[发明专利]地铁杂散电流腐蚀实验系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟地铁杂散电流腐蚀进程的系统，具体涉及一种地铁杂散电流腐蚀实验系统。

背景技术

地铁机车大多采用直流牵引供电方式，机车所需的电流由牵引变电所提供，通过接触网（架空线或接触轨）向机车送电，并通过钢轨作为牵引电流回路，返回到牵引变电所，由于钢轨很难做到完全对地绝缘，因此牵引电流并非全部由钢轨流回牵引变电所，而是有一部分由钢轨杂散流入大地，形成地下杂散电流。研究表明，杂散电流会对地铁系统内混凝土主体结构中的钢筋和埋设于地下的金属管线等金属结构造成严重的电化学腐蚀，这不仅会缩短金属结构的使用寿命，而且会降低地铁系统内主体结构的强度和耐久性，甚至会酿成严重的事故。由于我国的城市轨道交通已经进入大规模建设的高峰时期，所以，在地铁建设和运营过程中必须采取有效的措施防止金属结构的杂散电流腐蚀。

防止金属结构的杂散电流腐蚀，需要对金属结构的杂散电流腐蚀状态进行实时监测，由于在地铁系统中杂散电流密度很难直接测量，目前只能通过测量金属结构的极化电位来间接表征金属结构的腐蚀状况。影响金属结构极化电位的因素有很多，归纳现有研究成果，主要有供电区间距离、金属结构距离钢轨的水平长度、金属结构的埋地深度、土壤电阻率和机车牵引电流五个影响因素，金属结构极化电位与各个影响因素的相互关系目前只能根据经验被定性描述，尚未被定量表达。

发明内容

技术问题：本发明的目的是要提供一种地铁杂散电流腐蚀实验系统，解决目前不能定量表达极化电位与各影响因素的相互关系的问题。

技术方案：

本发明的目的是这样实现的：地铁杂散电流腐蚀实验系统包括：可调直流电源，电量变送器、数据采集装置、上位机、信号调理器、辅助电极、钢筋网、钢筋混凝土块、参比电极、土壤箱、钢筋和钢管；可调直流电源的正极和负极分别连接两个不同的辅助电极，辅助电极嵌入在钢筋混凝土块的上表面；钢筋分布在钢筋混凝土块内部的不同位置，共布置六根；钢筋混凝土块的下表面同土壤箱中的土壤介质密实接触，土壤箱中布置五根具有不同位置的钢管；参比电极紧邻钢筋和钢管埋设；钢筋和钢管的测量点及参比电极通过导线与信号调理器连接，并将测试信号传输至数据采集装置；可调直流电源的电压信号经过电量变送器实时传输至数据采集装置；数据采集装置将两路信号通过串行通信端口传输至上位机。

所述的钢筋混凝土块的尺寸为0.850 m×0.675 m×0.267 m，钢筋混凝土块的成分为水：石：沙：水泥，重量比例为8:44:32.5:15.5；所述的土壤箱的尺寸为1.000 m×0.850 m×0.675 m，由绝缘木板制作而成。

所述的可调直流电源通过辅助电极向实验系统施加不同的电压。

所述的辅助电极由薄钢片制作而成，共计五根，任意两根辅助电极同可调直流电源的正极和负极连接。

所述的钢筋共计六根，其中有四根的深度一样，与辅助电极的水平距离不同；有三根的深度不同，与辅助电极的水平距离相同。

所述的钢管共计五根，其中有三根的深度一样，与辅助电极的水平距离不同；有三根的深度不同，与辅助电极的水平距离相同。

所述的参比电极采用Mo/MoO参比电极。

有益效果：由于采用了上述技术方案，能够全面模拟地铁系统内机车牵引电流、供电区间距离、金属结构距离钢轨的水平长度、金属结构的埋地深度和土壤电阻率这五个主要影响因素与金属结构极化电位的相互关系，这是一种能够有效模拟地铁杂散电流腐蚀进程的实验系统，能够为定量表达金属结构极化电位与各影响因素的相互关系提供数据支撑，为进一步提高地铁系统内金属结构的腐蚀状态评估能力进行实验准备。

附图说明

图1是本发明的地铁杂散电流腐蚀实验系统图。

图2是本发明的辅助电极分布示意图。

图中：1、可调直流电源；2、电量变送器；3、数据采集装置；4、上位机；5、信号调理器；6、辅助电极；7、钢筋网；8、钢筋混凝土块；9、参比电极；10、土壤箱；11、钢筋；12、钢管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步的说明：