外加電流陰極保護系統(tǒng)的原理及操作須知

一、外加陰極保護原理

陰極保護的定義：

通過外加直流電源或者比船體表面金屬更活躍的金屬，將想要保護的金屬電位降低至不受腐蝕的電位，使得發(fā)生氧化還原化學反應所需的電子通過外加電源的電流或活潑金屬給出。

當船體表面金屬處于比此電位更低的電位時，該金屬就不會參加氧化還原反應了，也就不再受到海水腐蝕。

電化學腐蝕是由于活潑金屬與電解質溶液在一起發(fā)生氧化還原反應所引起的，與原電池的原理相同。

因為船體是由活潑金屬—鐵構成的，而海水便是電解質溶液，他們之間發(fā)生了氧化還原反應。

由以上化學公式可得：

鐵失去電子后與氧、水發(fā)生反應形成鐵銹而溶解在水中，這樣周而復始船體就會腐蝕掉。從正極公式可知得到電子形成氫氧根，那么通過外加電流提供給保護的船體電子，這樣船體就不會因為失去電子而被腐蝕，這就是外加電流陰極保護的原理依據(jù)。

船體ICCP系統(tǒng)原理如下：

二、W輪的外加

電流****陰極保護系統(tǒng)組成

W輪外加電流陰極保護系統(tǒng)由恒電位儀、輔助陽極和陽極屏蔽層、參考電極組成。

ICCP系統(tǒng)適用于水下船體的海水腐蝕防護，利用恒電位儀提供的直流電使船體與海水形成回路進行極化，正極接輔助陽極，負極接船體，通過對參考電極的監(jiān)測，使水下船體達到保護電位，從而保護船體不受腐蝕。

恒電位儀是調整保護電流達到保護船體不受腐蝕，輸入440V/60Hz,輸出100A/16V,通過恒定位器施加電流，迫使船體陽極區(qū)變?yōu)殛帢O區(qū)，從而保護船體不受腐蝕。

隨著電流增加，電子在陰極表面集聚，導致電勢處于負極化，當負電位達到一定程度，船體達到等電位時，使船體成為陰極，腐蝕自然停止。

輔助陽極連接電源正極，通過海水對鋼板施加保護電流。

陽極屏蔽層涂層一般涂刷在輔助陽極周圍，當電源輸入到ICCP系統(tǒng)，大量的電流從輔助陽極流出，均勻的分布在船體上。

屏蔽層涂層具有良好的絕緣性能，并且耐堿、耐海水的性能，一般采用環(huán)氧樹脂。

參比電極在ICCP系統(tǒng)中，基準陽極作為被保護對象電位測量的基準，并向恒電位儀提供保護電位與被測量電位的比較信號，使被保護電位保持不變。

參比電極為非極性電極，具有性能穩(wěn)定、準確、靈敏等特點。

在實際應用過程中，保護電流的密度并不是恒定不變的。

海洋結構物表面電勢會受到海洋環(huán)境的變化而改變，例如海水溫度、涂層破損程度和海區(qū)鹽度等變化。

如果通向結構物的電流太小，則結構物得不到有效的防護，結構物會繼續(xù)受到海水腐蝕，其使用壽命會因而減少。

若通向結構物的電流太大，這樣會引起鋼結構出現(xiàn)氫脆的問題。

氫脆會大大降低鋼鐵的韌性，從而致使結構物難以抵抗外部大風大浪所產生的外力沖擊，嚴重時會出現(xiàn)斷裂的危險狀況。

另外，過大的電流同樣會降低電極的壽命，從而影響整個系統(tǒng)的壽命。

因此，在對海洋結構物進行外加電流陰極保護設計時，要實現(xiàn)系統(tǒng)的自適應變化，即依據(jù)環(huán)境變化，自動控制輸出電流的大小，使得所保護結構物在最佳保護電位范圍內。

三、W輪外加

電流陰極保護運行原理

該電路主要包括主電路、功率放大、脈沖觸發(fā)、超差監(jiān)測和控制回路。

三相恒電位儀是至關重要的，恒電位儀的核心部分是比較放大器，現(xiàn)在普遍使用性能優(yōu)良的集成運算放大器。

將參比電極作為采樣輸入，輸出則經過跟隨放大、控制移相和振蕩等電路產生觸發(fā)脈沖，晶閘管整流電路則組成了極化電源，輸出調節(jié)則是通過改變導通角進行實現(xiàn)。

恒電位儀在實際使用中，對被保護物進行保護，主要分為恒電流和恒電位兩種工作狀態(tài)。

對于采用模擬控制的恒電位儀，其控制功能的實現(xiàn)主要通過模擬電路，其核心控制器是比較放大器和移相觸發(fā)器。

恒電位和恒電流保護原理類似，都是給定信號與參比信號在比較放大器中進行比較放大，移相觸發(fā)器會根據(jù)比較放大器的輸出信號，通過調整脈沖的移相時間，進而改變可控硅的導通角，最終改變的電流或電壓大小，從而實現(xiàn)恒電位和恒電流保護。

五、日常維護保養(yǎng)

ICCP系統(tǒng)的主要參數(shù)為保護電位，對船體鋼板保護電位在0.05V-0.25V之間。

一般情況下，輸出電流和輸出電壓會根據(jù)海水鹽度、海水溫度和航行速度等因素發(fā)生變化，這些變化都是正常現(xiàn)象。

常規(guī)性的檢查可以延長設備的使用壽命和降低故障部件的維修成本。

1、 定期檢查電源的接線情況，是否出現(xiàn)松動腐蝕現(xiàn)象。

2、 定期檢查三相輸入電壓是否正常，有沒有出現(xiàn)缺相情況。

3、 定期檢查電路中的保險絲是否出現(xiàn)熔斷。

4、 定期檢查一次船體電極，打開船體水密蓋，確保水密蓋保持干燥，檢查連接線是否松動。

5、 船舶每次進塢廠修，都要對電極進行檢查，防止消耗殆盡，正常運行情況下每十年更換一次。

對于ICCP的超差保護故障報警的調節(jié)步驟如下：

1、 關閉電源，將恒電位旋鈕、手動旋鈕、恒電流旋鈕依次逆時針旋轉歸零。

2、 將選擇開關1選擇至手動擋，選擇開關2選擇至給定電位，打開電源（保證所有電源供應），順時針旋轉手動擋旋鈕，觀察電壓變示數(shù)，若電壓出現(xiàn)呈順序式依次上升，屬于正常現(xiàn)象；如果出現(xiàn)跳動式上升或電壓直接調至5V以上且調節(jié)不動作，則說明三相電源相序錯誤，將任意兩相進行對調即可，再次開機檢測，直至正常上升，完成后將所有旋鈕歸零。

3、 將選擇開關1選擇至恒電位，選擇開關2選擇至給定電位，順時針緩慢調節(jié)恒電位檔，將給定電位調至0.22V-0.25V。

然后將選擇開關2切換至參比1，若參比1的電位值與給定電位的差值的絕對值小于0.15V，則儀器即為正常；若絕對值大于0.15V，可嘗試將給定電位適當調至0.25V，在進行參比電位與給定電位進行比較即可。