專(zhuān)利名稱(chēng)：一種陰極保護(hù)防腐電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及管道保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是管道保護(hù)防腐電源。
20世紀(jì)60年代后，陰極保護(hù)理論基本成熟、完善，相關(guān)的法律、標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)出臺(tái)，并不斷的修訂，如管道陰級(jí)保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)NACERPO169至1992年修訂了五版。1998年美國(guó)通過(guò)了一項(xiàng)環(huán)保法律EPA，限期98年12月前將已建儲(chǔ)罐和管道追加陰極保護(hù)?？梢?jiàn)國(guó)外對(duì)陰極保護(hù)的重視程度。
目前，國(guó)外主要陰極管道保護(hù)技術(shù)為①自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由美國(guó)HARCO公司研制的有第一代PASS系統(tǒng)，第二代DLINK系統(tǒng)和第三代RAMS系統(tǒng)，其中含有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理功能，可以方便了解全線陰極保護(hù)的實(shí)時(shí)情況。
②陰極保護(hù)設(shè)備a、熱電發(fā)生器(TEG)由加拿大環(huán)球熱電發(fā)生器公司生產(chǎn)的TEG，在全球廣泛使用。
b、閉環(huán)蒸汽透平發(fā)電機(jī)(CCVT)由以色列Ormat公司生產(chǎn)。
c、電流中斷器為了消除陰極保護(hù)中IR降誤差，根據(jù)陰極保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，要求同步中斷。
③輔助陽(yáng)極國(guó)內(nèi)在陰極保護(hù)方面，目前基本處于初級(jí)研究與應(yīng)用階段。在電源設(shè)備上，普遍采用硅整流儀和少量的恒電位儀，并且技術(shù)落后，設(shè)備老化，防腐效果差。
本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是它由主電路、直流穩(wěn)壓電源、給定積分器、移相觸發(fā)器、調(diào)節(jié)器、功能電路以及PLC電路組成；主電路采用晶閘管模塊或IGBT模塊組成；直流穩(wěn)壓電源提供整個(gè)防腐電源系統(tǒng)的控制供電；給定積分器產(chǎn)生的輸出與調(diào)節(jié)器相連接，而調(diào)節(jié)器輸出與移相觸發(fā)器連接；移相觸發(fā)器的輸出去控制主電路晶閘管的導(dǎo)通，給定積分器輸出，控制主電路晶閘管或IGBT管的導(dǎo)通以控制防腐電源的輸出。
在本實(shí)用新型中，當(dāng)改變給定積分器輸出的大小時(shí)，可以改變主電路晶閘管的導(dǎo)通控制防腐電源的輸出大小，滿(mǎn)足埋地管線防腐工藝要求。
其中，給定積分器又稱(chēng)為軟起動(dòng)器，它使電源輸出按線性增加，可減小負(fù)載電流沖擊，保護(hù)設(shè)備。移相觸發(fā)器使晶閘管按控制要求觸發(fā)導(dǎo)通。調(diào)節(jié)器對(duì)電流或電位(電壓)信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)恒電流、恒電位(恒電壓)的控制要求。功能電路包括限流、報(bào)警、鎖零、自檢等功能，根據(jù)控制要求而設(shè)置。PLC具有可編程邏輯控制、數(shù)據(jù)采集與處理等功能。
本實(shí)用新型實(shí)施例的分部調(diào)試直流穩(wěn)壓電源的檢查合上控制儀上的電源開(kāi)關(guān)ZK，則板上的±5V，-8V，+12V，+5V指示燈點(diǎn)亮(發(fā)光二極管)同時(shí)用萬(wàn)用表分別測(cè)試其對(duì)應(yīng)的測(cè)試孔，觀察電源正確與否，若不正確，則檢查交流輸入電壓和整流穩(wěn)壓電路的器件。
給定積分(GJ)調(diào)試給定積分器由1IC和R、C等組成，見(jiàn)圖3示。
①先將控制儀面板上的自檢/工作開(kāi)關(guān)S2置于中間位置，此時(shí)+15V經(jīng)F21加入6R1與6R2分壓所組成的電路中，調(diào)6RP1的中間頭對(duì)K00為+0.6伏，調(diào)6RP2電位器使6RP2的中間頭對(duì)K00為-1.1伏，用萬(wàn)用表測(cè)量6T1的集電極電位ZSO應(yīng)為+15V，6T2的集電極電壓也應(yīng)為+15V，同時(shí)測(cè)量6IC的3腳應(yīng)為0伏，4腳為+15V，8、9腳為+15V，10腳為0V，6T3的集電極S0為+15V。而GJ的GT0場(chǎng)效應(yīng)管ON使1IC輸出短接1T310＝0伏。
②再將S2開(kāi)關(guān)置于自檢位置，此時(shí)PLC使YYX-PCB3-BH板上的KT繼電器吸合，而-15V經(jīng)F21加入到6R1與6R2所組成的分壓電路中，其結(jié)果使6T1的ZS0＝0伏，6T2的集電極電壓為0伏，10腳為+15V，6T3的S0接通為-15V，而GJ的GT0管OFF，使1IC產(chǎn)生輸出，并跟蹤1RP2所對(duì)應(yīng)的值。順調(diào)控制器面板上的給定電位器1RP2，則YYX-PCB2-S0-CT板上的測(cè)試孔1T310的電壓值增大，反調(diào)1RP2則積分加快順調(diào)則變慢，當(dāng)1RP2順調(diào)至最大時(shí)，1T310因1WY限幅。
移相觸發(fā)器的調(diào)試(CF)，見(jiàn)圖2CF由4IC1至4IC-5以及電阻、電容、三極管等組成。
合上電源開(kāi)關(guān)ZK，檢查板上的4IC-1至4IC-3芯片所對(duì)應(yīng)的測(cè)試孔，AT、BT、CT電壓應(yīng)為30V左右，用示波器測(cè)AU8、BU8、CU8的電壓波形應(yīng)為方波。
分別調(diào)節(jié)電位器4W2、4W3、4W4使AU4、BU4、CU4測(cè)試孔電壓為DC＝6V其波形為鋸齒波。
在UKZ＝0伏時(shí)，調(diào)電位器4W1，使偏移電壓的大小對(duì)應(yīng)測(cè)試孔AU15、AU1、BU15、BU1、CU15、CU1的脈沖輸出為臨界狀態(tài)(即剛好出現(xiàn)脈沖為止)。
在ZS0＝0伏時(shí)，用示波器測(cè)量測(cè)試孔MP1-MP6的雙脈沖也應(yīng)為臨界狀態(tài)。當(dāng)減小4W1時(shí)，其雙脈沖脫離臨界狀態(tài)而逐漸增大。
當(dāng)偏移電壓(4W1)調(diào)好后，增加控制電壓UKZ則輸出雙脈沖的移相范圍增大，反之減小。
調(diào)節(jié)器(見(jiàn)圖3)調(diào)試調(diào)節(jié)器由2IC、GT1、GT2等器件組成，電位調(diào)節(jié)器(DT)和電流調(diào)節(jié)器(LT)組成串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在S2開(kāi)關(guān)置于自檢位置，進(jìn)行調(diào)試。
(1)、將開(kāi)/閉環(huán)開(kāi)關(guān)K1置于閉環(huán)位置，將2R7、3R*電阻換上20KΩ電阻，使DT和LT為1∶1調(diào)節(jié)，當(dāng)1T31增加時(shí)，UDT0和UKZ跟隨增加。
(2)、分別調(diào)電位器2RP1、3RP1可使UDT0或UKZ的電壓值改變，2WY和3WY為限幅穩(wěn)壓二極管。
(3)、在參比端(UCF+、UCF-)和電流反饋端(F01-F03或UIF+，UIF-兩端)分別加入反饋電壓，分別調(diào)節(jié)5RP1和3RP2并使UDF和UDF0與1T31和UDT0對(duì)應(yīng)起來(lái)，其大小隨1T31而改變。
如圖3所示，限流電路YT的輸出由穩(wěn)壓管2WY限幅，該值就是LT的給定輸入值，調(diào)節(jié)電位器3RP2可以將輸出電流限幅，其電路由3V3-3V6、3R9、3R10和3RP2組成。
報(bào)警電路由2IC-3、5RP4、5RP5、5RP1、3IC、8T1、8T2、LB0和KM0組成硬件電路，由PLC實(shí)現(xiàn)軟件控制。正常情況下，光電報(bào)警不動(dòng)作，在發(fā)生過(guò)電位或過(guò)電壓或過(guò)電流時(shí)，8T1和8T2均為導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)蜂鳴器開(kāi)始聲報(bào)警，同時(shí)PLC軟件程序進(jìn)行工作。若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)故障仍不能消除。則PLC通過(guò)其軟件控制使整個(gè)電源系統(tǒng)切斷，并停止工作。
如圖5所示，鎖零電路硬件由PLC、3IC、6IC和6T1-6T3等組成，軟件由PLC程序完成，其工作原理為(1)、自檢位當(dāng)系統(tǒng)處于自檢狀態(tài)時(shí)(由S2-1處于自檢位置)，此時(shí)由PLC控制，使KT繼電器接通并使鎖零信號(hào)S0為“0”電平，打開(kāi)鎖，這以后自校信號(hào)有效。
(2)、工作位當(dāng)系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時(shí)(由S2-2處于工作位置S2-1處于OFF狀態(tài))此時(shí)，由PLC控制使KS繼電器接通，并使鎖零信號(hào)S0為“0”電平，打開(kāi)鎖，此時(shí)工作信號(hào)有效。
(3)、停止位當(dāng)系統(tǒng)處于停止位(S2處于OFF狀態(tài)并位于中間位置)此時(shí)，由PLC控制，使KT、KS均斷開(kāi)，并使鎖零信號(hào)S0變?yōu)椤?”電平，上鎖，這時(shí)無(wú)論是自校信號(hào)還是工作信號(hào)均為無(wú)效。
如圖3所示，信號(hào)變送與轉(zhuǎn)換電路(1)、電位檢測(cè)電路由5R1與5R4、5C1、2IC-3、5R9、5RP3、5RP1等組成、2IC-3組成同相放大器，具有輸入阻抗大，輸出阻抗小，帶負(fù)載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。調(diào)節(jié)5RP1可以改變過(guò)電位值的大小。
(2)、電壓檢測(cè)電路由RF0、RF1、RF2、5R5、5R6，5RP4組成，調(diào)節(jié)5RP4可以改變過(guò)壓值的大小。
(3)、電流檢測(cè)電路由TA1-TA3、5R7-5R8、5C3、5RP5、3V3-3V6、3R9-3R10和3RP2等組成，調(diào)節(jié)3RP2可以改變電流反饋UIF0的大小值，調(diào)節(jié)5RP5可以改變過(guò)流報(bào)警值的大小。
PLC見(jiàn)圖4，圖中I/O配置為輸入點(diǎn)S1 S2-1 S2-2 K1 KM0輸出點(diǎn)KM KT KS KL1 HL2 HL3實(shí)際配置M00＝KMI0＝S1 O0＝HL1M01＝KTI1＝S2-1 O1＝HL2M02＝KSI2＝S2-2 O2＝HL3M03＝KS1 I3＝KI O3＝KMM04＝KAI4＝KM0O4＝KTO5＝KSPLC為可編程序控制器，具有可編程邏輯控制、模擬量控制，數(shù)據(jù)采集與處理等功能，整個(gè)電源系統(tǒng)的鎖零、故障報(bào)警、過(guò)流保護(hù)、邏輯控制、狀態(tài)顯示等均由PLC完成。系統(tǒng)工作的通斷時(shí)間和故障報(bào)警切斷時(shí)間可由PLC任意設(shè)定，具有實(shí)時(shí)性，快速性和可靠性。在電位儀面板上，操作方式如下(1)、合主電源開(kāi)關(guān)ZK，則PLC上電，同步電源TB上電，電源DB上電，同時(shí)電源指示燈HL4亮，停機(jī)燈HL2亮。
(2)、合控制電源開(kāi)關(guān)(S1)，則主接觸器KM吸合，同時(shí)合主指示燈HL1亮。
(3)、自檢/工作開(kāi)關(guān)S2置于自檢位置，則繼電器KT吸合，同時(shí)自檢指示等L3亮，HL2滅。此時(shí)恒電位儀進(jìn)入自檢狀態(tài)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)給定電位器，則輸出電壓和輸出電流增大。
(4)、將自檢/工作開(kāi)關(guān)S2置于工作位置，則繼電器KS吸合，同時(shí)工作指示燈HL3亮，HL2滅，此時(shí)恒電位儀進(jìn)入工作狀態(tài)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)給定電位器，則輸出電壓和輸出電流增大，并按停3S，工作12S間隙方式工作，若要改變通斷時(shí)間和其它參數(shù)可由編程器進(jìn)行在線修改完成。
開(kāi)環(huán)調(diào)試反時(shí)針旋轉(zhuǎn)電位器1RP1至零位。
合上電位儀上的電源開(kāi)關(guān)ZK，用萬(wàn)用表檢查板上的+15V，-15V，-8V，+12V，+5V，K01電源是否正常。
若電源正常，則將板上的開(kāi)/閉環(huán)開(kāi)關(guān)K1撥向開(kāi)環(huán)位置(即往右撥即可)。
將自檢/工作開(kāi)關(guān)S2(柜體面板上)置于自校位置。
順時(shí)針調(diào)1RP1電位器，用示波器觀測(cè)MP1-MP6測(cè)試孔波形，應(yīng)為雙脈沖，若不為雙脈沖則分別檢查4IC-1至4IC-3所對(duì)應(yīng)的測(cè)試孔AU1，AU15，BU1，BU15，CU1，CU15的波形。
調(diào)4W1電位器可改變偏移電壓的大小，使最大導(dǎo)通角受限制。
將1RP1電位器反調(diào)至零，斷開(kāi)主電源開(kāi)關(guān)，在三相橋式全控整流輸出(+)和(-)的兩端接上電阻性負(fù)載。(電壓為50V，10A)接好后，重新合上電路開(kāi)關(guān)。
調(diào)4W2-4W4電位器，用萬(wàn)用表檢測(cè)試孔AU4，BU4和CU4的電壓為6V，波形為鋸齒波，當(dāng)輸出電壓低端三相不平衡時(shí)，可調(diào)此電位器直至三相波形平衡。
調(diào)電位器4W5-4W7可以變A相、B相和C相的移相范圍，當(dāng)輸出電壓高端三相不平衡時(shí)，調(diào)此電位器直至三相平衡為。
順調(diào)1RP1電位器，用示波器觀測(cè)輸出電壓波形，同時(shí)觀察電壓表上的電壓指示值，應(yīng)為DC0-50V連續(xù)可調(diào)，若輸出電壓范圍不夠，可反調(diào)4W1，若要減小輸出范圍則順調(diào)4W1，若輸出電壓低端或高端三相不對(duì)稱(chēng)，則按以上8、9進(jìn)行。
在前幾項(xiàng)均可的基礎(chǔ)上，停主回路電源，將電位器1RP1反調(diào)至；零，將K1開(kāi)關(guān)撥向閉環(huán)位置，(向左撥)同時(shí)將電位器2RP1，3RP1順調(diào)至最大，為下一步閉環(huán)調(diào)試作準(zhǔn)備。
閉環(huán)調(diào)試在開(kāi)環(huán)調(diào)試方式下檢查電壓反饋UF+、UF-和電流反饋F01、F02、F03是否有效。
將1RP1電位器反調(diào)至零，將K1開(kāi)關(guān)撥向閉環(huán)位置，將5RP1，3RP2，2RP1，3RP1電位器順調(diào)至最大，接上負(fù)載。
先合上主回路電源開(kāi)關(guān)ZK，后將自檢/工作開(kāi)關(guān)S2置于自檢位置。
順調(diào)1RP1電位器，用萬(wàn)用表檢測(cè)測(cè)試孔1T310和1T31的電壓值約為+6V左右(習(xí)慣用法)。
反調(diào)5RP1電位器，使電壓(即負(fù)載兩端電壓)達(dá)到50V為止即可。同時(shí)，用萬(wàn)用表測(cè)測(cè)試孔電位反饋UDF電壓值應(yīng)為-6V(應(yīng)與測(cè)試孔1T31電壓相對(duì)應(yīng))。
反調(diào)3RP2電位器，用萬(wàn)用表測(cè)量測(cè)試孔電流反饋UIF0電壓值按以下公式求解UDT0/UIF0＝Imax/Imix (1)UIF0＝UDT0*Imix/Imax (2)式中UDT0-電位調(diào)節(jié)器的輸出限幅電壓。
Imax—直流負(fù)載的截流值。Imin-直流負(fù)載的空載電流。
VIF0—電流反饋對(duì)應(yīng)值。
2RP1為電位調(diào)節(jié)器穩(wěn)定度調(diào)整電位器，反時(shí)針調(diào)至一定值將引起系統(tǒng)振蕩，順時(shí)針調(diào)至最大穩(wěn)定。
3RP2為電流調(diào)節(jié)器穩(wěn)定度調(diào)整電位器，反時(shí)針調(diào)至一定值時(shí)，會(huì)引起系統(tǒng)振蕩，順時(shí)針調(diào)至最大為最穩(wěn)定。
1RP2為給定積分快、慢調(diào)整電位器，反時(shí)針調(diào)積分過(guò)程加快，順時(shí)針調(diào)積分過(guò)程變慢。
PLC編程調(diào)試PLC控制電路圖見(jiàn)圖41、根據(jù)AP-14PLC說(shuō)明書(shū)進(jìn)行編程2、將光盤(pán)裝入PC機(jī)并安裝EASY2000軟件3、按AP-14PLC使用手冊(cè)進(jìn)行操作
權(quán)利要求1.一種陰極保護(hù)防腐電源，其特征在于它由主電路、直流穩(wěn)壓電源、給定積分器、移相觸發(fā)器、調(diào)節(jié)器、功能電路以及PLC電路組成；主電路采用晶閘管模塊或IGBT模塊組成；直流穩(wěn)壓電源提供整個(gè)防腐電源系統(tǒng)的控制供電；給定積分器產(chǎn)生的輸出與調(diào)節(jié)器相連接，而調(diào)節(jié)器輸出與移相觸發(fā)器連接；移相觸發(fā)器的輸出去控制主電路晶閘管的導(dǎo)通，給定積分器輸出，控制主電路晶閘管的導(dǎo)通控制防腐電源的輸出。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種陰極保護(hù)防腐電源，它由主電路、直流穩(wěn)壓電源、給定積分器、移相觸發(fā)器、調(diào)節(jié)器、功能電路以及PLC電路組成；主電路采用晶閘管模塊或IGBT模塊組成；直流穩(wěn)壓電源提供整個(gè)防腐電源系統(tǒng)的控制供電；給定積分器產(chǎn)生的輸出與調(diào)節(jié)器相連接，而調(diào)節(jié)器輸出與移相觸發(fā)器連接；移相觸發(fā)器的輸出去控制主電路晶閘管的導(dǎo)通，當(dāng)改變給定積分器輸出的大小時(shí)，可以改變主電路晶閘管的導(dǎo)通控制防腐電源的輸出大小。
文檔編號(hào)C23F13/06GK2529877SQ0125237
公開(kāi)日2003年1月8日 申請(qǐng)日期2001年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月7日
發(fā)明者袁佑新, 黎洪生, 陳靜, 譚思云, 袁亮 申請(qǐng)人:袁佑新