恒电位仪核心组成与功能

恒电位仪是阴极保护技术中用于提供稳定直流电流的核心设备，通过精确控制被保护金属结构的电位处于设定的保护电位范围，从而抑制其腐蚀。广泛应用于管道、储罐、海洋平台、桥梁等大型金属构筑物的防腐蚀保护。以下是其详细介绍：

一、基本原理

恒电位仪属于外加电流阴极保护系统的核心部件，其工作基于 “电位控制” 原理：

· 系统由恒电位仪（电源）、阳极地床（辅助阳极）、参比电极和被保护体组成闭合回路。

· 恒电位仪通过参比电极实时监测被保护体的电位，与预设的 “保护电位”（如钢铁通常为 - 0.85V~-1.20V，相对饱和甘汞电极）对比，自动调节输出电流：

· 若被保护体电位高于保护电位（腐蚀风险高），仪器增大输出电流，使被保护体更 “负”（阴极化）；

· 若电位低于保护电位（可能过保护），仪器减小电流，避免过度消耗或氢脆风险。

二、核心组成与功能

主体结构

· 控制单元：核心为电位比较器和放大器，接收参比电极的信号并计算偏差，输出调节指令。

· 整流单元：将交流电（220V/380V）转换为直流电，通过功率放大模块输出可调电流（0~ 几百安培）。

· 显示与操作单元：数字屏显示实时电位、输出电流 / 电压，支持保护电位设定、参数校准等操作。

关键功能

· 恒电位模式：稳定被保护体电位在设定值（±5mV 以内），适用于大多数常规场景。

· 恒电流模式：固定输出电流（如应对参比电极故障时的应急模式）。

· 过流 / 过压保护：当输出电流或电压超过阈值时自动断电，避免设备损坏。

· 远程监控：部分智能型号支持 4G/RS485 通信，可远程查看数据、调整参数。

三、技术参数

· 输入电源：AC 220V ±10% 或 380V ±10%，50Hz。

· 输出范围：

· 电压：0~50V（常规）、0~100V（高电压型号，适用于高电阻率环境）；

· 电流：0~5A、0~10A、0~50A、0~200A（根据被保护体规模选择，大型工程可并联使用）。

· 控制精度：电位控制误差≤±5mV，电流控制误差≤±2%。

· 保护电位调节范围：-0.5V ~ -2.0V（相对饱和甘汞电极，可根据金属类型调整）。

· 环境适应性：工作温度 - 20℃~+50℃，湿度≤90%（无冷凝），防护等级一般为 IP54（户外型可达 IP65）。

四、适用场景

恒电位仪适用于需要长期、稳定保护的大型金属结构，尤其在以下场景中优势显著：

1. 长距离管道：输油 / 气干线、城市管网（土壤电阻率差异大，需精准调节电流）。

2. 大型储罐群：炼油厂油罐区、化工储罐（单罐面积大，需均匀保护）。

3. 高电阻率环境：沙漠、岩石区土壤（需高电压输出以克服电阻）。

4. 复杂结构：海洋平台、码头钢桩（受潮汐、盐雾影响，电位波动大）。

5. 替代牺牲阳极：当牺牲阳极消耗过快（如高腐蚀环境）或保护电流不足时，改用恒电位仪更经济。

五、系统配置与安装

配套组件

· 辅助阳极：提供电流输出的 “正极”，常用材料有高硅铸铁、石墨、钛基涂层阳极（如混合金属氧化物 MMO）。

· 参比电极：监测电位的 “传感器”，如饱和硫酸铜电极（土壤）、银 / 氯化银电极（海水）。

· 连接电缆：阳极电缆（耐高温、耐老化）、参比电极电缆（低噪声屏蔽线）。

安装要点

· 主机需安装在防雨、通风的控制柜内，远离强电磁干扰（如变压器）。

· 辅助阳极地床的布置：可采用浅埋式（距地表 0.5~1 米）、深井式（适用于高电阻率地区）或分布式（沿管道间隔布置），确保电流均匀覆盖。

· 参比电极需贴近被保护体（如距管道 0.5~1 米），避免受阳极地床干扰。

六、调试与维护

调试步骤

· 初始电位测量：断电状态下测量被保护体自然电位，作为基准。

· 保护电位设定：根据金属类型和环境（如土壤中钢铁设为 - 0.85V~-1.0V）。

· 电流调节：逐步增大输出电流，直至被保护体电位稳定在设定值，记录此时的电流值（作为日常运行参考）。

日常维护

· 定期（每月）检查：输出电流、电压是否稳定，参比电极是否完好（如硫酸铜电极需补充电解液）。

· 季度校准：用标准电位计校准仪器的电位显示精度，避免漂移。

· 故障处理：若电位异常波动，需排查参比电极是否断路、阳极地床是否腐蚀（如高硅铸铁阳极开裂）。

七、与牺牲阳极的对比