潜式平台直接焊接方式，故不能通过调节牺牲阳极来直接实现阴极保护系统有效控制；现有外加电流阴极保护，大多在平台设计建造过程中考虑，在实际工程应用有时难以达到预期保护效果，因此，急需一种能够用于在役平台延寿的外加电流阴极保护系统。


技术实现要素：

4.根据上述提出的技术问题，而提供一种半潜式平台阴极保护及监测系统，其能实现对于被保护主体阴极保护的有效控制，可用于在役半潜式平台延寿，可实现被保护主体局部电位、牺牲阳极输出电流实时监测。本发明采用的技术手段如下：
5.一种半潜式平台阴极保护及监测系统，包括被保护半潜式平台主体、牺牲阳极阴极保护系统和外加电流阴极保护系统，所述被保护半潜式平台主体固定连接牺牲阳极装置，所述牺牲阳极装置与电线焊接后与数控开关与电流采集器相连，所述外加电流阴极保护系统可拆卸地连接在被保护半潜式平台主体上，其包括复合缆，所述复合缆上布置辅助阳极、参比电极、电位监测系统。
6.进一步地，所述牺牲阳极装置包括阳极铁角架，所述阳极铁脚架用来固定牺牲阳极，所述牺牲阳极内含有阳极铜芯，所述阳极铜芯与电线焊接在金属法兰内，所述金属法兰内设置所述数控开关与电流采集器。
7.进一步地，所述复合缆的端部通过分线器与锚链相连，所述锚链通过锚固吊耳连接在所述半潜式平台主体上。
8.进一步地，阳极铁角架通过绝缘垫圈固定牺牲阳极。
9.进一步地，所述阳极铜芯经过防腐处理后进入金属法兰内。
10.进一步地，所述金属法兰分为上半片及下半片，所述金属法兰的上半片与被保护半潜式平台主体焊接固定，所述的绝缘垫圈置于金属法兰的上下片之间。
11.进一步地，所述电流采集器通过两根电线与电缆连接，一根用于与被保护半潜式平台实现电连接导通电路，一根用于连接数据接收系统，实现牺牲阳极的输出电流传输。
12.进一步地，所述辅助阳极通过多路控制器进行控制其输出电流。
13.进一步地，所述复合电缆上参比电极为ag\agcl与高纯锌双参比电极。
14.进一步地，所述电位监测系统与数据接收系统之间设置有数据传输线。
15.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：该用于海洋环境中的阴极保护系统，
能够通过数字控制开关实现牺牲阳极阴极保护有效控制，同时稳定监测其输出电流数据；能够通过复合电缆实现外加电流阴极保护，该发明实现可拆卸操作，能够应用于半潜式平台的延寿需求，可根据平台实际需求进行合理布置，同时复合电缆上集成了电位监测装置，能够准确监测其保护电位，通过反馈的电位信息，能够更加合理调节辅助阳极输出电流。带有数控开关和电流采集器的牺牲阳极保护系统与集成电位监测系统以复合电缆形式的外加电流阴极保护系统可以实现联合阴极保护，能够更加有效解决半潜式平台阴极保护控制以及在役平台的延寿需求问题。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明用于海洋环境牺牲阳极阴极保护控制系统结构示意图。
18.图2为本发明集成电位监测系统以复合电缆形式的外加电流阴极保护系统的布置图。
19.图3为本发明集成电位监测系统以复合电缆形式的外加电流阴极保护系统的装置结构示意图。
20.图中：1、被保护半潜式平台主体；2、阳极铁角架；3、牺牲阳极；4、阳极铜芯；5、绝缘垫圈；6、焊接点；7、金属法兰；8、数字控制开关；9、电流采集器；10、防腐电缆；11、复合电缆；111、锚固吊耳；112、锚链；113、分线器；114、辅助阳极；115、参比电极；116、电位监测系统。
具体实施方式
21.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.如图1所示，本发明实施例公开了一种半潜式平台阴极保护及监测系统，包括被保护半潜式平台主体1、牺牲阳极阴极保护系统和外加电流阴极保护系统，所述被保护半潜式平台主体固定连接牺牲阳极装置，所述牺牲阳极装置与电线焊接后与数控开关与电流采集器相连，所述外加电流阴极保护系统可拆卸地连接在被保护半潜式平台主体上，其包括复合缆，所述复合缆上布置辅助阳极、参比电极、电位监测系统。
23.本发明所采用的阴极保护是将被保护结构的金属表面电位控制到保护电位范围内，从而减少电子的损失来减缓金属材料腐蚀。外加电流的阴极保护是指通过复合电缆上的辅助阳极、将保护电流引入海洋环境中，通过海水提供给被保护金属，被保护金属在海洋环境中始终为阴极，其海洋结构的金属表面几乎只发生得电子的还原反应，不会再发生失去金属离子的氧化反应，辅助阳极表面会发生失电子氧化反应，从而海洋结构物能够达到防腐效果。
24.具体地，所述牺牲阳极装置包括阳极铁角架2，所述阳极铁脚架用来固定牺牲阳极
3，阳极铁角架通过绝缘垫圈5固定牺牲阳极。所述牺牲阳极内含有阳极铜芯4，牺牲阳极3内部的阳极铜芯4延至金属法兰7内与电线焊接实现电连接，所述金属法兰7分为上半片及下半片，所述金属法兰的上半片与被保护半潜式平台主体焊接固定，所述的绝缘垫圈置于金属法兰的上下片之间。所述金属法兰内部电线连接所述数控开关8与电流采集器9。所述电流采集器通过两根电线与电缆连接，一根用于与被保护半潜式平台实现电连接导通电路，一根用于连接数据接收系统，实现牺牲阳极的输出电流传输，该电线采用防腐电缆形式。
25.作为优选的实施方式，所述阳极铜芯经过防腐处理后进入金属法兰内。
26.具体地，本实施例中，集成数控开关与电流采集器的牺牲阳极阴极保护系统，经数值计算后，均匀设置在被保护平台主体上，牺牲阳极装置参考《gb/t 4948-2002-铝一锌一锢系合金牺牲阳极》选取，阳极铁角架2与被保护半潜式平台主体1固定连接，便于牺牲阳极3位置的固定，阳极铁角架2与牺牲阳极3之间采用绝缘垫片5，绝缘垫片5外径要稍大于铁角架2接触面，以保证与被保护平台主体1绝缘处理。阳极铜芯4延至金属法兰7内部，采用铜焊或锡焊与电线焊接，依次连接数控开关8和电流采集器9，数控开关8和电路采集器9与该位置的牺牲阳极3采用共同的后缀编号，便于准确进行阴极保护控制。电流采集器9引出两根电线，一根电线用于监测数据的实时传输，便于牺牲阳极输出电流的监测，对所监测到的电流数据及时进行分析评判，另一根电线用于与半潜式平台连接构成回路，保证导通性。既是对牺牲阳极性能的监测，也是对阴极保护系统正常工作与否的认证。
27.如图2、图3所示，本实施例中一种半潜式平台阴极保护与检测系统，包括集成电位监测系统以复合电缆形式的外加电流阴极保护系统包括被保护半潜式平台主体1，被保护半潜式平台主体1固定连接锚固吊耳111，便于复合电缆11的合理布置，锚固吊耳111通过使用卸扣与锚链112活动连接，便于复合电缆11的安装与移动，能够满足在役半潜式平台的延寿需求，锚链112的使用便于控制整体复合电缆11的布置长度与高度，所述复合电缆11两端通过双锚链112以及卸扣活动连接到锚固吊耳111，锚链112固定连接分线器113，便于各种通信电缆、信号电缆等清晰布置。分线器113固定连接复合电缆11，便于实现参比电极115、辅助阳极114、电位监测系统116的准确布置。参比电极115采用ag\agcl与高纯锌双参比电极，参比电极是测量半潜式平台结构局部电位时作为参照的标准电极，将半潜式平台局部金属结构与已知电势的参比电极构成电池，通过测量其电动势，就可以计算出半潜式平台局部金属结构的电极电势。通过电位监测系统116的数据反馈，经过数据分析与判定，便于调整辅助阳极114释放电流大小，实现外加电流阴极保护有效控制。
28.具体地，所述外加电流阴极保护系统包括张紧式复合电缆结构，所述张紧式复合电缆可以采用横拉式和垂直式，所述复合电缆结构端部设置分线器，所述分线器的外端采用双锚链与多个锚固吊耳活动连接，所述锚固吊耳通过铜锡或焊锡与被保护半潜式平台主体焊接。所述复合电缆结构采用能够承受相当拉力的聚氯乙烯绝缘护套电缆。
29.本发明复合电缆可实现自主拆卸、移动，该复合电缆可应用于在役半潜式平台的安装，可以实现其延寿需求。监测系统是通过电流采集器采集牺牲阳极输出电流、电位监测系统获取半潜式平台关键部位电位信息，通过数据传输与数字转换，能够在数据接收系统中在线显示。本发明是一种用于海洋环境中半潜式平台阴极保护与监测系统，能够更好实现阴极保护有效控制，同时达到在役半潜式平台的延寿效果；能够实时采集平台防腐状态信息并储存记录与在线显示，能够进一步验证阴极保护系统的保护效果，确保平台安全运
行。
30.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。