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船載陰極保護遠程監測系統設計
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船載陰極保護遠程監測系統設計

【摘要】:
船載陰極保護遠程監測系統設計???船舶、橋梁等的鋼質材料與海水接觸,極易受海水強烈的化學腐蝕以及海洋生物附著的污損,降低了使用壽命,增加了維護、維修的費用,并有可能造成嚴重危害。陰極保護技術的原理就是給被腐蝕金屬結構物表面提供大量電子,被保護結構物成為陰極,抑制金屬腐蝕發生的電子遷移,避免或減弱腐蝕的發生。??陰極保護通常有兩種方法:犧牲陽極和外加電流兩種。犧牲陽極方法由于簡單、經濟,被廣泛采用,

船載陰極保護遠程監測系統設計

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    船舶、橋梁等的鋼質材料與海水接觸,極易受海水強烈的化學腐蝕以及海洋生物附著的污損,降低了使用壽命,增加了維護、維修的費用,并有可能造成嚴重危害 。陰極保護技術的原理就是給被腐蝕金屬結構物表面提供大量電子,被保護結構物成為陰極,抑制金屬腐蝕發生的電子遷移,避免或減弱腐蝕的發生 。

    陰極保護通常有兩種方法:犧牲陽極和外加電流兩種 。犧牲陽極方法由于簡單、經濟,被廣泛采用,但效果欠佳,焊在船體外表面的鋅塊也會增加船體阻力。使用永久性外加電流的陰極保護裝置是目前控制鋼質船體在海水中腐蝕的最有效方法 。本文采用的即為外加電流陰極保護的方法。

    陰極保護技術在 70 年代開始被美國、日本等各國船體保護中應用并取得了很好的經濟效益。在 20 世紀 70-80年代,我國陰極保護技術的引進、消化和二次開發才取得了實質性的進展,也就是在這個時期,研制了一批陰極保護的材料和設備,打下了陰極保護在行業市場供需鏈的基礎。近年來,該技術在多個場合如碼頭工程鋼管樁、埋地管道、海洋平臺 等也有應用。

    李言濤等在《中國海洋腐蝕科研選題與發展戰略》 中指出,隨著計算機與自動化技術的發展 ,陰極保護電位的監測逐步從以前定期人工檢測發展到通過對電位的模/ 數轉換和邏輯運算。電位監測由原來的對單一點、線的監測,逐漸實現對整個系統綜合的監控。通過應用于局域網的 Intranet 技術和應用于廣域網的 Internet 技術或電信通信線路 ,可以在整個作業海域或企業內甚至于全國各地乃至全球的相關機構方便地實現監測信息共享 、系統評價控制和遠程實時監控。本項目中對多個(四個)艦載陰極保護系統進行遠程實時監控,可以認為是對該預測方向的小規模嘗試。

    目前陰極保護項目的計算機監控研究項目已經在開展,然而關于在線監測的相關報道較少。孫虎元對長江二橋的陰極保護電路項目論述了監控系統的設計。該項目屬于國家依托類項目,對于小型陰極保護項目的監控設計來說并不實用。

    本文依托某公司的艦體外加電流陰極保護監控設計,實現對陰極保護系統的實時監控及人機交互。其核心是通過陰極保護系統主控板 ARM 嵌入式處理器和觸摸屏進行傳感器信號和輸入控制信號的傳遞。

  下文首先介紹了系統結構和工作原理,給出了系統主控板和硬件總體設計方案。之后重點闡述了然后介紹了主控板 ARM 芯片的通訊過程和人機界面觸摸屏的軟件設計。文末對本文的設計過程進行總結,并給出了下一步的設計思路。

 

    1 外加電流 陰極保護測控系統總體構造

 

    陰極保護測控系統為船載檢測系統,由多個系統構成??傮w結構示意圖如圖 1 所示。

 

1.png

 

    其中圖 1 左邊的 Marimpress 框代表的是多個艦載外加電流陰極保護裝置。圖 1 右側的虛線框內是遠程監控單元。系統總體設計通過遠程監控單元可實現多個艦載陰極電流保護裝置的電流電壓監控。

 

2.png

 

    單個外加電流陰極保護保護裝置結構圖如圖 2 所示,其中最主要的部分有輔助陽極,參比電極,直流大電流發生器,高電壓變壓裝置以及控制電路板。

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