循环水泵外加电流阴极保护系统使用手册

循环水泵阴极保护系统使用手册

钢铁研究总院

青岛海洋腐蚀研究所

中国·青岛

目录

一、概述

二、系统组成及特点

三、安装及调试

四、运行及维护

五、质量检验

六、附件

附件1. 循环水泵外加电流系统维护管理规程附件2. 电源控制仪使用说明书

一、概述

1.1 阴极保护原理

不同的金属浸在海水中时具有不同的电位值，将不同的金属联在一起浸在海水中，则电位较负的金属作为阳极以一定的速度不断腐蚀下去，而电位较正的金属作为阴极仅起到传递电子的作用，使氧气成为氢氧根离子或使氢离子还原成氢气析出，金属本身并不发生任何变化，即作为阴极的金属得到了保护。

所谓阴极保护就是向被保护金属通以一定的阴极极化电流，使被保护的金属结构电位降至稳定区而得到保护。依据所提供电流的方法不同，可分为外加电流阴极保护法和牺牲阳极保护法。

1.2 外加电流阴极保护系统

1.2.1外加电流保护法

外加电流阴极保护法是通过外加直流电源来提供所需的保护电流，将被保护的金属作阴极，选用特定材料作为辅助阳极，从而是被保护金属结构受到保护的方法。循环水泵泵壳内壁及内部结构物采用外加电流保护法。

1.2.2外加电流阴极保护系统的组成

①用来输出保护电流的辅助阳极；

②为电源控制仪提供比较信号和测量电位而使用的参比电极；

③为保证轴和叶轮等内部结构得到良好保护设置的轴接地装置；

④能够产生并调节保护电流的控制装置—电源控制仪；

⑤连接电缆：阳极电缆、阴极电缆、零位接阴电缆及参比线。

1.3 牺牲阳极阴极保护

牺牲阳极阴极保护是将一种电位更负的金属或合金与被保护金属结构物电性连接，通过电负性金属或合金的不断消耗溶解，向被保护物提供保护电流，使金属结构物获得保护。

循环水泵泵壳外壁采用牺牲阳极保护，在海水介质中多采用铝牺牲阳极。

二、系统组成及特点

2.1 辅助阳极

在外加电流保护系统中与控制电源正极连接的外设电极称之为辅助阳极，其作用是使电流从电极经介质到被保护体表面。

辅助阳极材料具有良好的导电性，排流量大，阳极极化小，阳极溶解速度慢，稳定性强等特点，我们选用铂铌丝作为辅助阳极材料。

辅助阳极型号为HFTF-4，每台泵安装的数量为10支。

2.2 参比电极

在外加电流阴极保护系统中，参比电极被用来测量被保护体的电位（当采用恒电位控制时，还可向控制系统传递信号，以便调节保护的大小，使被保护结构处于给定范围）。

参比电极要求电位稳定、重现性好，受外界干扰小、寿命长、误差小等，在本系统中采用高纯锌参比电极。

参比电极型号为HFCF-2，每台泵安装1支参比电极。

2.3分线箱

如果电源控制仪距离循泵较远，为便于连接、检修和更换，电缆需通过分线箱连接。

根据现场环境情况和电气防护等级要求的不同，分线箱型号有所不同。

2.4电源控制仪

电源控制仪是外加电流阴极保护系统的心脏，它将不断地向被保护金属构筑物提供阴极保护电流。在本系统中选用可控硅电源控制仪，采用可控硅整流，具有抗过载能力强等优点，这种电源控制仪可手动和自动控制。

电源控制仪的型号为S200-2（24V/40A）系列，每台泵配1台电源控制仪。

三、安装与调试

3.1外加电流系统的安装与调试

3.1.1辅助阳极的安装

辅助阳极与阳极电缆为成套产品，每支辅助阳极带有30m的阳极电缆，安装时依据安装位置的不同选用合适电缆长度的辅助阳极。

安装时，将辅助阳极电极头插入到泵壳预留的安装孔内，通过4个M16螺栓将阳极固定在泵壳外壁上（为防连接部位漏水，其间应加密封垫。），然后将辅助阳极电缆通过泵基座上预留的出线孔引出地面。

为防止电缆摆动造成电缆损伤，尽可能利用可利用的结构物（如电极的防水密封罩等）对电缆进行固定。

3.1.2参比电极的安装

同辅助阳极的安装。

3.1.3 阴极电缆的安装

阴极电缆采用VV1×10电缆。

在循环水泵台座上焊接一M16×40螺柱，将阴极电缆一端用螺母固定在焊接好的螺柱上，电缆另一端连接到电源控制仪阴极“—”接线柱。

3.1.4 零位接阴电缆的安装

零位接引电缆（参比地线）采用VV1×6电缆。

在循环水泵台座上焊接一M16×40螺柱，将零位接引电缆一端用螺母固定在焊接好的螺柱上，电缆另一端连接到电源控制仪零位接引（或参比地）接线柱。此螺柱与安装阴极电缆的螺柱之间的距离要≥30cm。

3.1.5电源控制仪的安装

预先在厂房内选定电源控制仪安装位置，打好地脚螺栓，固定电源控制仪的安装支架，然后将控制仪器安装在支架上。

3.1.6系统调试

(1) 系统接线。接线示意图如下：

(2) 检查阳极电缆、参比电缆、阴极电缆及零位接阴电缆接线是否正确。

(3) 检查输入电源线是否正确。

(4) 测量水泵施加保护前泵壳的自然腐蚀电位，并做好记录。

(5) 控制仪器通电，按仪器使用说明书进行操作。先采用手动控制，将输出电流调整到15A，30分钟后测量保护电位（根据泵壳涂层的情况，极化时间长短有所不同），保护电位应在-0.80V~-1.05V (银/氯化银参比电极)保护范围内。如果电位值正于-0.80V,增加20%的直流电源输出电流；如果电位值负于-1.00V,降低20%的直流电源输出电流；如此反复调整，直到泵壳电位处于保护电位范围内。记录直流电源运行数据于下表中。

记录表：

3.2牺牲阳极的安装

循环水泵外壁及导流片连接管预留有螺栓孔，用于牺牲阳极的安装。依据设计图纸，在泵壳外壁相应位置用螺栓将牺牲阳极固定在泵壳外壁上。

牺牲阳极不需要维护管理，只需要根据设计使用寿命（或现场使用情况）定期更换即可。

四、运行及维护

4.1 系统运行

(1) 电源控制仪是通过整流器将交流电整流为直流电，然后被分配到各个阳极，通过海水介质传递到阴极(泵壳)。实验证明存在一个最佳的保护电流值，否则会出现过保护现象。通常在水泵运行的条件下，若保护电位达到-0.80V~-1.05V (银/氯化银参比电极)即可。

(2) 在系统的运行过程中，要定期对系统进行检查、记录，包括电源控制仪总电流数、电压数，保护电位值及各分电流数值。

(3) 系统运行过程中，一般不需要人员进行专门管理，但要经常检查系统的电源、外观及电缆线情况，若系统出现异常现象，应及时检查和维修，找出原因，尽快解决问题。

(4) 外加电流保护系统，需要懂专业的人员进行维护和定期检查，而且要经过一定培训后方可进行工作。

4.2 定期维护

(1) 阴极保护系统包括一些电子设备、电缆和经过特别设计能在恶劣环境中工作的电极。整个系统的各部件经过精心设计和挑选，在运行过程中只需极少维护，应由厂家或防腐工程师进行定期检修，并决定何时进行大修。

(2) 在机组的运行过程中，对电缆及接头的机械性能和电气性能等需随时检查，实测参比电极电位和仪器所测电位要基本吻合。

(3) 安装或检修时用无水乙醇棉球对辅助阳极和参比电极表面进行擦拭，去除污物；切忌沾染上油漆，一旦沾染上油漆采用金相砂纸打磨掉油漆并用无水乙醇棉球擦拭干净电极表面。参比电极应定期进行活化处理和校正。

(4)轴接地装置应保持清洁、无油污、导电性能良好，当电刷严重磨损时需及时更换。