一种FPSO用外加电流阴极保护系统

一种fpso用外加电流阴极保护系统
技术领域
1.本实用新型涉及fpso外加电流阴极保护领域，尤其涉及一种fpso用外加电流阴极保护系统。


背景技术：

2.fpso长期处于盐雾、潮气和海水的环境中，受到周围介质的作用而产生长期的电化学腐蚀，结构腐蚀非常严重。通常腐蚀会降低结构材料的力学性能，缩短其使用寿命，所以对于此类大型海洋结构物的腐蚀防护显得十分重要。
3.当前，全世界在役的fpso超过100艘，其中仅中国海洋石油集团就持有17艘。早期，大型浮式海洋平台、fpso等的防腐蚀采用牺牲阳极的阴极保护技术居多，也有采用外加电流的阴极保护技术与牺牲阳极的阴极保护技术并用的方案。根据国内外众多防腐蚀公司的工程案例，采用牺牲阳极阴极保护方案的大型海洋结构物在其使用寿命中后期存在牺牲阳极消耗过快的问题，不能满足设计和工程需要，因此只能加装外加电流的阴极保护系统进行补救。例如：已运营26年的半潜式平台pride south atlantic，原有牺牲阳极阴极保护系统保护不足，因此加装了外加电流的阴极保护系统。当前，外加电流的阴极保护是国内外公认的防止钢质结构物腐蚀最经济、环保的防腐措施。
4.目前，市场上提供的fpso用外加电流阴极保护系统的产品存在的问题主要有系统控制技术水平低，对所有的辅助阳极采用粗放式的整体控制模式，无法实现基于整体腐蚀防护水平要求的调控，导致单个回路上的电流控制不准确；不具有同时进行整体腐蚀防护状态监测和预测的功能。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种fpso用外加电流阴极保护系统，以克服现有的fpso用外加电流阴极保护系统控制技术水平低，对所有的辅助阳极采用粗放式的整体控制模式，无法实现基于整体腐蚀防护水平要求的调控，导致单个回路上的电流控制不准确和不具有同时进行整体腐蚀防护状态监测和预测的功能的技术问题。
6.一种fpso用外加电流阴极保护系统，包括：控制主机、多个辅助阳极、电位监测模块和多路控制器；
7.所述控制主机设置于fpso控制室内；
8.所述电位监测模块包括电位采集设备和多个参比电极；多个所述参比电极与所述电位采集设备通过数据传输线连接；所述电位采集设备与所述控制主机连接；
9.所述多路控制器包括多个电流输出控制模块；多个所述电流输出控制模块正极通过阳极电缆与所述辅助阳极连接，负极通过阴极电缆连接船体外壳；所述多路控制器与所述控制主机通过所述数据传输线连接。
10.进一步的，所述控制主机包括腐蚀电位测量模块、数据处理模块、多路控制器控制模块和腐蚀状态预测模块；
11.所述腐蚀电位测量模块与所述电位采集设备电路连接；
12.所述腐蚀电位测量模块与所述数据处理模块电连接；
13.所述数据处理模块与所述多路控制器控制模块电连接；
14.所述多路控制器控制模块与所述多路控制器电连接；
15.所述腐蚀状态预测模块与所述腐蚀电位测量模块电连接。
16.进一步的，所述腐蚀状态预测模块包括与其电连接的腐蚀状态数据存储模块和保护效果预测模块。
17.进一步的，所述多路控制器还包括与其电连接的控制面板。
18.本实用新型的一种fpso用外加电流阴极保护系统，与现有的技术相比，具有以下优点：采用多路控制器，同时能够根据腐蚀状态预测模块的结果，通过多路控制器单独控制fpso上每个辅助阳极的输出电流，能够实现精细化控制，从而使fpso得到更好的防护。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型fpso外加电流阴极保护系统装置示意图；
21.图2为电位监测模块布局图。
22.其中，1、控制主机；2、辅助阳极；3、电位监测模块；4、阴极电缆；5、多路控制器；6、参比电极；7、电位采集设备；8、数据传输线；9、阳极电缆；10、船体外壳。
具体实施方式
23.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.一种fpso用外加电流阴极保护系统，包括：控制主机1、多个辅助阳极2、电位监测模块3和多路控制器5，如附图1所示；
25.所述控制主机1设置于fpso控制室内；在本实施例中，所述控制主机1为可靠性高的工业控制计算机，能够与电位监测模块3和多路控制器5通过通讯接口实现数据交换；
26.其中，所述控制主机1包括腐蚀电位测量模块、数据处理模块、多路控制器控制模块和腐蚀状态预测模块；所述腐蚀电位测量模块与所述电位采集设备7电路连接；所述腐蚀电位测量模块与所述数据处理模块电连接；所述数据处理模块与所述多路控制器控制模块电连接；所述多路控制器控制模块与所述多路控制器5电连接；所述腐蚀状态预测模块与所述腐蚀电位测量模块电连接。
27.所述腐蚀状态预测模块包括与其电连接的腐蚀状态数据存储模块和保护效果预测模块两部分。具体的，本实施例中的腐蚀状态数据存储模块是内置于所述腐蚀状态预测
模块中的腐蚀状态数据库，其中的腐蚀状态数据库是由fpso水下船体外壳在全寿命期内，根据fpso型线图和相关腐蚀参数建立fpso水下船体外壳边界元模型，并利用现有的腐蚀数值模拟计算方法计算fpso水下船体外壳在不同时间、不同工况下的腐蚀状态文件，然后将腐蚀状态文件进行整理、汇总得到fpso水下船体外壳腐蚀状态数据库，此处腐蚀状态数据库的建立方法采用的是领域内的常规的计算方法，不属于本实用新型的技术点，仅为方便本领域技术人员理解技术方案使用。
28.所述保护效果预测模块根据电位监测模块3得到的实时监测数据，根据内置于所述保护效果预测模块中的预测方法得到当前fpso水下船体外壳的腐蚀状态，并能够通过控制主机1上的显示屏以3d电位云图的形式实现腐蚀状态的可视化，具体为，根据监测点测量的数据得到的水下fpso船体表面电位，在腐蚀状态数据库中找到与当前fpso对应监测点电位最为匹配的腐蚀状态文件，即为当前fpso的腐蚀状态，将当前腐蚀状况的3d电位云图展现在控制主机1的显示屏上。所述内置于所述保护效果预测模块中的确定当前船体保护状态的预测方法为现有技术，不属于本实用新型的技术点。
29.将所述腐蚀状态预测模块中获取的fpso电位信息与所述数据处理模块进行交换，并通过多路控制器控制模块以实现通过每个所述电流输出控制模块精准的控制辅助阳极的输出电流，实现对所述fpso船体外壳的有效保护。
30.所述电位监测模块3包括电位采集设备7和多个参比电极6，如附图2所示；多个所述参比电极6与所述电位采集设备7通过数据传输线8连接，以监测fpso船体外表面多点的电位；所述电位采集设备7与所述控制主机1连接，以将监测到的fpso船体外表面多点的电位信号转换为控制信号传送到所述控制主机1；其中，所述参比电极6和辅助阳极2固定布置在fpso水下外表面，所述参比电极6能够给出fpso水下外表面监测点处的电位信号并将其传递到所述电位采集设备7，所述电位采集设备7将电位信号转化为数字信号，并通过数据传输线8传输到控制主机1中。
31.所述多路控制器5布置在fpso上的舱室内，包括多个电流输出控制模块；多个所述电流输出控制模块正极通过阳极电缆9与所述辅助阳极2连接，负极通过阴极电缆4连接船体外壳10；所述多路控制器5与所述控制主机1通过所述数据传输线8连接，以能够通过多个所述电流输出控制模块单独控制每个所述辅助阳极2的输出电流，所述辅助阳极2的输出电流通过多路控制器5上的控制面板手动进行控制，或者通过控制主机1进行远程控制。
32.所述辅助阳极2和参比电极6与船体外壳之间设置有密封件，具体的本实施例中采用o型密封圈，当所述辅助阳极2和参比电极6安装在fpso水下船体外板后，能够实现水密的作用。
33.具体的，本实用新型的一种fpso用外加电流阴极保护系统的具体工作过程如下：
34.(1)在fpso水线以下船体外表面固定安装辅助阳极和参比电极，并确保安装处的水密性；
35.(2)将控制主机安装在fpso保护控制室内；
36.(3)将多路控制器与电位采集器安装在fpso上干燥的舱室内；
37.(4)安装好的各辅助阳极，分别通过阳极电缆与多路控制器的输出正极连接；
38.(5)多路控制器的输出负极通过阴极电缆与fpso船壳连接；
39.(6)安装好的各参比电极，分别通过数据传输线与电位采集设备连接；
40.(7)将多路控制器与电位采集设备分别通过数据传输线与控制主机连接；
41.(8)开启fpso外加电流阴极保护系统，通过控制主机或多路控制器上的按钮调节每个电流输出控制模块的输出电流，电流通过fpso水下船体外壳上的各辅助阳极释放；
42.(9)参比电极获取监测点处电位信号，信号经数据传输线传至电位采集设备中；
43.(10)电位采集设备将电位信号转化为数字信号，并将其传至控制主机中；控制主机上显示并自动存储来自电位采集器的数据；
44.(11)控制主机中的保护效果预测模块读取各监测点的数字信号，并利用内部的预测方法在腐蚀状态数据库中找到与当前fpso水下船体腐蚀状态相匹配的腐蚀状态文件；并通过控制主机显示屏显示当前fpso水线以下船体腐蚀状态电位云图；
45.(12)根据腐蚀状态预测模块得到的fpso水线以下船体腐蚀状态3d电位云图，确定fpso水下外表面电位是否使得fpso处于被保护状态之下；
46.(13)若fpso水下外表面电位能让fpso处于被保护状态下，则保持当前输出电流；
47.(14)若fpso水下外表面电位不能让fpso处于被保护状态下，则通过多路控制器调节每个辅助阳极输出电流大小，再重复上述(10)～(13)，直到fpso水下外表面电位能让fpso处于被保护状态下。
48.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。