阴极保护培训讲义

福建畅联电子股份有限公司阴极保护设备培训（二）防腐技术与PS-1介绍名词解释：腐蚀：金属和周围介质发生化学或电化学作用而导致的无谓消耗或破坏自然现象。电化学腐蚀：金属在电解质溶液中由于电化学作用所发生的腐蚀。原因：1、自身环境产生原电池作用。2、外界电源影响。电化学腐蚀过程：1、阳极过程：阳极金属不断溶解，失去电子(氧化过程)。2、电子转移过程：电子从金属的阳极区转移到阴极区。3、阴极过程：阳极流过来的电子在溶液中被能吸收电子的物质所接受的过程（还原过程）。防腐技术原电池：不同金属放在电解液中，即可产生原电池。电化学腐蚀：金属在电解质溶液中由于电化学作用所发生的腐蚀。微腐蚀电池：因钢管表面状态的差异形成的腐蚀电池。宏腐蚀电池：因土壤性质差异引起的腐蚀电池，如土壤的含盐量和湿度等的影响，它们所构成的腐蚀电池两极间的距离比较远，故称宏腐蚀电池。阳极极化：由于阳极金属溶解（即离子化）的过程滞后于电子的转移过程，使正电荷过剩，使阳极表面的电位向正的方向偏移，即是阳极极化。阴极极化：在阴极表面，由于从阳极转移过来的电子迁移速度远远大于在阴极表面极化剂吸收电子的速度，大量电子在阴极表面集聚，从而使阴极表面的电位向负的方向偏移，即是阴极极化。管道防腐的基本方法：1、选择耐防腐材料管道（不锈钢、玻璃钢、塑料管）；2、加金属防腐层（如：镀锌、喷铝）；3、涂防腐层（如涂油漆、树脂、有机化合物，无机化合物）；4、电法保护（加强制电流法，牺牲阳极，排流保护）；5、工艺设计防腐：防止残留水分存在，防止不同金属管道连接，回填沟土壤均匀。6、在输送介质中添加缓冲剂（保护内壁）阴极保护原理:外加电极，使原来防腐着的微电池电极电位发生变化。原来腐蚀产生的微电池：A：阴极C：阳极加阴极保护后的电池电路：A：阴极C：阴极AA：辅助阳极I’：保护电流I’’：极化电流仪器和现场的连接图：为什么阴极和零位接在一个点上要用2根线分别接：因为阴极线要通很大电流，会产生一个IR降，叠加影响参比电位。而且电流会不时变化。阳极的接地电阻标准：1欧，现在1~50欧。几个关键名词：管道对地电位：把地作参考点（万用表负表笔（黑）），测管道（保护体）的电位（万用表正表笔（红））。正确结果：-0.85~--1500mv。参比电位：把管道（保护体）作参考点（万用表负表笔（黑）），测参比电极（硫酸铜参比电极）的电位（万用表正表笔（红））。正确：+0.85~-+1500mv。通电电位：恒电位仪工作有输出时的参比电位。断电电位：恒电位仪刚断电时的参比电位。自然电位：没有仪器工作时的保护电位。设计院设计的保护电位：-850~-1200mv就是指断电电位通电电位：-850~1500mv。为什么二者之间有差别？PS-1恒电位仪电路及电路板介绍:PS-1恒电位仪广泛用于地下、海水、化工等介质中的管道和电缆以及码头、舰船等金属构筑物实施外加电流阴极保护，还可以根据用户要求设计为恒压、恒流、恒电位多用恒电位仪。PS-1恒电位仪特点：1.采用数字显示输出电压、输出电流及电位值。2.机上装有假负载，可方便地对仪器进行自检。3.仪器具有防雷击余波，抗50Hz，工频干扰，以及限流、误差报警等功能。PS-1整机面板：电压表（V表），电流表（I表），电位表（Φ表）。•3个表不能互换使用。工作开关：选择工作方式。停止、工作、自检。自检：1、什么情况要自检：当仪器出现显示故障时，判断是仪器原因还是现场问题。仪器内部有一个模拟现场的自检电路（3Ω100W）2、自检步骤：A、关掉仪器。B、卸掉接线板上的阳极、电位连接线。C、‘工作方式’选择‘自动’。D、控制调节调到最小（反时针旋转感觉到不能动，要轻，用力会损坏元件）。E、工作方式选择自检。F、‘测量选择’打到‘控制’。G、慢慢调节控制调节旋钮。看是否有电位、电压、电流慢慢上升显示。H、判断：①测量电位100mv，有很高电压、电流指示，仪器问题，此情况请马上关机。②如果测量电位调到1500mv，没有电压、电流指示，仪器问题。③如果电位在1000mv左右，电压在5V左右，电流在1.7A左右，说明仪器正常。I、注意：自检时电流不要超过3A。PS-1整机面板介绍：如果自检正常时，应该查找现场问题。现场问题：①阳极断（用接地摇表判断）②阴极或零位断，阴极和零位线是否通（0Ω），阴极和零位线对参比是否有0.7V左右的参比电位。③参比线是否断，零位对参比的参比电位几乎为0V。④参比是否失效，零位对参比电位明显0.7V。⑤参比周围土壤是否太干燥，零位对参比电位明显0.7V。⑥周围是否有较强的干扰，参比电位忽高忽低。⑦电流、电压超过仪器的额定值。如阴阳极某些原因短路或电阻很小。仪器调节问题：①控制电位没调起来，如850mv。②上下游送到此点的保护电位已经超过设定的控制电位，控制电位调到稍微超过此时的保护电位50mv。工作方式：自动和手动。自动方式：恒电位工作方式，仪器根据你设定的控制电位来输出不同的电压电流，达到和设定一样的保护电位，在正常情况下应该打到自动工作方式。正常情况：控制电位和保护电位要一致。手动方式：在自动工作方式不正常时，可切换到手动工作方式。慢慢调整‘输出调节’，改变输出电压电流，使保护电位达到你需要的值。缺点：受环境影响，要经常检查、调整。PS-1整机面板介绍：平时应该打到那个档位？1.主开关：工作；2.工作方式：自动；3.测量选择：保护（随时监控现场保护电位）；为什么仪器不定时报警？1.有外在干扰（排除干扰或忽视）；2.控制电位和已经达到的保护电位太接近（应该调高50mV）；PS-1接线板：交流220接线：接入220交流市电。黑柱接零线、红柱接火线。保险丝座：220V输入保险丝。上面有标保险丝的电流值。机壳接地：①人身安全，漏电保护。②防雷保护，泄电。零位接阴：单独一根线接管道通电点。参比电极：接参比。测量参比：如果参比测量显示不正常时，可用万用表测此点和零位的输入参比电位。输出阳极：阳极线要用3层保护套管的16平方铜线(铠装电缆)。输出阴极：接阴极。注：以上所有接线要用铜线耳。解释4个最主要的指标：1.输出电压：恒电位仪工作时输出的电压；2.输出电流：恒电位仪工作时输出的电流；电压和电流有最高、最大限制（仪器的规格）。3.控制电位：设定控制保护体的保护电位。在恒电位仪上控制调节电位器设定拨到控制档，电位测量显示。4.参比电位：保护体上的保护电位。现场传送给恒电位仪。拨到保护档，电位测量显示。电路组成：工作原理:（参见下页方框图）参比电位经阻抗变换后与给定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。如仪器工作于“自动”状态，这个信号加到移相触发器。移相触发器根据这个信号电压的大小，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角，改变输出电压、电流的大小以至达到参比电位等于给定电位。这个过程是在不断进行着的。整机方框图：仪器电气原理：本仪器主要由三部分组成：一是极化电源用以输出破坏被保护体的腐蚀电池的保护电流（电源）。二是自动控制部分，使保护体达到最佳保护电位。三是辅助电路使仪器方便管理。极化电源（主工作电源）：将交流电源变成所需大小的直流保护电流。交流电源经L1、L2、C16防雷环节后，由KA万能转换开关及BX1输入保险丝送到极化电源变压器的原边。由B2极化电源变压器变压到各额定的规格。极化电源（主工作电源）：主电源稳压电路：由SCR1、SCR2、D8、D9组成半控桥式整流，将交流电变成脉动直流电。由ZL1、ZL2、C17、C18组成滤波电路，将脉动直流电变成平滑直流电。D10续流二极管。主电源稳压电路：FL1为电流表采样用分流器（同时作为过流保护采样）。分流器通过额定电流（如30A）时，产生一个300mV采样信号，通过的电流用数字电流表按比例显示出来。R43和W7分压取样显示输出电压。KA-56，KA-78自检切换开关。BX2为输出保险丝。主电源稳压电路：主电源稳压电路：电流检测及自检检测电流注意的问题：恒流器上的测试点（2端小螺丝）。电流换算（如：标300mv/30A)自检：为什么要自检：检测出现的问题是在现场还是恒电位仪。选择自检时步骤和注意事项：1、关机，断开阳极线。2、把输出调节和控制调节反时针调到最小。工作方式选自动。3、开机，慢慢调控制调节，参比电位、输出电压、电流慢慢增大，并且保护和控制电位始终一致。说明恒电位仪是好的。4、注意：在自检时输出电压不要超过15V，输出电流不要超过5A。输出电压校正：在防雷盒上，有一个调节电位器。有二个10A的保险丝。烧坏输出电压不显示防雷环节：C20、C21、G1、G2、L3、L4为输出防雷环节。G1、G2为放电管。辅助电源电路：辅助电源电路：辅助电源变压器及保险丝：辅助电源电压的测试方法：1、关机；2、拔下电源板；3、引伸板的一端插入引伸线（随产品附件），引伸板另一端插入电源板位置。4、把拔下的电源板插入引伸线的另一端插槽。5、电压表（万用表）夹在要测试的2点。注意不要碰短路！开机。辅助电源电压的测试方法：控制电路：控制电路由移相触发电路和差动比较放大电路组成。移相触发器：根据比较放大器输出的控制电压大小，调整触发脉冲产生的时间（即移相），控制可控硅的导通角。移相触发器：根据比较放大器输出的控制电压大小，调整触发脉冲产生的时间（即移相），控制可控硅的导通角。由D5、R27、R28、R29、R30、IC8、R31、BG2、D6组成触发同步电路。与极化电源同相的交流同步电压经D5整流后变成100赫兹半波，经R27、R28分压后得V3送到IC8的3脚，－15V电压经R29、R30分压后得V2送到IC8的2脚，当V3绝对值大于V2时，IC输出负电压，当V3绝对值小于V2时，IC8输出正电压，使BG2饱和导通，C10上的电量经D6、BG2放电。移相触发器：由BG3、BG4组成R的可变电阻，它们与C10构成RC时间常数（对C10充电的快慢）。BG3基极电位正移，则BG3集电极电位下降，对BG4（PNP管）Ib加大，BG27的IC加大（即内阻变小），向C10充电加快，BG5提前达到峰点电压放电，脉冲前移，使主电路可控硅导通角加大，输出平均电压加大。移相触发器：由R38、BG6、R39、C11、B1组成脉冲功率放大。工作过程：当无脉冲时，BG6截止，+15V经R39对C11充电，由于R39、C11时间常数小，C11很快充上近15V电压。当脉冲加到BG6基数时，BG6饱和导通，C11通过BG6、B1急速放电，在B1次级感应得到的脉冲经D7加到SCR1、2控制极。在手动状态时，加到BG3基极的控制电压由W8取得。移相触发板：差动比较放大器：将参比电位与控制信号进行比较，对误差进行放大，输出与误差大小成比例的控制电压。差动放大器由IC1完成，IC1接成开环状态，通过C1、C2的反馈，一方面可以消除交流干扰，一方面降低频率响应。本电路增益极高。差动比较放大器电路图：差动比较放大器：由R1、R2、W1、DW1稳压二极管组成控制电位采样环节。DW2为温度自动补偿稳压管，保证了控制电位基准的低漂移。参比输入电路：为保证参比信号输入的高阻抗，并滤除50Hz干扰，由IC9进行阻抗变换，由R40、R41、Ｒ42、C12、C13、C14、C15组成抗干扰环节。IC9接成跟随器形式，从理论上讲，其输入阻抗将接近100M。由于输入端有RC滤波器，电路的输入阻抗为C12～C15的漏电阻的并联值。限流电路：当仪器输出超载甚至短路，仪器输出电流能自动恒定在事先欲定的限流值上，达到保护仪器又保护阴极体的目的。来自分流器的采样信号P+、P－经IC7、IC6电流放大后，得到一个可以与本机共地的XV电信号。将这个信号送到IC5，与W3设定的门限电压进行比较，当XV信号小于设定门限值时，IC5放大器输出正电压，该电压大于比较器输出电压。D1截止，对比较放大器工作无影响。当超载时，XV信号大于设定门限值时，则I