被保护钢质金属在土壤、海水介质中会发生电化学腐蚀,金属表面阳极区失去电子发生腐蚀溶解。外加电流阴极保护由智能恒电位仪、参比电极、辅助阳极地床、被保护构筑物组成完整电气回路。
回路逻辑:智能恒电位仪正极 →辅助阳极地床→土壤 / 海水介质→被保护钢结构→电缆回到恒电位仪负极。
恒电位仪以参比电极采集的管地电位作为反馈信号,实时自动调节输出电压与输出电流,源源不断向被保护金属供给阴极电子,抑制金属阳极溶解反应,使金属整体处于阴极极化状态,达到防腐目的。
传统模拟恒电位仪调节响应慢,遇到杂散电流、土壤电阻率波动容易出现输出震荡、保护失控;智能恒电位仪采用数字化闭环控制算法,采集速度快,可根据现场工况动态调整 PID 参数,提升系统稳定性,同时把电位、输出电压、输出电流数据本地存储并远程上传后台。
(1)恒电位模式(最常用,阴极保护标准工作模式)
工作方式:设备以参比电极采集的管地电位作为控制目标,设定目标保护电位,设备自动改变输出电流电压,维持构筑物电位稳定在设定值。
典型设定(相对于硫酸铜参比电极):0.85V~1.20V。
适用场景:埋地长输管道、储罐底板、普通站场钢结构,介质环境相对稳定,参比电极工作正常。
优势:自动补偿涂层老化、季节土壤湿度变化带来的负载变化,自动升降输出电流。
注意:直流杂散电流严重管段,单纯恒电位模式容易发生输出震荡,需要开启智能抗干扰算法。
(2)恒电流模式
工作方式:人工设定输出保护电流,设备恒定输出该电流,不再以参比电极电位作为控制反馈。
适用场景:①参比电极损坏、漂移,临时应急运行;②阳极地床调试阶段;③已知保护电流需求,短期固定输出;④新建系统调试。
局限:土壤条件改变、涂层破损变化时,保护电位会随之变化,容易出现欠保护或者过保护,不建议长期作为正式运行模式。
(3)恒槽压模式(恒输出电压模式)
工作方式:固定设备输出电压,输出电流随回路总电阻自动变化。
适用场景:阳极地床电阻基本稳定,作为限流保护;多用于海洋外加电流系统辅助限制最大输出电压,一般不作为主保护模式。
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