[发明专利]利用极化电位控制多路输出的阴极保护装置及其工作方法

权利要求书

1.一种利用极化电位控制多路输出的阴极保护装置，包括机箱，机箱内安装有操作显示控制单元、输出单元、多路采样单元，输出单元设置有多个，操作显示控制单元内设置有电流调控系统和存储器，操作显示控制单元与多路采样单元、每个输出单元都相连，多路采样单元设置有多个信号输入接口，每个输出单元都设置有输出接口，信号输入接口都通过信号电缆与传感器和被保护体相连；输出接口通过阳极电缆与辅助阳极连接，通过阴极电缆与被保护体连接，其特征在于，电流调控系统内设置有依次连接的设定控制模块、数据采集模块、电位修正模块、极化电位比较模块、差距计算模块、调整量计算模块、电流调整模拟模块、模拟比较模块和再调整模块；电流调控系统内还设置有依次连接的初始电位测量模块、测试电位测量模块、电位变化统计模块和输出单元选定模块，数据采集模块还连接有定时采集计时器，极化电位比较模块连接有定时调整计时器，模拟比较模块连接有模拟比较计时器，设定控制模块与极化电位比较模块和模拟比较模块都相连，调整量计算模块与数据采集模块和再调整模块都相连，电流变化统计模块与电流调整模拟模块相连，输出单元选定模块与差距计算模块相连。

2.根据权利要求1所述的利用极化电位控制多路输出的阴极保护装置，其特征在于，所述的传感器为复合探头。

3.根据权利要求2所述的利用极化电位控制多路输出的阴极保护装置，其特征在于，所述的复合探头由极化探头和温度探头组成。

4.根据权利要求2所述的利用极化电位控制多路输出的阴极保护装置，其特征在于，所述的复合探头由参比电极、测试片、温度探头组成。

5.一种利用极化电位控制多路输出的阴极保护装置的工作方法，其特征在于，步骤如下依次进行：

1）向操作显示控制单元内设定初始的调整量系数α、调整间隔时间β、初始的极化时间τ、极化电位采样间隔时间θ、故障状态运行模式、极化电位允许范围E_max~E_min、极化电位理想范围E’_max~E’_min，并将全部设定值和设定状态存储到存储器内；

2）初始电位测量模块控制多路采样单元依次通过信号输入接口、信号电缆，采集传感器检测到的检测点A₁~A_q的初始电位及温度，并将其发送到操作显示控制单元的存储器中存储，初始电位包括极化电位、自腐蚀电位、通电电位，初始电位及温度存储完成后，初始电位测量模块向测试电位测量模块发出控制指令；

3）测试电位测量模块接收初始电位测量模块发出的控制指令，提示操作人员为每个输出单元B₁~B_p向操作显示控制单元人工设定一个与其对应的输出单元检测点，输出单元检测点设定完成后，测试电位测量模块依次控制每个输出单元B₁~B_p的输出电流从0逐渐增大，直至每个输出单元B₁~B_p对应的输出单元检测点处传感器检测到的极化电位E_B1~E_Bp增加测试调整量y，测试电位测量模块控制多路采样单元依次通过信号输入接口、信号电缆，采集传感器检测到的每个输出单元B₁~B_p增加输出电流后检测点A₁~A_q的极化电位、自腐蚀电位、通电电位、温度，并将其发送到操作显示控制单元的存储器中存储；每个输出单元B₁~B_p检测本输出单元的输出电压和输出电流，并将其发送到操作显示控制单元的存储器中存储；电位、温度、电流和电压存储完成后，测试电位测量模块向电位变化统计模块发出控制指令；

4）电位变化统计模块接收测试电位测量模块发出的控制指令，电位变化统计模块从存储器中提取数据，计算检测点A₁~A_q的初始电位和每个输出单元增加输出电流后检测点A₁~A_q的极化电位之间的极化电位变化量，电位变化统计模块根据极化电位测量采集时刻确定的每个输出单元B₁~B_p的输出电流变化量和各个检测点A₁~A_q极化电位变化量计算出每个输出单元B₁~B_p分别对应各个检测点A₁~A_q的极化电位与电流变化关系曲线，并将其发送到存储器中存储，极化电位与电流变化关系曲线的计算完成后，电位变化统计模块将极化电位与电流变化关系曲线发送给电流调整模拟模块，电位变化统计模块向输出单元选定模块发出控制指令，输出单元选定模块接收控制指令并从存储器中提取数据，输出单元选定模块选定每个检测点A₁~A_q极化电位变化量最大时对应的输出单元作为对相应检测点影响最大的输出单元，并发送到存储器中存储；

5）向操作显示控制单元内输入每个输出单元的预置输出电流，设定控制模块控制每个输出单元按照相应的预置输出电流工作，每个输出单元运行时间达到初始极化时间τ后，设定控制模块向数据采集模块发出控制指令；

6）传感器检测每个检测点的极化电位、自腐蚀电位和温度，多路采样单元依次通过信号输入接口、信号电缆，采集传感器检测到的每个检测点A₁~A_q的极化电位、自腐蚀电位和温度；每个输出单元B₁~B_p采集自身的输出电压V₁~V_p和输出电流I₁~I_p；数据采集模块接收设定控制模块发出的控制指令，并采集定时采集计时器中的计时数据，当定时采集计时器中的计时数据达到极化电位采样间隔时间θ时，定时采集计时器归零，同时数据采集模块控制多路采样单元将传感器检测到的电位和温度数据发送到电位修正模块，数据采集模块控制每个输出单元将每个输出单元的输出电压和输出电流数据发送到调整量计算模块；

7）电位修正模块接收电位和温度数据并根据电位温度修正公式对检测点A₁~A_q的极化电位与自腐蚀电位值进行温度修正；电位修正模块将修正后的极化电位和自腐蚀电位发送到极化电位比较模块；

8）极化电位比较模块接收电位修正模块发送的数据，并采集定时调整计时器中的计时数据，当定时调整计时器中的计时数据达到调整间隔时间β时，定时调整计时器归零，同时极化电位比较模块将检测点A₁~A_q修正后的极化电位和自腐蚀电位与极化电位理想范围E’_max~E’_min进行比较，若所有检测点的极化电位都位于极化电位理想范围内，电位理想，极化电位比较模块向设定控制模块发出控制指令，使设定控制模块按照保持原输出电流恒定的方式控制输出单元运行；若有检测点的修正后的极化电位位于理想电位范围之外，电位不理想，极化电位比较模块向差距计算模块发出调整指令；

9）差距计算模块接收调整指令，差距计算模块计算出电位不理想的检测点A₁~A_n修正后的极化电位与最接近的极化电位理想值之间的差值E₁~E_n，差距计算模块将修正后的极化电位和差值E₁~E_n发送到调整量计算模块，并向输出单元选定模块发出数据提取指令；

10）输出单元选定模块根据电位不理想的检测点A₁~A_n从存储器中提取对其影响最大的输出单元B₁~B_m，并将其依次通过差距计算模块、调整量计算模块发送到电流调整模拟模块；

11）调整量计算模块接收差距计算模块发送的数据，并利用检测点A₁~A_n修正后的极化电位、差值E₁~E_n、极化电位与电流变化关系曲线，计算得到输出单元B₁~B_m的初始电流调整量Δ’I_B1~Δ’I_Bm；调整量计算模块提取存储器中的初始调整量系数α，调整量计算模块将初始电流调整量Δ’I_B1~Δ’I_Bm分别与调整量系数α相乘，得到输出单元B₁~B_m的电流调整量ΔI_B1~ΔI_Bm；设定设备的负载阻抗一定，调整量计算模块根据输出单元B₁~B_m的电流调整量ΔI_B1~ΔI_Bm、从存储器中提取的输出单元当前的输出电流I_B1~I_Bm和输出单元当前的输出电压V_B1~V_Bm，计算输出单元按照电流调整量ΔI_B1~ΔI_Bm进行调整后，输出单元B₁~B_m的输出电流I’_B1~I’_Bm，并根据阻抗公式计算出调整后的输出电压V’_B1~V’_Bm；

12）调整量计算模块对计算出的输出单元B₁~B_m的输出电流I’_B1~I’_Bm和输出电压V’_B1~V’_Bm进行筛选，若有输出单元的调整后的输出电压或输出电流超过该输出单元的极限值，调整量计算模块将计算该输出单元的电流极限值与当前的输出电流之间的差值作为该输出单元的电流调整量，计算完成后，将输出单元B₁~B_m的电流调整量ΔI_B1~ΔI_Bm发送到电流调整模拟模块；

13）电流调整模拟模块根据接收到的输出单元B₁~B_m的电流调整量ΔI_B1~ΔI_Bm、存储器中每个输出单元B₁~B_p分别对应各个检测点A₁~A_q的极化电位与电流变化关系曲线以及当前各个检测点A₁~A_q当前的修正后的极化电位，计算输出单元B₁~B_m按照电流调整量ΔI_B1~ΔI_Bm进行调整后所有检测点的极化电位数值E_A1~E_Aq，并将极化电位数值E_A1~E_Aq发送给模拟比较模块；

14）模拟比较模块接收到调整后的极化电位数值E_A1~E_Aq，模拟比较模块控制模拟比较计数器对其进行计数；模拟比较模块将计算出的各个检测点的极化电位数值E_A1~E_Aq再次与极化电位理想范围E’_max~E’_min比较，同时将其与极化电位允许范围E_max~E_min比较；若各个检测点的极化电位都位于极化电位理想范围内，电位理想，调整完成，模拟电位比较模块向设定控制模块发出控制指令，使设定控制模块按照电流调整量ΔI_B1~ΔI_Bm调整输出电流，并保持调整后的电流恒定的方式控制输出单元运行；若有检测点的极化电位再次位于极化电位理想范围之外，同时所有检测点的极化电位均位于极化电位允许范围内，并且模拟比较计数器的计数超过X次，调整完成，模拟电位比较模块向设定控制模块发出控制指令，使设定控制模块按照电流调整量ΔI_B1~ΔI_Bm调整输出电流，并保持调整后的电流恒定的方式控制输出单元运行；若有检测点的极化电位再次位于极化电位理想范围之外，且极化电位位于极化电位允许范围之外，并且模拟比较计数器的计数超过X次，调整完成，模拟电位比较模块向设定控制模块发出控制指令，使设定控制模块按照故障状态运行模式控制输出单元运行，并使操作显示控制单元发出报警；若有检测点的极化电位再次位于极化电位理想范围之外，并且接收到的计数未超过X次，模拟电位比较模块向再调整模块发出再调整指令，并将计算出的调整后的极化电位数值E_A1~E_Aq和极化电位理想范围E’_max~E’_min发送给再调整模块；

15）再调整模块接收再调整指令和数据，再调整模块根据计算出的调整后的极化电位以及最接近的极化电位理想值计算出极化电位与极化电位理想值之间相差率，再调整模块选取最大的相差率并根据最大的相差率增减调整量系数α，再调整模块向调整量计算模块发出控制指令，再次由步骤11开始依次进行。