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船载阴极保护远程监测系统设计
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船载阴极保护远程监测系统设计

【摘要】:
船载阴极保护远程监测系统设计   船舶、桥梁等的钢质材料与海水接触,极易受海水强烈的化学腐蚀以及海洋生物附着的污损,降低了使用寿命,增加了维护、维修的费用,并有可能造成严重危害。阴极保护技术的原理就是给被腐蚀金属结构物表面提供大量电子,被保护结构物成为阴极,抑制金属腐蚀发生的电子迁移,避免或减弱腐蚀的发生。  阴极保护通常有两种方法:牺牲阳极和外加电流两种。牺牲阳极方法由于简单、经济,被广泛采用,

船载阴极保护远程监测系统设计

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    船舶、桥梁等的钢质材料与海水接触,极易受海水强烈的化学腐蚀以及海洋生物附着的污损,降低了使用寿命,增加了维护、维修的费用,并有可能造成严重危害 。阴极保护技术的原理就是给被腐蚀金属结构物表面提供大量电子,被保护结构物成为阴极,抑制金属腐蚀发生的电子迁移,避免或减弱腐蚀的发生 。

    阴极保护通常有两种方法:牺牲阳极和外加电流两种 。牺牲阳极方法由于简单、经济,被广泛采用,但效果欠佳,焊在船体外表面的锌块也会增加船体阻力。使用永久性外加电流的阴极保护装置是目前控制钢质船体在海水中腐蚀的最有效方法 。本文采用的即为外加电流阴极保护的方法。

    阴极保护技术在 70 年代开始被美国、日本等各国船体保护中应用并取得了很好的经济效益。在 20 世纪 70-80年代,我国阴极保护技术的引进、消化和二次开发才取得了实质性的进展,也就是在这个时期,研制了一批阴极保护的材料和设备,打下了阴极保护在行业市场供需链的基础。近年来,该技术在多个场合如码头工程钢管桩、埋地管道、海洋平台 等也有应用。

    李言涛等在《中国海洋腐蚀科研选题与发展战略》 中指出,随着计算机与自动化技术的发展 ,阴极保护电位的监测逐步从以前定期人工检测发展到通过对电位的模/ 数转换和逻辑运算。电位监测由原来的对单一点、线的监测,逐渐实现对整个系统综合的监控。通过应用于局域网的 Intranet 技术和应用于广域网的 Internet 技术或电信通信线路 ,可以在整个作业海域或企业内甚至于全国各地乃至全球的相关机构方便地实现监测信息共享 、系统评价控制和远程实时监控。本项目中对多个(四个)舰载阴极保护系统进行远程实时监控,可以认为是对该预测方向的小规模尝试。

    目前阴极保护项目的计算机监控研究项目已经在开展,然而关于在线监测的相关报道较少。孙虎元对长江二桥的阴极保护电路项目论述了监控系统的设计。该项目属于国家依托类项目,对于小型阴极保护项目的监控设计来说并不实用。

    本文依托某公司的舰体外加电流阴极保护监控设计,实现对阴极保护系统的实时监控及人机交互。其核心是通过阴极保护系统主控板 ARM 嵌入式处理器和触摸屏进行传感器信号和输入控制信号的传递。

  下文首先介绍了系统结构和工作原理,给出了系统主控板和硬件总体设计方案。之后重点阐述了然后介绍了主控板 ARM 芯片的通讯过程和人机界面触摸屏的软件设计。文末对本文的设计过程进行总结,并给出了下一步的设计思路。

 

    1 外加电流 阴极保护测控系统总体构造

 

    阴极保护测控系统为船载检测系统,由多个系统构成。总体结构示意图如图 1 所示。

 

1.png

 

    其中图 1 左边的 Marimpress 框代表的是多个舰载外加电流阴极保护装置。图 1 右侧的虚线框内是远程监控单元。系统总体设计通过远程监控单元可实现多个舰载阴极电流保护装置的电流电压监控。

 

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    单个外加电流阴极保护保护装置结构图如图 2 所示,其中最主要的部分有辅助阳极,参比电极,直流大电流发生器,高电压变压装置以及控制电路板。