3-恒电位仪工作原理及基本操作解析

恒电位仪工作原理及基本操作中国石油长庆油田分公司第五采气厂作业三区主讲人：王刚二○一三年三月提纲•一、恒电位仪工作原理•二、基本操作及注意事项•三、故障分析与处理（一）、阴极保护基本原理阴极保护技术被广泛地应用于埋地金属管道和处于腐蚀介质中的设施,以防止或延缓金属管道及设施的腐蚀,延长其使用寿命。阴极保护就是对被保护的金属管道及其它需保护的设施实施外加直流电,进行阴极极化。恒电位仪作为阴极保护系统的主要仪器,用以提供直流电源,设定通电点电位。一、恒电位仪工作原理（二）、恒电位仪基本原理简介恒电位仪工作原理是将参比信号经阻抗变换后与控制电位加到比较放大器,经比较放大后,输出与误差成正比的信号。在仪器处于“自动”工作状态下,该信号加到移相触发器,移相触发器根据该信号电压的小,自动调整触发脉冲的产生时间,改变极化回路中可控硅的导通,从而改变输出电流、电压的大小,以至达到参比电位等于给定电位,这个过是在不断进行的。目前我厂用于主干线管道的阴极保护的是MAS-2000恒电位（武汉环宇）仪,恒电位仪电路主要由主回路、稳压电源、移相触发、比较器四部分组成,后三部分为三块集成电路控制板。一、恒电位仪工作原理一、恒电位仪工作原理图1、阴极保护基本原理示意图提纲•一、恒电位仪工作原理•二、基本操作及注意事项•三、故障分析与处理（一）、阴极保护操作方法MAS-2000恒电位仪主要有自检、启运与停运等操作，主要分4个步骤：1、阴极保护控制仪器的接线检查；2、阴极保护控制台的启运；3、恒电位仪的自检与启运；4、阴极保护控制仪器的停运。1、控制系统构成二、基本操作及注意事项参比极MAS-2000防腐电源+-图2、阴极保护系统接线图阳极土壤管道2、使用方法⑴接线二、基本操作及注意事项图3、被保护体接线示意图-RN+-零位参比接地输出阳极输出阴极220V火线零线阳极参比管道被保护体⑵通电开机①将控制面板上的“给定”电位器反时针拧到底，将“自检/工作”转换开关S2置于“自检”位置；②将负载接线，并确定接线正确；③将“A/B机转换”开关S0置于中间位置，先接通操作台“主电源”开关ZK0，后接通“控制电源”开关ZK1；④将“A/B机转换”开关S0置于“A机”（或“B机”），先合三相空开ZK2，后将控制开关S1置于启动位置（从断打到通）；⑤顺时针慢慢拧“给定”电位器，同时观察直流电压表、电流表和电位表的指针应保持在相应的恒定值，此时，电位仪处于“自检”状态，并对假负载供电；二、基本操作及注意事项⑥在完成自检开机过程后，将控制面板上的“给定”电位器反时针拧到底，先将控制开关S1从通拨向断，再断开三相空开ZK2，此时自检完成。图3、MAS-2000恒电位仪⑶工作开机①将控制面板上的“给定”电位器反时针拧到底，将自检/工作开关S2置于“工作”位置；②按工作接线图示2接线，并确定接线正确；③将“A/B机转换”开关S0置于中间位置，先接通操作台“主电源”开关ZK0，后接通“控制电源”开关ZK1；④将“A/B机转换”开关S0置于“A机”（或“B机”）位置，先合三相空开ZK2，后将控制开关S1置于启动位置（从断打到通）；⑤顺时针慢慢拧“给定”电位器，当电位器处于某一刻度时，则直流电压表、电流表和电位表的指针示值应为某一恒定值，此时，电位仪处于“工作”状态；⑥当电位仪在工作状态时，按通12秒，断3秒方式间隙工作，在断3秒时其电流表、电压表指示值为零，而电位表有指示并为未被极化时的电压值。二、基本操作及注意事项⑷仪器的停运阴极保护仪器“启运”时按照先启控制台、后启恒电位仪的顺序进行操作；阴极保护仪器“停运”时按照先停恒电位仪、后停控制台的顺序进行操作。①恒电位仪的停运：先将控制开关S1置于停止位置，后断开三相空开ZK2；②阴极保护控制台的停运：将“A/B机工作转换”开关S0置于中间位置，再依次断开控制电源开关ZK1和主电源开关ZK0。二、基本操作及注意事项⑸注意事项①接线一一对应，不得接错。当仪器在作“自检”或“工作”转换时都应该先将“给定”电位器反时针拧到底并关机，以避免造成设备电流冲击过大而烧坏设备；②当仪器处于“自检”状态时，电位表的指针值实际上是取的直流输出电压反馈信号而不是真正的参比测量信号；③平时，手动输出调节电位器应反时针旋到底，以免在由“自动”转“手动”时输出电流过大；④仪器从“手动”档切换到“自动”档时，应先关机，将“工作方式”开关置“自动”后再开机。因仪器在“手动”工作时，自动控制部分处于失衡状态。此时如果直接切换，仪器工作将不正常。二、基本操作及注意事项二、基本操作及注意事项控制台主电源合闸控制台控制电源合闸控制台A/B机工作转换开关置于A机/B机控制台工作/自检开关置于工作档恒电位仪A/B主电源合闸恒电位仪A/B机，停止/启动开关置于启动恒电位仪工作，自检/工作档位置于工作档给定电位器顺时针旋转直至所需设定电位值如需关机请按以上流程反顺序操作控制台上的自检为检查恒电位仪是否能正常工作，建议一直将此开关置于工作档恒电位仪上的自检为需消除IR降、检测保护时使用，为通12S，断3S，在断3S时其电流表、电压表指示值为零，而电位表有指示并为未被极化时的电压值。给定电位器，顺时针旋转为增加给定电位值，逆时针旋转为减少给定电位值，其有很细的限位器，请旋转扭动时谨慎A机/B机定期转换图4操作及注意事项提纲•一、恒电位仪工作原理•二、基本操作及注意事项•三、故障分析与处理（一）、概述阴极保护系统包括辅助阳极设施、阴极设施及恒电位仪,这三部分既相互独立,又是一个有机体,当其中一部分出现故障时,仪器就不能够正常工作,因此恒电位仪可以看作是阴极保护系统的窗口,通过这个窗口可以观察出系统症状所在,从而进行处理。近年来我们在PS-1恒电位仪的使用中,通过对恒电位仪的维护和故障处理,从中摸索出一套故障判断的程序。三、故障分析与处理三、故障分析与处理图4、故障判断程序（二）、几种常见故障及处理方法(1)恒电位仪出现故障时,可把仪器旋钮打到“自检”试机,如正常说明恒电位仪工作正常,故障点可能在现场部分,如有备用仪器也可切换到另一台试机,如另一台也不正常,说明现场故障,反之故障在恒电位仪。(2)恒电位仪有手动、自动两种工作方式,当确定为恒电位仪故障后,可把仪器工作方式旋钮打到“手动”试机,用“手动”调节,能输出电流、电压,说明主回路、稳压电源、触发电路工作正常,故障在自动部分。三、故障分析与处理(3)当恒电位仪故障确定在自动部分后,可先去掉报警限流集成块试机,若仪器恢复工作,说明报警、限流部分有故障,可分别插回集成块,当插到哪一块集成块,仪器工作不正常,则可确定为此部分有故障。(4)若去掉报警、限流电路,仪器工作还不正常则故障可能在比较器和阻抗变换回路,可分别用好的集成块试机。(5)当恒电位仪开到“手动”工作方式,就不能工作,可先查各熔断器是否完好,数字表显示是否正常,稳压电源各组电压是否正常工作。检查触发电路时,可先用好的触发板试机,当确定为触发板故障后,再依次测试各级元件是否有损坏(对同步集成块可用好的集成块直接对比)。三、故障分析与处理(6)如各控制板都正常,则故障可能在主回路,可查经过变压器的电压是否正常,整流回路的二极管、可控硅是否被击穿造成开路或短路。(7)当通过以上检测恒电位仪正常,说明为现场故障时,可依次检查阳极设施、阴极设施和参比电极。阳极设施由阳极电缆、阳极棒及地床所组成(在管道阴极保护中通常要求阳极地床距管道的垂直距离最短为300m)。当阳极电缆断开或阳极接地电阻高到一定值时,恒电位仪输出电压升高,输出电流为零。三、故障分析与处理阴极设施包括作为阴极的管道、阴极电缆、零位接阴电缆。当阴极电缆断开时,不仅恒电位仪输出电压增高,输出电流为零,而且电位溢出。判断此故障可把零位接阴电缆、阴极电缆从恒电位仪上断开,用万用表电阻档测量两电缆是否联通,以说明阴极或零位接阴电缆是否断开。当仪器输出电流较高时,说明被保护的管道存在管道防腐层破损严重、防腐层绝缘电阻较小或与其它管道搭接等问题,这类问题的处理较复杂,需要结合管道大修进行和检测搭接点。如参比电极电缆断开或参比电极流空,恒电位仪输出电流则漂动不定。三、故障分析与处理三、故障分析与处理故障现象可能原因处理方法一、电源灯不亮1、电源未接通1、检查接线、开关、将电路接通2、发光灯烧坏2、更换灯管二、开关开启后，不启动1、开关接线头松动或脱落1、重新加固或接好2、直流过流继电器吸合2、检查继电器，使其复位三、输出电压关不断1、偏移调整过高1、调电位器4W1，使其关断四、输出电压调不到额定值1、输入交流电压过低1、改变输入电压，使其符合标准2、偏移调整过低2、调4W1，使输出达到额定值3、有晶闸管开路3、更换4、变压器缺相或同步缺相4、查清原因，改正、接上五、变压器三相输入电流不平衡1、供电三相电压不平衡1、调整2、三相同步相位差，不是12002、调节4W2～4W4，使其保持同步脉冲平衡六、输出调不到额定值，即报警1、3IC输出值变低或变高1、调5RP5、5RP4和8RP1、8RP2，使其达到额定值报警七、给定调节无效1、给定电位器坏1、更换2、脱线2、焊牢3、积分压的过慢3、加快积分八、有输出电流电压，无电位1、参比电极坏1、更换2、线脱落或断开2、接上九、有输出电压，无电流1、阳极床引线（即负载）断开1、接上2、快熔熔断2、更换熔芯恒电位仪常见故障及处理方法（三）、典型故障处理实例⑴苏东xx站恒电位仪突然出现故障,恒电位仪输出电流为零,输出电压较高,把仪器电源开关打到“自检”,仪器工作状态打到“手动”,并断开阳极电缆,试机说明仪器正常,判断为现场故障。再依次测量阳极电缆、阳极棒。用欧姆表测量阳极电缆时,测得接地电阻较高,达25Ω,说明阳极电缆有故障。当时认为该处阳极电缆、阳极棒不太可能有故障,因为该阳极设施新铺设投用才两个月,沿电缆地表查看也没有发现被开挖破坏的痕迹,后经分段测量找出了断点。现场发现阳极电缆的绝缘胶皮被老鼠咬破,做为阳极的铜芯电缆被腐蚀断开。三、故障分析与处理⑵苏东xx站恒电位仪故障报警,把仪器打到“自检”试机,仪器工作不正常,无电流、电压输出,调到“手动”试机,同样没有输出电流、电压,说明主回路有故障,用万用表逐级测量至桥式整流电路,测出二极管被击穿。⑶恒电位仪发生故障,将工作状态旋钮打到“手动”试机,有输出电流、电压,说明主回路、稳压电源、触发电路工作正常,判断故障在自动部分。检查比较放大板,去掉报警限流集成块再试机,若还有故障,判断故障在比较器和阻抗变换回路。检查至比较器IC1集成块时,经检测该集成块不导通,更换新块后仪器恢复正常。三、故障分析与处理（四）、结论通过以上维修我们感到按这一步骤排查判断故障,对处理故障有一定优点:(1)判断故障的思路较清晰,逐步排查故障,处理时不至于盲目动手。(2)能缩小故障范围,降低维修费用。(3)按这一检查步骤,管道保护人员能较好地掌握对恒电位仪的一般故障维修。三、故障分析与处理谢谢大家！