[发明专利]用于埋入地下的金属构件的阴极保护系统

说明书

本发明涉及一种用于埋入地下的金属构件的阴极保护系统，以及使用与牺牲性阴极保护阳极组件一起由太阳能电源驱动的附加阴极保护阳极组件的方法，其中牺牲性阴极保护阳极组件在现有技术中是已知的，即使用一种腐蚀元件来发出防止结构组件的腐蚀效应所必需的电流。

现有技术包括美国专利3,612,898、3,696,365、4,136,309、4,351,703、4,413,679、4,495,990、4,561,949、4,588,022、以及4,592,818。

美国专利3,612,898公开了一种利用带有新型控制电路的直流电源的阴极保护装置及方法。美国专利3,696,365公开了一种具有能指示系统故障的机械信号装置的阴极保护系统。美国专利4,136,309中使用一种带蓄电池的太阳能的控制电路。美国专利4,351,703公开了一种阴极保护监测系统，该系统利用许多沿被监测的管子的长度分隔排列的样品以维持适当的保护性阴极电流。从美国专利4,413,679中得出一种用于在极地地区油井钻探的钻井阴极保护系统，在那里高电阻率的永冻地层对获得这种阴极保护是很成问题的。从美国专利4,495,990中得出一种使电流通过地下结构的装置，而特别是一种新的阳极结构，从美国专利4,588,022中得出一种在冷却硫酸的热变换器中使用的阳极保护系统。

现有技术中有一种已知的阴极保护系统，其中把一种极性和强度适当的直流电压和电流作用于金属表面，而后该金属表面在特意制造的电解电池的封闭电力运行中用作阴极。阴极保护是通过使用直流电能达到的，而这种所要求的直流电源的特性对该系统的效能没有大的影响。电源可以是用油、煤气、煤或核能方法制得的常规电源，但是其中某些电源的运行费用高，当然，在某些偏远地区是得不到的。

一种阴极保护系统主要构成如下：1)安装在电解质或土壤表面或水中的特制电极，它们被叫做阳极或阴极地下底脚；2)一个直流电源，它可以是一个独立的电力装置或是一个特制的阳极，比如用作附加的阴极保护阳极或牺牲性的阴极保护阳极之类的电镀阳极；3)欲被保护的构件通常被埋在地下，比如油气管、水井管、桥梁构件，而这里构件即为特意制造的电解池的阴极；4)将电压和电流从阳极输送呈阴极(欲被保护的构件)的连续电解质；和5)在阴极保护系统的组件间提供极性合适的电连接的金属回路。

电镀阳极系统是该阴极保护系统的主要部分，而牺牲性阴极保护阳极是一种当其不要求外加能源来达到其驱动电位时是被消耗的阳极。

阴极保护系统中的附加电流系统在电流和电压方面仅受其设计参数的限制，而外加能源是必要的，在我们的发明中，将一种能源用于该附加电流系统上以实现阴极保护，然后在外加能源如太阳能得不到时将其切换到牺牲性阴极保护系统上。

本发明提供一种用于埋入地下的金属构件的阴极保护系统，它包括一个装在所说的地表之上的太阳能电源；所说的太阳能电源在有阳光时产生输出功率；一种埋在所说地表之下的附加阳极组件装置，它与所说的金属件成电连接；一种与所说的金属件成电连接的，埋在所说地表之下的牺牲性阳极组件装置；检测装置；与所说的检测装置成工作性连接以便有选择地使所说的牺牲性阳极组件装置与所说金属物体连接或断开的第一连接装置；与所说的检测装置成工作性连接以便有选择地使所说的太阳能电源输出在所说的金属物体和所说的附加阳极组件装置间连接或断开的第二连接装置；及将所说的传感装置与所说的太阳能电源的输出连接的装置，其连接以这样的方式进行：当所说的检测装置检测到所说的太阳能电源输出功率已降到预定数值以下时能使所说的检测装置与所说的笫二连接装置断开并与第一连接装置接通，而当所说的检测装置检测到所说的太阳能电源的输出功率又升高到预定数值以上时，上述的连接和断开反向进行。

本发明还通过建立并保持一种电化学条件而提供一种带有自控装置，能对置于地表之下的金属件进行保护的阳极保护系统，它包括一种埋在所说的地表之下，具有附加阴极保护阴极组件装置和一个牺牲性阴极保护阳极装置的地下底脚组件，其中每个组件装置都可与该金属件成工作性连接；一种与所说的地下底脚组件相连接以便分别操纵所说的附加阴极保护阳极组件装置或所说的牺牲性阴极保护阳极组件装置的系统自控组件；以及一个与所说的系统自控组件相连接，在有阳光时对所说的附加阴极保护阳极组件装置产生一个输出功率，安装在所说的地表之上的太阳能电源。