阴极保护工作原理分析
阴极保护基本原理
内容：
一、腐蚀电位或自然电位
每种金属浸在一定的介质中都有一定的电位，称之为该金属的腐蚀电位（自然电位）。腐蚀电位可表示金属失去电子的相对难易。腐蚀电位愈负愈容易失去电子，我们称失去电子的部位为阳极区，得到电子的部位为阴极区。阳极区由于失去电子（如，铁原子失去电子而变成铁离子溶入土壤）受到腐蚀而阴极区得到电子受到保护。
相对于饱和硫酸铜参比电极(CSE)，不同金属的在土壤中的腐蚀电位（V）
金属电位（CSE）高纯镁 -1.75
镁合金(6%Al，3%Zn，0.15%Mn) -1.60 锌 -1.10
铝合金(5%Zn) -1.05 纯铝 -0.80
低碳钢(表面光亮) -0.50to-0.80 低碳钢(表面锈蚀) -0.20to-0.50 铸铁 -0.50
混凝土中的低碳钢 -0.20 铜 -0.20
在同一电解质中，不同的金属具有不同的腐蚀电位，如轮船船体是钢，推进器是青铜制成的，铜的电位比钢高，所以电子从船体流向青铜推进器，船体受到腐蚀，青铜器得到保护。钢管的本体金属和焊缝金属由于成分不一样，两者的腐蚀电位差有时可达0.275V，埋入地下后，电位低的部位遭受腐蚀。新旧管道连接后，由于新管道腐蚀电位低，旧管道电位高，电子从新管道流向旧管道，新管道首先腐蚀。同一种金属接触不同的电解质溶液（如土壤），或电解质的浓度、温度、气体压力、流速等条件不同，也会造成金属表面各点电位的不同。二、参比电极
为了对各种金属的电极电位进行比较，必须有一个公共的参比电极。饱和硫酸铜参比电极，其电极电位具有良好的重复性和稳定性，构造简单，在阴极保护领域中得到广泛采用。不同参比电极之间的电位比较：
土壤中或浸水钢铁结构最小阴极保护电位（V）被保护结构相对于不同参比电极的电位饱和硫酸铜氯化银锌饱和甘汞
钢铁（土壤或水中） -0.85 -0.75 0.25 -0.778
钢铁（硫酸盐还原菌）-0.95 -0.85 0.15 -0.878
三、阴极保护
阴极保护的原理是给金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，使金属表面各点达到同一负电位，金属原子不容易失去电子而变成离子溶入溶液。有两种办法可以实现这一目的，即，牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。1、牺牲阳极阴极保护是将电位更负的金属与被保护金属连接，并处于同一电解质中，使该金属上的电子转移到被保护金属上去，使整个被保护金属处于一个较负的相同的电位下。该方式简便易行，不需要外加电源，很少产生腐蚀干扰，广泛应用于保护小型（电流一般小于1安培）或处于低土壤电阻率环境下（土壤电阻率小于100欧姆.米）的金属结构。如，城市管网、小型储罐等。根据国内有关资料的报道，对于牺牲阳极的使用有很多失败的教训，认为牺牲阳极的使用寿命一般不会超过3年，最多5年。牺牲阳极阴极保护失败的主要原因是阳极表面生成一层不导电的硬壳，限制了阳极的电流输出。本人认为，产生该问题的主要原因是阳极成份达不到规范要求，其次是阳极所处位置土壤电阻率太高。因此，设计牺牲阳极阴极保护系统时，除了严格控制阳极成份外，一定要选择土壤电阻率低的阳极床位置。 2、外加电流阴极保护是通过外加直流电源以及辅助阳极，迫使电流从土壤中流向被保护金属，使被保护金属结构电位低于周围环境。该方式主要用于保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构，如：长输埋地管道，大型罐群等。阴极保护的运行管理
内容：
一、阴极保护投入前的准备和验收
(一) 阴极保护投入前对被保护管道的检查
1、管道对地绝缘的检查
从阴极保护的原理介绍，已得知没有绝缘就没有保护。为了确保阴极保护的正常运行，在施加阴极保护电流前，必须确保管道的各项绝缘措施正确无误。应检查管道的绝缘法兰的绝缘性能是否正常；管道沿线布置的设施如阀门、抽水缸、闸井均应与土壤有良好的绝缘；管道与固定墩、跨越塔架、穿越套管处也应有正确有效的绝缘处理措施。管道在地下不应与其它金属构筑物有“短接”等故障。
管道表面防腐层应无漏敷点，所有施工时期引起的缺陷与损伤，均应在施工验收时使用DCVG检漏仪检测，修补后回填。
2、管道导电性检查
对被保护管道应具有连续的导电性能。
3、旧管道对地绝缘状态的检查，应按设计要求处理。对是否修补防腐涂层，排除接地故障(如防静电接地极等)，应根据技术经济条件比较确定。对管道导电性的检查，仍需按前述要求进行。
(二) 对阴极保护施工质量的验收
1、对阴极保护间内所有电气设备的安装是否符合《电气设备安装规程》的要求，各种接地设施是否完成，并符合图纸设计要求。
2、对阴极保护的站外设置的选材、施工是否与设计一致。对通电点、测试桩、阳极地床、阳极引线的施工与连接应严格符合规范要求。尤其是阳极引线接正极，管道汇流点接负极，严禁电极接反。
3、图纸、设计资料齐全完备。
二、阴极保护投入运行
1、组织人员测定全线管道自然电位、土壤电阻率、各站阳极地床接地电阻。同时对管道环
境有一个比较详尽的了解，这些资料均需分别记录整理，存档备用。
2、阴极保护站投入运行
按照直流电源(整流器、恒电位仪、蓄电池等)操作程序给管道送电，使电位保持在-1.30伏左右，待管道阴极极化一段时间(四小时以上)开始测试直流电源输出电流、电压、通电点电位、管道沿线保护电位、保护距离等。然后根据所测保护电位，调整通电点电位至规定值，继续给管道送电使其完全极化(通常在24小时以上)。再重复第一次测试工作，并做好记录。若个别管段保护电位过低，则需再适当调节通电点电位至满足全线阴极保护电位指标为止。 3、保护电位的控制
各站通电点电位的控制数值，应能保证相邻两站间的管段保护电位达到-0.85伏，同时，各站通电点最负电位不允许超过规定数值。调节通电点电位时，管道上相邻阴极保护站间加强联系，保证各站通电点电位均衡。
4、当管道全线达到最小阴极保护电位指标后，投运操作完毕。各阴极保护站进入正常连续工作阶段。
三、阴极保护站的日常维护管理
1、阴极保护设施的日常维护
电气设备定期技术检查。电气设备的检查每周不得少于一次，有下列内容：
1)检查各电气设备电路接触的牢固性，安装的正确性，个别元件是否有机械障碍。检查接接阴极保护站的电源导线，以及接至阳极地床、通电点的导线是否完好，接头是否牢固。
2)检查配电盘上熔断器的保险丝是否按规定接好，当交流回路中的熔断器保险丝被烧毁时，应查明原因及时恢复供电。
3)观察电气仪表，在专用的表格上记录输出电压、电流、通电点电位数值，与前次记录(或值班记录)对照是否有变化，若不相同，应查找原因，采取相应措施，使管道全线达到阴极保护。
4)应定期检查工作接地和避雷器接地，并保证其接地电阻不大于10欧姆，在雷雨季节要注意防雷。
5)搞好站内设备的清洁卫生，注意保持室内干燥，通电良好，防止仪器过热。
2、恒电位仪的维护。
1)阴极保护恒电位仪一般都配置两台，互为备用，因此应按管理要求定时切换使用。改用备用的仪器时，应即时进行一次观测和维修。仪器维修过程中不得带电插、拔各插接件、印刷电路板等。
2)观察全部零件是否正常，元件有无腐蚀，脱焊、虚焊、损坏、各连接点是否可靠，电路有无故障，各紧固件是否松动，熔断器是否完好，如有熔断，需查清原因再更换。
3)清洁内部，除去外来物。
4)发现仪器故障应及时检修，并投入备用仪器，保证供电。每年要计算开机率。
全年小时数-全年停机小时数开机率=──────────────全年小时数
3、硫酸铜电极的维护。
1)使用定型产品或自制硫酸铜电极，其底部均要求做到渗而不漏，忌污染。使用后应保持清洁，防止溶液大量漏失。
2)作为恒定电位仪信号源的埋地硫酸铜参比电极，在使用过程中需每周查看一次，及时添加饱和硫酸铜溶液。严防冻结和干涸，影响仪器正常工作。
3)电极中的紫铜棒使用一段时间后，表面会粘附一层兰色污物，应定期擦洗干净，露出铜的本色。配制饱和硫酸铜溶液必须使用纯净的硫酸铜和蒸馏水。
4、阳极地床的维护。
1)阳极架空线：每月检查一次线路是否完好，如电杆有无倾斜，瓷瓶、导线是否松动，阳极导线与地床的连接是否牢固，地床埋设标志是否完好等。发现问题及时整改。
2)阳极地床接地电阻每半年测试一次，接地电阻增大至影响恒电位仪不能提供管道所需保护电流时，应该更换阳极地床或进行维修，以减小接地电阻。
5、测试桩的维护。
1)检查接线柱与大地绝缘情况，电阻值应大于100千欧，用万用表测量，若小于此值应检查接线柱与外套钢管有无接地，若有，则需更换或维修。
2)测试桩应每年定期刷漆和编号。
3)防止测试桩的破坏丢失，对沿线城乡居民及儿童作好爱护国家财产的宣传教育工作。6、绝缘法兰的维护。
1)定期检测绝缘法兰两侧管地电位，若与原始记录有差异时，应对其性能好坏作鉴别。如有漏电情况应采取相应措施。
2)对有附属设备的绝缘法兰(如限流电阻、过压保护二极管、防雨护罩等)均应加强维护管理工作，保证完好。
3)保持绝缘法兰清洁、干燥，定期刷漆。
7、阴极保护管理
1)每条阴极保护管道，都应制符合本管道实际情况的《阴极保护运行管理规定》，使阴极保护的日常测试、控制、调整、维修等方面的工作均按此进行。
2)加强阴极保护的组织、领导。保持室内设备整洁，达到无故障、无缺陷、无锈蚀、无外来物。实现三图上墙，即线路走向图、保护电位曲线图、岗位责任制。
3)阴极保护站投产后，电气设备接线不得擅自改动，需要改变的应由主管部门作出方案，经
批准后方能执行。
4)每日检查测量通电点电位，填写好运行日志，向生产调度部门汇报阴极保护站运行情况。
5)阴极保护站向管道输送电不得中断。停运一天以上须报主管部门备案。利用管道停电方法调整仪器，一次不得超过2小时，全年不超过30小时。保证全年98％以上时间给管道送电。
6)保持通电点电位在规定值，沿管道测定阴极保护电位，此种测量在阴极保护站运行初期每周一次，以后每两周或一月测量一次。并将保护电位测量记录造表、绘图上报主管部门。
7)每年在规定时间内测量管道沿线自然电位和土壤电阻率各一次。
8)检查和消除管道接地故障，使全线达到完全的阴极保护。
四、牺牲阳极的维护
管道牺牲阳极保护日常维护工作量不多，除按外加电流阴极保护的要求进行保护电位测量，测试桩维护保养，绝缘法兰检测，接地故障排除等工作外，建议每月测定各参数。据此分析管道保护状况。若阳极性能变坏，则需采取相应措施。
五、阴极保护系统常见故障的分析
1、保护管道绝缘不良，漏电故障的危害
在阴极保护站投入运行，或牺牲阳极保护投产一段时间后，出现了在规定的通电点电位下，输出电流增大，管道保护距离却缩短的现象，或者在牺牲阳极系统中，牺牲阳极组的输出电流量增大，其值已超过管道的保护电流需要，但保护电位仍达不到规定指标的现象。发生上述情况的原因，主要是被保护金属管道与未被保护的金属结构物“短路”，这种现象称之为阴极保护管道漏电，或者叫做“接地故障”。接地故障，使得被保护管道的阴极保护电流流入非保护金属体，在两管道的“短接”处形成“漏电点”，这就会造成阴极保护电流的增大；阴极保护电源的过负荷和阴极保护引起的干扰。
另外，阳极地床断路、阴极开路、零位接阴断路都会导致阴极保护不能投保。例如：格尔木站、甘森站，93年由于阳极电缆断路，造成阴极保护体系不能正常工作，判断阳极地床连接电缆断路时，可采用： (1)测输出电流，将恒电位仪开启，在恒电位仪阳极输出端串上一电流表，如果电流为零，则说明有断路现象。
(2)将恒电位仪机后阳极输出线断开，接入临时地床或其它接地装置，若有输出电压、电流，则可断定阳极地床连接线断路。在阳极电缆与地床阳极接线处应设置接线用水泥井或标志。
2、造成管道漏电的原因
(1)施工不当，交叉管道间距不合规范，即当两条管道，一条为阴极保护的管道，另一条为未保护的管道交叉时，施工要求应保持管道间的垂直净距不小于0.3m，并在交叉点前后一定长度内将管道作特别绝缘，如果施工时不严格按照上述规定去做，那么在管道埋设一段时间后，在土壤应力的作用下，管道相互可能搭接在一起，会造成绝缘层破损，金属与金属的相连，形成漏电点。
(2)绝缘法兰失效或漏电，绝缘法兰质量欠佳，在使用一段时间后绝缘零件受损或变质，使法兰不再绝缘，从而使得两法兰盘侧不再具有绝缘性能，阴极保护电流也就不再有限制；或者是输送介质中有一些电解质杂质使绝缘法兰导通，不再具有绝缘性能。从上述原因看，漏电点只可能发生在保护管道与非保护管道的交叉点，或保护管道的绝缘法兰处，因此查找漏电点就带有上述局限性。但如果地下管网复杂，被保护管道与多条和线有交叉穿越，则使得漏电点的查找出现复杂现象。常常要根据现场实际情况，反复测量、多方位检查并综合判断才能找到真正的漏电故障点。
3、漏电点的查找
(1)利用查找管道绝缘层破损点，从而确定管道的漏电点或短接点的方法。此方法首先将脉冲信号送到被测管道上，如果管道防腐绝缘层良好，流入管道的电流很弱，仪表没有显示。如果管道防腐层有破损，电流将从土壤中通过破损处漏入管道，电流的流动会在周围土壤中
将产生明显的电位梯度。当探测人员手持两个参比电极在管道正上方探测行走时，伏特计将明显的抖动，当伏特计指针停止抖动时，两个参比电极的中间既为防腐层漏点位置，该方法简便宜行，定位准确，是目前国际上公认的检漏方法(DCVG)。
(2)可利用测定管内电流大小的方法寻找漏电点。因为无分支的阴极保护管道，管内电流是从远端流向通电点。当非保护管道接入后就会形成分支电路，使保护电流经过漏电点会变小。因此，可利此法来寻找漏电点的位置。利用此法测定时，在有怀疑的管段上可依次选点，用IR压降法或者补偿法(详见有关说明)测定管内电流。再通过比较各点电流的大小来确定漏电点的电位。
(3)绝缘法兰漏电的测定。当绝缘法兰漏电而导致阴极保护系统故障时，则可通过在绝缘法兰两侧管段上，分别测量管地电位，若保护侧为保护电位，非保护侧为自然电位，则绝缘法兰正常。否则，有问题存在。也可在非保护侧测法兰端部的对地电位，如此电位比非保护管道或其它金属构筑物的电位要负，则此绝缘法兰漏电。
测定流过绝缘法兰的电流，也可用来判定绝缘法兰的性能。若绝缘法兰非保护端一侧，能测出电流，则法兰漏电；若测不出电流，绝缘法兰不漏电。
(4)近间距电位测量法CIPS.
在测试桩上测量保护电位只能反映管道的整体保护水平，不能说明管道各点都得到了保护。采用近间距测量方式，是沿管道每隔1—2米测量一次管地电位，可以准确的检测出没有得到保护的管段。
4、阳极接地故障
阴极保护另一常见故障是由阳极接地引起的。阳极接地电阻与阳极地床的设计与施工质量密切相关。“冻土”会使阳极地床电阻增加几倍至十几倍，“气阻”也会使阳极地床电阻增加。当阳极使用一段时间后，也会由于腐蚀严重，表面溶解不均匀造成电流障碍。因此，在阴极保护的仪器上会出现电位升高，而保护电流下降的现象。此时，应通过测量，更换或检修阳极地床，来使阴极保护正常运行。另一薄弱环节，是阳极电缆线与阳极接头处的密封与绝缘，若施工不妥则会造成接头处的腐蚀与断路。使阴极保护电流断路而无法输入给管道。
辅助阳极的选择及计算
内容：
辅助阳极又称阳极接地装置，阳极地床。它是强制电流阴极保护中不可缺少的重要组成部分，通过辅助阳极把保护电流送入土壤，经土壤流入被保护的管道，使管道表面进行阴极极化(防止电化学腐蚀)电流再由管道流入电源负极形成一个回路，这一回路形成了一个电解池，管道为负极处于还原环境中，防止腐蚀；而辅助阳极进行氧化反应，遭受腐蚀，也可能是周围电解质被氧化。
阴保站的电能60％消耗在阳极接地电阻上，故阳极材料的选择和埋设方式、场所的选择，对减小电阻节约电能是至关重要的。阳极材料必须有良好的导电性能，在与土壤或地下水接触时有稳定的接地电阻，即使在高电流密度下，其表面的极化较小；化学稳定性好，在恶劣环境中腐蚀率小；有一定的机械强度并便于加工和安装；价格低来源方便。
1、辅助阳极埋设位置的选择
辅助阳极与管道距离愈远电流分布愈均匀，但过远会增加引线上的电压降和投资。从实测数据来看辅助阳极距汇流点200米以内时，对电流分布影响较大，远于300米后影响就不大了。故在长输管道的干线上阳极一般设在距管道300～500米之间为宜。管道较短或油气管道较密集的地区，采用50～300米之间是合适的。花格线设计是450m，对于土壤电阻率很大的地区是否过远，是值得研究的问题。因此对处于特殊地形、环境的管道，辅助阳极的距离和埋设方式应根据现场情况慎重选定。
在阴保站址选定的同时，应在预选站址与管道的一侧选择阳极安装的位置，其原则是：
(1)地下水位较高或潮湿低洼处；
(2)土层厚，无块石，便于施工；
(3)土壤电阻率一般应小于50欧姆米，特殊地区也应小于100欧姆米
(4)对邻近的地下金属构筑物干扰小，阳极地床与被保护管道之间不得有其它金属管道。
(5)考虑阳极附近地域近期发展规划及管道发展规划以避免建后可能出现的搬迁。
(6)阳极地床位置与管道汇流点距离适当
(7)地面金属构筑物较多，用地狭窄时，可采用深井阳极，以减小对其它金属构物的干扰又节约用地。
阳极接地电阻约占直流回路电阻60％左右，大部分能量损失是由它造成的，因此合理选择阳极地床位置，降低接地电阻是十分重要的工作。
2、辅助阳极的结构
2.1 浅埋式地床结构
将电极埋入距地表1～5米的土层中，这是管道阴极保护一般选用的阳极埋设形式。浅埋式阳极又可分为立式，水平式两种，对于钢铁阳极可能两种联合称为联合式阳极。
(1)立式阳极
由一根或多根垂直埋入地中的阳极排列构成，电极间用电缆联接。其优点有：
a.全年接地电阻变化不大；
b.当阳极尺寸相同时，立式地床的接地电阻较水平式小。
(2)水平式阳极
将阳极以水平方向埋入一定深度的地层中，其优点有： a.安装土石方量较小，易于施工；
b.容易检查地床各部分的工作情况。
(3)联合式阳极
指采用钢铁材料制成地床，它由上端联接着水平干线的一排立式阳极所组成。
2.2 深埋式阳极(深井式)
当阳极地床周围存在干扰、屏蔽、地床位置受到限制，或者在地下管网密集区进行区域性阴极保护时，使用深埋式阳极，可获得浅埋式阳极所不能得到的保护效果。深埋式地床根据埋设深度不同可分为浅深井(20～40米)、中深井(50～100米)和深井(>100米)三种。
深埋式阳极地床的特点是接地电阻小，对周围干扰小，消耗功率低，电流分布比较理想。它的缺点是施工复杂技术要求高，单井造价贵。尤其是深度超过100米的深阳极，施工需要大钻机，这就限制了它的应用。
3、阳极地床填料的应用
石墨阳极无论采用浅埋或深埋都必须添加回填料。高硅铁阳极一般需要添加回填料，但在特殊地质可能不使用回填料，如沼泽、流砂层地区等。
(1)阳极地床填料的功能
1)增大阳极与土壤的接触，从而降低地床接地电阻；
2)将阳极电极反应转移到填料与土壤之间进行，延长阳极的使用寿命；
3)填料可以消除气体堵塞。
(2)对填料的要求
1)填料颗粒必须是导电体，以保证阳极与土壤之间良好的导电性。
2)填料应成本低，来源广，具有较连续的接触表面。
常用的回填料是焦炭粒，也可采用石墨加上石灰充填，以保持阳极周围呈碱性。通常用的焦炭粒性能规格见下表。阳极地床回填用焦炭粒性能规格表1
种类粒径(mm) 比重kg/m3 电阻率Ω.cm 灰分％消耗率kg/A.a
煤焦油焦炭粒 6～15 641～301 10～50 <10 <0.9
锻烧石油焦炭粒 6～15 72～1121 10～50 <10 <0.9
确保阳极与回填料良好的电接触，填料必须在阳极周围夯实。否则会使一部分电流从阳极直接流向土壤而缩短阳极使用寿命。
在粘土地区，若阳极地床通过电流太大，可采用电极带孔的硬塑料管，由填料层直接通地面，及时地将阳极周围产生的气体排出地面。对于较干燥地区可向地床注水降低接地电阻。
(3)回填料的重量
可用下述简单方法估计填料的容积：阳极地床孔径为阳极直径的三倍。且在电极上下各填300毫米填料。对粒径为15mm，比重为0.6吨/米
3的焦炭粒来说，每支ф100×1500阳极的参考用量为200公斤。
4、阳极数量与接地电阻
阳极数量与接地电阻成反比关系。在一定范围内增加阳极支数会起到降低接地电阻的作用。但是由于阳极间的屏蔽效应，往往增加较多支的阳极，而降低电阻却很少。所以对于阳极数量的选择是一个经济效益问题。在确定阳极数量时需要考虑主要因素为：
1、要使阳极输出的电流在阳极材料允许的电流额度内，以保证阳极地床的使用寿命。
2、在经济合理的前提下，阳极接地电阻应尽量做到最小，以降低电能耗量。即对接地电阻规定一个合适的数值。目前接地电阻一般不大于1欧左右，在特殊地区可根据现场情况选定。牺牲阳极阴极保护阳极材料
内容：
1、镁牺牲阳极根据形状以及电极电位的不同，镁阳极可用于电阻率在20欧姆.米到100欧姆.米的土壤或淡水环境。高电位镁阳极的电位为 1.75VCSE，低电位镁阳极的电位为1.55VCSE。镁阳极阳极规格
型号重量Kg 牺牲阳极尺寸mm A B C 填包长度 D 填包袋直径E 9D2 4.08 60.9 76.2 549.3 432 152 14D2 6.35 69.9 76.2 850.9 20D2 9.07 69.9 76.2 1213 9D3 4 .08 88.9 95.3 352.4 432 152 17D3 7.71 88.9 95.3 641.4 483 165 32D5 14.51 139.7 146.1 504.8 76 2 203 48D5 21.77 139.7 146.1 765.2 450 254镁阳极化学成分
元素高电位阳极 AZ63B AZ63C AZ63D AZ31 AL 0.01 5.30-6.70 5.30-6.70 5.0-7.0 2.5-3.3 Zn 2.50-3.50 2.50-3.
50 2.0-4.0 0.6-1.4 Mn 0.5-1.3 0.15-0.70 0.15-0.70 0.15-0.70 0.20 Si 0.05 0.10 0.30 0.30 0.10 Cu 0 .02 0.02 0.05 0.10 0.015 Ni 0.001 0.002 0.003 0.003 0.001 Fe 0.03 0.005 0.005 0.005 0.002 Other 0.05
Impurity 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 镁阳极电化学性能
阳极种类开路电位（-V）理论电容量（Ah/Kg）电流效率（%）
高电位镁阳极 1.70-1.75 2200 50 AZ63
镁阳极 1.50-1.55 2210 50 AZ31
镁阳极 1.57-1.67 2210 50
镁阳极消耗量计算 W=8760It/ZUQ I=阳极电流输出(Amps) t=设计寿命(years) U=电流效率(0.5) Z=理论电容量(2200Ah/kg) Q=阳极使用率85% W=阳极重量(Kg)
2、锌牺牲阳极锌牺牲阳极多用于土壤电阻率小于15欧姆.米的土壤环境或海水环境。电极电位为1.1VCSE。温度高于40℃时，锌阳极的驱动电位下降，并发生晶间腐蚀。高于60℃时，它与钢铁的极性发生逆转，变成阴极受到保护，而钢铁变成阳极受到腐蚀。所以，锌阳极仅能用于温度低于40℃的环境。化学成分
AL Cd Fe Cu Pb Si Zn
0.3-0.6 0.05-0.12 0.005 0.005 0.006 0.125 Balance 电化学性能
项目开路电位V 理论电容量电流效率性能 -1.05-1.09 820A.h/Kg 90% 锌阳极消耗量计
算 W=8760It/ZUQ I=阳极电流输出(Amps) t=设计寿命(years) U=电流效率(0.90) Z=理论电容量(827Ah/kg) Q=阳极使用率（85%） W=阳极重量(Kg)
3、铝牺牲阳极大多用于海水环境金属结构或原油储罐内底板的阴极保护。其电极电位为1.05VCSE。电容量随温度递减，可参考公式： Z=2000-27(T-20)，(T阳极工作温度℃)。铝阳极用量计算： W=8760It/ZUQ I=阳极电流输出(Amps) t=设计寿命(years) U=电流效率(0.95) Z=理论电容量(2000Ah/kg) Q=阳极利用率(85%） W=阳极重量(Kg)
4、带状阳极为了减小阳极接地电阻，有时会采用带状镁阳极或锌阳极。阳极带沿被保护结构铺设，使电流分布更加均匀。当阳极带沿管道铺设时，每隔一段距离就应该与管道连接一次。间距不应太大，因为随着阳极的消耗，截面积不断减小，阳极带电阻会逐步增大。为了减少沿阳极带的电压降，连接间隔一般不大于305米。如果将带状阳极直接埋到土壤或回填砂中，阳极可能会发生自身腐蚀，使用寿命缩短。带状阳极的一般规格为19x9.5mmx305m 每卷。
5、回填料当使用填料时，阳极的电流输出效率提高。如果将阳极直接埋入土壤，由于土壤的成分不均匀，会造成阳极自身腐蚀，从而降低阳极效率。采用填料，一是保持水分，降低阳极的接地电阻，二是使阳极表面均匀腐蚀，提高阳极利用效率。
外加电流阴极保护用阳极材料内容：
外加电流阴极保护是防止地下金属结构如管道、储罐、等腐蚀的有效方法。辅助阳极是外加电流系统中的重要组成部分，其作用是将保护电流经过介质传递到被保护结构物表面上。 1、对阳极的性能要求
地下结构物外加电流阴极保护用阳极通常并不直接埋在土壤中，而是在阳极周围填充碳质回填料而构成阳极地床。碳质回填料通常包括冶金焦碳、石油焦碳和石墨颗粒等。回填料的作用是降低阳极地床的接地电阻，延长阳极的使用寿命。
针对阳极的工作环境，结合实际工程的要求，理想的埋地用辅助阳极应当具有如下性能：
(1)良好的导电性能，工作电流密度大，极化小；
(2)在苛刻的环境中，有良好的化学和电化学稳定性，消耗率低，寿命长；
(3)机械性能好，不易损坏，便于加工制造，运输和安装；
(4)综合保护费用低。
2、各类阳极的性能特点
2.1 废钢铁阳极
废钢铁是早期外加电流阴极保护常用阳极材料，其来源广泛，价格低廉。由于是溶解性阳极，表面很少析出气体，因而地床中不存在气阻问题。其缺点是消耗速率大，在土壤中为8.4kg/A.a，使用寿命较短，多用于临时性保护或高电阻率土壤中。
2.2 石墨阳极
石墨是由碳素在高温加热后形成的晶体材料，通常用石蜡、亚麻油或树脂进行浸渍处理，以减少电解质的渗入，增加机械强度。经浸渍处理后，石墨阳极的消耗率将明显减小。石墨阳极在地床中的允许电流密度为5～10A/m2。
石墨阳极价格较低，并易于加工，但软而脆，不适于易产生冲刷和冲击作用的环境，在运输和安装时易损坏，随着新的阳极材料出现，其在地床中的应用逐渐减少。
2.3 高硅铸铁阳极
高硅铸铁几乎可适用于各种环境介质如海水、淡水、咸水、土壤中。当阳极电流通过时，在其表面会发生氧化，形成一层薄的SiO2多孔保护膜，极耐酸，可阻止基体材料的腐蚀，降低阳极的溶解速率。但该膜不耐碱和卤素离子的作用。当土壤或水中氯离子含量大于200×10-4%时，须采用加4.0%～4.5%Cr的含铬高硅铸铁。高硅铸铁阳极在干燥和含有较高硫酸盐的环境中性能不佳，因为表面的保护膜不易形成或易受到损坏。
高硅铸铁阳极具有良好的导电性能，高硅铸铁阳极的允许电流密度为5～80A/m2，消耗率小于0.5kg/A.a。除用于焦碳地床中以外，高硅铸铁阳极有时也可直接埋在低电阻率土壤中。高硅铸铁硬度很高，耐磨蚀和冲刷作用，但不易机械加工，只能铸造成型，另外脆性大，搬运和安装时易损坏。为提高阳极利用率，减少“尖端效应”，可采用中间连接的圆筒形阳极。
2.5 铂阳极
铂阳极是在钛、铌、钽等阀金属基体上被覆一薄层铂而构成的复合阳极。铂层复合的方法很多，如水溶液电镀、熔盐镀、离子镀、点焊包覆、爆炸焊接包覆、冶金拉拔或轧制、热分解沉积等。铂阳极的特点是工作电流密度大，消耗速率小、重量轻，已在海水、淡水阴极保护中得到广泛使用。
钛和铌是应用最多的阳极基体，钽用得较少，这是因为其价格高，而铌和钛通常又能满足使用性能要求。在含有氯离子介质中，钛的击穿电位为12～14V，而铌的击穿电位为40～50V。因此在地下水中含有较高氯离子的深井地床中采用铂铌阳极更为可靠。
由于铂阳极价格较昂贵，不可能大面积采用；在地床中消耗速率大；而且地床接地电阻随时间延长逐渐增大，所以铂阳极在地床中远不如高硅铸铁和石墨阳极用得广泛，并且有人不推荐在地床中使用铂阳极。
2.6 聚合物阳极
聚合物阳极是在铜芯上包覆导电聚合物而构成的连续性阳极，也称柔性阳极或缆形阳极。铜芯起导电的作用，而导电聚合物则参与电化学反应。由于铜芯具有优良的电导性，因此可以在数千米长的阳极上设一汇流点，聚合物阳极在土壤中使用时，需在其周围填充焦碳粉末而构成阳极地床，其在地床中最大允许工作电流为82mA/m，尽管与其它阳极相比，其工作电流密度很低，但由于可靠近被保护结构物铺设连续地床，因此可提供均匀、有效的保护。聚合物阳极安装简便，特别适于裸管或涂层严重破坏的管道、受屏蔽的复杂管网区的保护以及高电阻率的土壤中。但应注意不能过度弯曲。
2.7 混合金属氧化物阳极
混合金属氧化物阳极是在钛基体上被覆一层具有电催化活性的混合金属氧化物而构成，最早应用于氯碱工业，后推广应用于其它工业，包括阴极保护领域。由于采用钛为基体，因而易于加工成各种所需的形状，并且重量轻，这为搬运和安装带来了方便。由于电极表面为高催化活性的氧化物层所覆盖，在表面的一些缺陷处露出的钛基体的电位通常不会超过2伏，因此钛基体不会产生表面钝化膜击穿破坏（在土壤中使用时，外加电压一般控制在60伏以下）。混合金属氧化物阳极还具有极优异的物理、化学和电化学性能。其涂层的电阻率为10-7Ω.m，极耐酸性环境的作用，极化小并且消耗率极低。通过调整氧化物层的成份，可以使其适于不同的环境，如海水、淡水、土壤中。混合金属氧化物阳极在地床中于100A/m2，工作电流密度下使用寿命可达20年，其消耗速率约2mg/A.a，由于混合金属氧化物阳极具有其它阳极所不具备的优点，它已成为目前最为理想和最有前途的辅助阳极材料。
牺牲阳极接地电阻以及发电量计算
内容：
一、阳极接地电阻 Ra=ρln(L/r)/2πL
Ra=阳极接地电阻(ohms) ρ=土壤电阻率(ohm-m) L=阳极长度(m) r=阳极半径（m）
需要指出的是，由于填料电阻率很低，阳极的长度和半径是根据填料袋尺寸来确定。
二、阳极驱动电位
假设被保护结构的极化电位为-1.0V，则驱动电压ΔV=V+1.0。 V=阳极电位：高电位镁阳极-1.75V，低电位镁阳极-1.55V，锌阳极电位-1.10V。
三、阳极发电量计算阳极实际发电量I=ΔV/Ra
四、应用举例：
某埋地管道，长度为13公里，直径159毫米，环氧粉末防腐层，处于土壤电阻率30欧姆.米环境中，牺牲阳极设计寿命15年。计算阳极的用量。
由于土壤电阻率较高，设计采用高电位镁阳极阴极保护系统。 1、被保护面积：A=π×D×L D=管道直径，159mm L=管道长度，13x103m A=3.14×0.159×13000=6490m2
2、所需阴极保护电流：I=A×Cd×（1-E）
I=阴极保护电流
Cd=保护电流密度，取10mA/m2 E=涂层效率，98% I=6490×10×2%=1298mA
3、根据设计寿命以及阳极电容量计算阳极用量 W=8760It/ZUQ I=阳极电流输出(Amps) t=设计寿命(years) U=电流效率(0.5)
Z=理论电容量(2200Ah/kg) Q=阳极使用率（85%） W=阳极重量(Kg)
W=8760×1.298×15/（2200×0.5×0.85）=183Kg 选用7.7公斤镁阳极，需要24支。
4、根据阳极实际发电量计算阳极用量 Ra=ρln(L/r)/2πL Ra=阳极接地电阻(ohms) ρ=土壤电阻率(ohm-m) L=阳极长度(m) r=阳极半径（m）
7.7Kg阳极填包后尺寸为：长=762mm，直径=152mm。 Ra=30×ln(2×0.762/0.152)/（2×3.14×0.762）=16.9Ω假设管道的自然电位为-0.55V，极化电位-1.0V，保护电流1298mA，则管道的接地电阻为=0.35Ω，加上导线电阻，则电路电阻共计17.5Ω。假设管道的极化电位为-1.0V，镁阳极的驱动电位为-1.75V，则镁阳极的驱动电压为0.75V。
单支阳极的输出电流为：0.75/17.5=43mA，输出1298mA电流需要阳极为1298/43=30.1支，取30支。
由于根据接地电阻计算的阳极用量大于根据电流量计算的阳极用量，所以，取30支阳极。将30支阳极沿管道每隔433米埋设一支，然后与管道连接。
5．牺牲阳极系统实际寿命验算：
t=WZUQ/8760I=30×7.7×2200×0.5×0.85÷（8760×1.298）=19 t=19years
牺牲阳极系统的实际寿命为19年。
阴极保护主要参数与阴极保护准则
内容：
1、自然电位
自然电位是金属埋入土壤后，在无外部电流影响时的对地电位。自然电位随着金属结构的材质、表面状况和土质状况，含水量等因素不同而异，一般有涂层埋地管道的自然电位在-0.4～0.7VCSE之间，在雨季土壤湿润时，自然电位会偏负，一般取平均值-0.55V。
2、最小保护电位金属达到完全保护所需要的最低电位值。一般认为，金属在电解质溶液中，极化电位达到阳极区的开路电位时，就达到了完全保护。
3、最大保护电位
如前所述，保护电位不是愈低愈好，是有限度的，过低的保护电位会造成管道防腐层漏点处大量析出氢气，造成涂层与管道脱离，即，阴极剥离，不仅使防腐层失效，而且电能大量消耗，还可导致金属材料产生氢脆进而发生氢脆断裂，所以必须将电位控制在比析氢电位稍高的电位值，此电位称为最大保护电位，超过最大保护电位时称为"过保护"。
4、最小保护电流密度
使金属腐蚀下降到最低程度或停止时所需要的保护电流密度，称作最小保护电流密度，其常用单位为mA/m2表示。处于土壤中的裸露金属，最小保护电流密度一般取10mA/m2。5、瞬时断电电位
在断掉被保护结构的外加电源或牺牲阳极0.2—0.5秒中之内读取得结构对地电位。由于此时没有外加电流从介质中流向被保护结构，所以，所测电位为结构的实际极化电位，不含
IR降（介质中的电压降）。由于在断开被保护结构阴极保护系统时，结构对地电位受电感影响，会有一个正向脉冲，所以，应选取0.2—0.5秒之内的电位读数。
为了便于实际应用，通过多年的实践与研究，得出了以下几个判断结构是否得到充分保护得判断准则。1、NACERP0169建议“在通电的情况下，埋地钢铁结构最小保护电位为-0.85VCSE或更负，在有硫酸盐还原菌存在的情况下，最小保护电位为-0.95VCSE，该电位不含土壤中电压降（IR降）”。实际测量时，应根据瞬时断电电位进行判断。目前流行的通电电位测量方法简便易行，但对测量中IR降的含量没有给予足够重视。其后果是很多认为阴极保护良好的管道发生腐蚀穿孔。这方面的教训是很多的。如：四川气田南干线，认为阴极保护良好，但实际内检测发现腐蚀深度在壁厚的10-19%的点多达410处；个别位置的点蚀深度达到50%。进行断电电位测量发现，很多点保护电位（断电电位）没有达到-0.85VCSE。有效的方法是实际测量几点的IR降，保护电位按0.85+IR降来确定。IR降可以通过通电电位减去瞬时断电电位来获得，也可以用瞬时通电电位减去结构自然电位来获得。
2、瞬时断电电位与自然电位之差不得小于100mV。在有些情况下，在断开电源0.2-0.5秒内测量断电电位，待结构去极化后（24或48小时后）再测量结构电位（自然电位），其差值应不小于100mV。也可以用通电电位（极化后）减去瞬时通电电位来计算极化电位。
3、最大保护电位的限制应根据覆盖层及环境确定，以不损坏覆盖层的粘结力为准，一般瞬时断电电位不得低于-1.10VCSE。由于受旧规范的影响，很多人还认为阴极保护最大电位不能低于-1.5VCSE。事实上这种观念使错误的，造成的危害也是巨大的。判断阴极保护电位是否过大应以断电电位为判断基础，只要断电电位不低于-1.1VCSE（西欧为-1.15VCSE），通电电位再大也没有关系。
运行维护
1）阴极保护投入前的准备和验收
阴极保护投入前应该对被保护管道进行检查。没有绝缘就没有保护，在施加阴极保护电流之前，必须确保管道各项绝缘措施正确无误，管道表面防腐层应无漏敷点，被保护管道应具有连续性的导电性能。
2）阴极保护站的日常维护管理
检查各电气设备电路连接的牢固性，安装的正确性，电器元件是否有机械障碍。检查配电盘上熔断器的保险丝是否按规定接好。观察电器仪表，在专用的表格上记录输出电流、通电电位数值，与之前的记录对照是否有变化。定期检查工作接地和避雷器接地，并保证其接电电阻不大于10欧姆。搞好站内设备的清洁卫生，注意保持室内干燥，通电良好，做好通风，防止仪器过热。
3)牺牲阳极的维护
1、管道牺牲阳极的保护日常维护工作不多，除按外加电流阴极保护的要求进行保护电位测量，测试桩维护保养，绝缘接头检测，接地故障排除等工作外，建议每年测定各参数。据此分析管道保护状况。若样机性能变坏，则需采取相应的措施。
2、在年度检测时，可以测量牺牲阳极的输出电流，修复断开的电缆。
3、如果阳极输出电流明显减小，而阳极并没有达到其寿命，阳极电缆短路是常见的原因。可以将电流表串联在阳极电缆中测量阳极输出电流，也可以在阳极电缆中串联一支0.1Ω的电阻，通过测量该电阻上的电压降，计算阳极电流输出。
4、阳极的接地电阻为阳极开路电位减去阳极闭路电位再除以阳极输出电流。
4）阴极保护系统常见故障分析
1、管道绝缘不良，漏电故障的危害
在阴极保护站投入运行，或牺牲阳极保护投产一段时间后，出现了在规定的通电点位下，输出电流增大，管道保护距离却缩短的现象或者在牺牲阳极的系统中，牺牲阳极组的输出电流量增大，其值已超过管道的保护电流需要，但保护点位仍达不到规定的指标的现象。称之为印记保护管道漏电。
2、造成漏电的原因
施工不当、绝缘接头失效或漏电、金属套管穿越处、管道与接地网短路。
3、如何判断管道与接地网短路
判断接地极与管道是否短路，可采用测量电位的方式。利用参比电极分别测量管道和接地极的电位，短路的接地极电位和管道电位是一样的。或测量接地极及管道的之间的电位差，如果两者之间电位为零，则可以判断，接地网与管道短路。
4、防腐层漏电点的查找
利用DCVG查找管道防腐层破损点，从而确定管道的漏电点或短接点的方法。此方法首先将脉冲信号送到被测管道上，如果管道防腐层良好，流入管道的电流很弱，仪表没有显示。如果管道防腐层有破损，电流将从土壤中通过破损处漏入管道，电流的流动会在周围土壤中产生明显的电位梯度。当探测人员手持两个参比电极在管道正上方探测行走时，伏特计奖明信的抖动，当伏特计指针停止抖动时，两个参比电极的中间即为防腐层漏点位置。
5)管道沿线近间距电位测量
通常采用在测试桩上测量点位的方式来检查阴极保护系统工作状况，采用这种方式，即便管道涂层出现漏点，如果该漏漏点距离测试桩较远，就很难通过测试桩电位测量来发现。因此，电位测量建和越近，测量结果越嫩反应管道阴极保护的实际情况。为了消除IR降，在阴极保护电路中装中短器，所有与被检测管道相连的电源都要同时通断，从而测量袋管道的通、断电位。
6)管道防腐层老化检测
电磁法可以反应防腐层的总体状况，管道埋深以及涂层缺陷位置。其原理是给管道输入一个电压信号，检测器沿管道检测信号的衰减程度。在防腐层均匀的情况下，信号的衰减呈平滑的曲线，当信号有突然的衰减时，说明该管道上有涂层漏点。
7)阴极保护系统中维护种的安全问题
再去工地的路上，不论是乘车、乘船、乘飞机，都要注意安全。野外测量时，注意毒蛇、猛兽的袭击。在整流器上工作时，断开面板上的开关不代表对设备内部进行操作就安全。应该断开交流电源，并安装安全锁及标签。接触整流器前要用电笔试一下外壳是否带电。
技术问答
1）什么是强制电流阴极保护系统？
强制电流阴极保护系统又称为外加电流系统，是在被保护结构周围同一电解质环境中埋设辅助阳极，通过一直流电源以辅助阳极为阳极，以被保护结构为阴极，构成供电回路，将直流电通向被保护的金属，使被保护金属强制变成阴极以实施阴极保护。
2）什么是牺牲阳极阴极保护系统？
牺牲阳极法是用一种电位比所要保护的金属还要负的金属或合金与被保护的金属电性连接在一起，依靠电位比较负的金属不断地腐蚀溶解所产生的电流来保护其它金属的方法。
3）强制电流阴极保护系统的组成有什么？
强制电流阴极保护系统主要由电源、控制柜、辅助阳极、焦炭（碳素）填料、电缆、控制参比电极、电位测试桩、电流测试桩、保护效果测试片、电绝缘装置、电绝缘保护装置。
4）电源的作用是什么？
电源的作用是向阴极保护系统不间断提供电流。电源主要有恒流、恒压整流器、恒电位仪。
5）电源的类型主要有哪几种？
从整流形式上主要有可控硅、磁饱和、数控高频开关。可控硅和磁饱和恒电位仪体积较大、纹波系数较大、控制精度较差，效率较低(低于70%)不易实现数字化。磁饱和恒电位仪除了上述不足外，额定功率20%以下的输出无法控制。数控高频开关恒电位仪体积较小、纹波系数小、控制精度高、效率较高（90%以上）。
6）辅助阳极的作用是什么？
辅助阳极的作用是通过介质(如土壤、水)与管道之间形成电回路。通过在阳极表面发生电化学反应，不断向阴极结构提供电子，从而使阴极极化到保护电位。
7）辅助阳极的种类有多少?
辅助阳极根据有废钢、硅铁、石墨、混合氧化物阳极、柔性阳极、贵金属电极等。
8）控制参比电极的有那些？
控制参比电极主要有长寿命饱和硫酸铜参比电极、高纯锌参比电极、银/氯化银参比电极、二氧化钼参比电极。土壤中可使用饱和硫酸铜参比电极和高纯锌参比电极，水介质中使用高纯锌参比电极和银/氯化银参比电极。二氧化钼参比电极主要用于混凝土中。饱和硫酸参比电极的寿命一般小于10年。其它的参比电极可以根据寿命来设计。
9）为什么需要采用电绝缘？
在阴极保护技术中，要求被保护结构需要电绝缘，主要是由于如果不绝缘，保护电流会流失到未被保护的金属构筑物上，设计的电流需求量可能不足，保护效果不理想，另外，可能会产生杂散电流的干扰。电绝缘要根据结构的实际情况进行考虑。
10）测试桩的作用是什么？
测试桩的作用主要是用于检测阴极保护效果和运行参数。根据作用不同有电位测试桩、电流测试桩、保护效果测试片测试桩桩。
11）牺牲阳极阴极保护系统的组成有什么？
土壤中，牺牲阳极阴极保护系统主要有牺牲阳极、填包料、和测试桩组成。水环境中，除导线连接外，牺牲阳极也可直接焊接到被保护结构上。
12）牺牲阳极主要有那些？
对于钢铁来说牺牲阳极主要有镁合金牺牲阳极、铝合金牺牲阳极、锌合金牺牲阳极。镁合金牺牲阳极主要应用于高电阻率的土壤环境中。铝合金和锌合金主要用于水环境介质中。锌合金也可用于土壤电阻率小于5Ω?m的环境中。
对于其它金属来说，活性较高的金属都可以用作它的牺牲阳极，如用铁作为牺牲阳极来保护铜。
技术简介
阴极保护技术有两种：牺牲阳极阴极保护和强制电流（外加电流）阴极保护。
1）牺牲阳极阴极保护技术
牺牲阳极阴极保护技术是用一种电位比所要保护的金属还要负的金属或合金与被保护的
阴极保护材料
金属电性连接在一起，依靠电位比较负的金属不断地腐蚀溶解所产生的电流来保护其它金属。优点：A: 一次投资费用偏低，且在运行过程中基本上不需要支付维护费用B: 保护电流的利用率较高，不会产生过保护C: 对邻近的地下金属设施无干扰影响，适用于厂区和无电源的长输管道，以及小规模的分散管道保护D: 具有接地和保护兼顾的作用E: 施工技术简单，平时不需要特殊专业维护管理。缺点：A: 驱动电位低，保护电流调节范围窄，保护范围小B: 使用范围受土壤电阻率的限制，即土壤电阻率大于50Ω.m时，一般不宜选用牺牲阳极保护法C: 在存在强烈杂散电流干扰区，尤其受交流干扰时，阳极性能有可能发生逆转D: 有效阴极保护年限受牺牲阳极寿命的限制，需要定期更换
2）强制电流阴极保护技术
强制电流阴极保护技术是在回路中串入一个直流电源，借助辅助阳极，将直流电通向被保护的金属，进而使被保护金属变成阴极，实施保护。优点：A: 驱动电压高，能够灵活地在较宽的范围内控制阴极保护电流输出量，适用于保护范围较大的场合B: 在恶劣的腐蚀条件下或高电阻率的环境中也适用C: 选用不溶性或微溶性辅助阳极时，可进行长期的阴极保护D: 每个辅助阳极床的保护范围大，当管道防腐层质量良好时，一个阴极保护站的保护范围可达数十公里E: 对裸露或防腐层质量较差的管道也能达到完全的阴极保护缺点：A: 一次性投资费用偏高，而且运行过程中需要支付电费B:阴极保护系统运行过程中，需要严格的专业维护管理C: 离不开外部电源，需常年外供电D：对邻近的地下金属构筑物可能会产生干扰作用
方法优点缺点
强制电流1、输出电流连续可调
2、保护范围大1、需要外部电源
2、对邻近金属构筑物干扰大
3、不受环境电阻率限制
4、工程越大越经济
5、保护装置寿命长
3、维护管理工作量大
牺牲阳极1、不需要外部电源
2、对邻近构筑物无干扰或很小
3、投产调试后可不需管理
4、工程越小越经济
5、保护电流分布均匀、利用率高1、高电阻率环境不宜使用
2、保护电流几乎不可调
3、覆盖层质量必须好
4、投产调试工作复杂
5、消耗有色金属
排流保护极
性
排
流
1、利用杂散电流保护管道>管道
2、经济实用
3、方法简单，只需简单管理
4、有杂散电流时，可自动防止杂散电流的腐蚀
1、对其他构筑物有干扰影响
2、干扰停运时，保护体得不到保护
3、易造成过负电位
强
制
排
流
1、保护范围广
2、电压、电流连续可调
3、以干扰源的负馈线代替辅助阳极，结构简化
4、干扰源停运时，保护体仍被保护
5、不存在阳极干扰
1、对其他构筑物有感到影响
2、需要外部电源
3、排流点易过保护
阴极保护的基本知识
阴极保护的基本知识 阴极保护是基于电化学腐蚀原理的一种防腐蚀手段。 阴极保护是基于电化学腐蚀原理的一种防腐蚀手段。美国腐蚀工程师协会（NACE）对阴极保护的定义是：通过施加外加的电动势把电极的腐蚀电位移向氧化性较低的电位而使腐蚀速率降低。牺牲阳极阴极保护就是在金属构筑物上连接或焊接电位较负的金属,如铝、锌或镁。阳极材料不断消耗,释放出的电流供给被保护金属构筑物而阴极极化，从而实现保护。外加电流阴极保护是通过外加直流电源向被保护金属通以阴极电流，使之阴极极化。该方式主要用于保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构。 保护电位是指阴极保护时使金属腐蚀停止（或可忽略）时所需的电位。实践中，钢铁的保护电位常取-0.85V（CSE），也就是说，当金属处于比-0.85V（CSE）更负的电位时，该金属就受到了保护，腐蚀可以忽略。 阴极保护是一种控制钢质储罐和管道腐蚀的有效方法，它有效弥补了涂层缺陷而引起的腐蚀，能大大延长储罐和管道的使用寿命。根据美国一家阴极保护工程公司提供的资料，从经济上考虑，阴极保护是钢质储罐防腐蚀的最经济的手段之一。 网状阳极阴极保护方法 网状阳极阴极保护方法是目前国际上流行且成熟的针对新建储罐罐底外壁的一种有效的阴极保护新方法，在国际和国内都得到了广泛应用。网状阳极是混合金属氧化物带状阳极与钛金属连接片交叉焊接组成的外加电流阴极保护辅助阳极。阳极网预铺设在储罐基础中，为储罐底板提供保护电流。 网状阳极保护系统较其它阴极保护方法具有如下优点： 1)电流分布均匀，输出可调，保证储罐充分保护。 2)基本不产生杂散电流，不会对其它结构造成腐蚀干扰。 3)不需回填料，安装简单，质量容易保证。 4)储罐与管道之间不需要绝缘，不需对电气以及防雷接地系统作任何改造。 5)不易受今后工程施工的损坏，使用寿命长。 6)埋设深度浅，尤其适宜回填层比较薄的建在岩石上的储罐。 7)性价比高，造价仅为目前镁带牺牲阳极的1倍；虽然长期由恒电位仪提供
差热分析法(DTA)简介 (Differential Thermal Analysis)
差热分析法(DTA)简介（Differential Thermal Analysis） 1.DTA的基本原理 差热分析是在程序控制温度下，测量物质与参比物之间的温度差与温度关系的一种技术。差热分析曲线是描述样品与参比物之间的温差(ΔT)随温度或时间的变化关系。在DAT试验中，样品温度的变化是由于相转变或反应的吸热或放热效应引起的。如:相转变，熔化，结晶结构的转变，沸腾，升华，蒸发，脱氢反应，断裂或分解反应，氧化或还原反应，晶格结构的破坏和其它化学反应。一般说来，相转变、脱氢还原和一些分解反应产生吸热效应；而结晶、氧化和一些分解反应产生放热效应。 差热分析的原理如图Ⅱ-3-1所示。将试样和参比物分别放入坩埚，置于炉中以一定速率进行程序升温，以表示各自的温度，设试样和参比物(包括容器、温差电偶等)的热容量Cs、Cr不随温度而变。则它们的升温曲线如图Ⅱ-3-2所示。若以对t作图，所得DTA曲线如图Ⅱ-3-3所示， 在0-a区间，ΔT大体上是一致的，形成DTA曲线的基线。随着温度的增加，试样产生了热效应(例如相转变)，则与参比物间的温差变大，在DTA曲线中表现为峰。显然，温差越大，峰也越大，试样发生变化的次数多，峰的数目也多，所以各种吸热和放热峰的个数、形状和位置与相应的温度可用来定性地鉴定所研究的物质，而峰面积与热量的变化有关。 图Ⅱ-3-1差热分析的原理图 II-3-1 差热分析的原 理图图 II-3-2试样和参 比物的升温曲线 1.参比物; 2.试样; 3.炉体; 4.热电偶(包括吸热转变) 图Ⅱ-3-3 DTA吸热转变曲线 TA曲线所包围的面积S可用下式表示 式中m是反应物的质量，ΔH是反应热，g是仪器的几何形态常数，C是样品的热传导率ΔT是温差，t1是DTA曲线的积分限。这是一种最简单的表达式，它是通过运用比例或近似常数g和C来说明样品反应热与峰面积的关系。这里忽略了微分项和样品的温度梯度，并假设峰面积与样品的比热无关，所以它是一个近似关系式。 2.DTA曲线起止点温度和面积的测量
空调工作原理及电路控制详解
空调工作原理及电路控制详解 近年来，我国空调器产业的发展十分迅猛，2000年我国空调行业的生产规模便已经发展到1800万台左右，2003年度我国家用空调器行业的总生产能力已超过4000万台，2004年度这一数据已经扩大到了5500万台。目前，中国的空调器产量已占世界总产量的3/5左右，中国已成为名副其实的空调器制造大国，也正在逐渐成为全球空调器生产基地。在过去的五年中，中国空调器行业的工业总产值和销售收入都经历了持续的增长，其中2001年度、2003年度和2004年度的增长尤为显着。 此外，近年来，百户城市居民家庭的空调器拥有量每年都有显着提高。空调拥有量在各地区差异较大。随着国内市场的扩大, 中国的空调器出口也在连年迅速增长，空调器出口额占家电产品出口总额的份额也在不断提高。2002年度、2003年度和2004年度我国空调产品的出口保持了十分强劲的增长势头，其中2003年度国内空调企业的出口额首次突破千万台大关，超过了1400台。2004年度国内空调器企业的出口量更是超过了2300万台，与国内销量形成了齐头并进的格局。这篇文章的主要目的是希望能够大力推动SPMC65系列芯片的应用，并根据国家标准验证其性能，走进国内各家电生产厂家。 1 空调工作原理 （1）制冷原理 图 1-1空调制冷原理 空调制冷原理如图 1?1所示，空调工作时，制冷系统内的低压、低温制冷剂蒸汽被压缩机吸入，经压缩为高压、高温的过热蒸汽后排至冷凝器；同时室外侧风扇吸入的室外空气流经冷凝器，带走制冷剂放出的热量，使高压、高温的制冷剂蒸汽凝结为高压液体。高压液体经过节流毛细管降压降温流入蒸发器，并在相应的低压下蒸发，吸取周围热量；同时室内侧风扇使室内空气不断进入蒸发器的肋片间进行热交换，并将放热后的变冷的气体送向室内。如此，室内外空气不断循环流动，达到降低温度的目的。 （2）制热原理
IPM自举电路设计过程中的关键问题研究
IPM自举电路设计过程中的关键问题研究 摘要：介绍了IPM自举电路的基本拓扑结构和原理，并在理论分析的基础上，研究和探讨了自举电阻、自举二极管和自举电容的选型方法，重点对自举电容初始充电展开研究，提出了一种简单实用的初始充电方法，在实际项目应用中取得良好的充电效果。实验结果表明，这种初始充电方法简单、实用、安全可靠，解决了初始充电可能导致IPM上下管直通的问题。关键词：自举电路；自举电容；自举电阻；自举二极管；初始充电 通常IPM模块应有四路独立电源供电，下桥臂三个IGBT控制电路共用一个独立电源，上桥臂三个IGBT控制电路用三个独立电源。对于小功率IPM，可以由自举电路将其他三路电压进行自举而得到三个独立电源[1]。IPM模块通过将功率器件、驱动电路和保护电路高度集成在一块很小封装基板上，使得功率模块应用单一电源供电成为可能。为了简化设计，驱动电路已普遍采用单一控制电源方案。使用单一电源，必须满足两个要求：一是保证控制电源能够为上桥臂功率器件提供正确的门极偏置电压；二是保证直流母线上的高压不致串到控制电源电路而烧坏元器件。通常使用自举电路法来实现IPM模块的单一电源供电。实现自举有两个关键问题：一是自举电容的初始充电；二是自举电容充完电后，当下臂关断后上臂并未立即导通，而在从下臂关断到上臂导通期间，电容会放电，因此必须保证少量放电后电容电压仍有驱动能力。如果以上两个问题未能处理好，将导致即使PWM波形正常，IPM也不能工作，因为自举电压不足以驱动上臂导通。本文介绍了IPM自举电路的基本拓扑结构和原理，并重点研究了自举电容初始充电问题，通过在控制程序中执行简单的初始充电语句，很好地解决了上述关键问题，并在项目中取得良好的充电效果。1 IPM模块自举电路基本拓扑结构和原理电压自举，就是利用电路自身产生比输入电压更高的电压。基于电容储能的电压自举电路通常是利用电容对电荷的存储作用来实现电荷的转移，从而实现电压的提升。电压自举电路利用电荷转移的方式进行工作，通过存储电容，把电荷从输入转移到输出，提供负载所需要的电流。图1给出了双倍压电压自举电路的基本原理。 假设所有开关均为理想开关，电容为理想电容。当开关S1和S3闭合时，电源VCC给电容C充电使其电压达到VCC。然后开关S1和S3断开，S2闭合，直接接到电容C的低压端，此时电容C上仍然保持有前一个相位存储的电荷VCC×C。由于在S2闭合时，电容C上的电荷量不能突变，因此有：(V0-VCC)×C=VCC×C，即V0=2VCC。在没有直流负载的情况下，通过图1所示的电路，在理想情况下，输出可达到输入电压的两倍。2 自举电路设计中的关键问题研究本项目的IPM型号选用IGCM20F60GA[2]。图2是IPM自举电路原理图。由图2可知，自举元件一端接电路的输入部分，另一端接到同相位的输出电路部分，借输入、输出的同相变化，把自己抬举起来，即自举元件引入的是正极性的反馈。 对原理图中第一路自举电路进行分析[3-4]。IPM模块自举电路仅由自举电阻R62、自举二极管D9和自举电容E1组成，因此简单可靠。其电路基本工作过程为：当VS因为下桥臂功率器件导通被拉低到接近地电位GND时，控制电源VCC会通过R62和D9给自举电容E1充电。当上桥臂导通，VS上升到直流母线电压后，自举二极管D9反向截止，从而将直流母线电压与VCC隔离，以防止直流母线侧的高压串到控制电源低压侧而烧坏元器件。此时E1放电，给上桥臂功率器件的门极提供驱动电压。当VS再次被拉低时，E1将再次通过VCC充电以补充上桥臂导通期间E1上损失的电压。这种自举供电方式就是利用VS端的电平在高低电平之间不停地摆动来实现的。，自举电路给E1充电，E1的电压基于上桥臂输出晶体管源极电压上下浮动。由于运行过程中反复地对自举电容进行充放电，因此必须选择适当的参数，保证
阴极保护工作原理
阴极保护基本原理 容： 一、腐蚀电位或自然电位 每种金属浸在一定的介质中都有一定的电位，称之为该金属的腐蚀电位（自然电位）。腐蚀电位可表示金属失去电子的相对难易。腐蚀电位愈负愈容易失去电子，我们称失去电子的部位为阳极区，得到电子的部位为阴极区。阳极区由于失去电子（如，铁原子失去电子而变成铁离子溶入土壤）受到腐蚀而阴极区得到电子受到保护。 相对于饱和硫酸铜参比电极(CSE)，不同金属的在土壤中的腐蚀电位（V） 金属电位（CSE）高纯镁-1.75 镁合金(6%Al，3%Zn，0.15%Mn) -1.60 锌-1.10 铝合金(5%Zn) -1.05 纯铝-0.80 低碳钢(表面光亮) -0.50to-0.80 低碳钢(表面锈蚀) -0.20to-0.50 铸铁-0.50 混凝土中的低碳钢-0.20 铜-0.20 在同一电解质中，不同的金属具有不同的腐蚀电位，如轮船船体是钢，推进器是青铜制成的，铜的电位比钢高，所以电子从船体流向青铜推进器，船体受到腐蚀，青铜器得到保护。钢管的本体金属和焊缝金属由于成分不一样，两者的腐蚀电位差有时可达0.275V，埋入地下后，电位低的部位遭受腐蚀。新旧管道连接后，由于新管道腐蚀电位低，旧管道电位高，电子从新管道流向旧管道，新管道首先腐蚀。同一种金属接触不同的电解质溶液（如土壤），或电解质的浓度、温度、气体压力、流速等条件不同，也会造成金属表面各点电位的不同。二、参比电极 为了对各种金属的电极电位进行比较，必须有一个公共的参比电极。饱和硫酸铜参比电极，其电极电位具有良好的重复性和稳定性，构造简单，在阴极保护领域中得到广泛采用。不同参比电极之间的电位比较： 土壤中或浸水钢铁结构最小阴极保护电位（V）被保护结构相对于不同参比电极的电位 饱和硫酸铜氯化银锌饱和甘汞 钢铁（土壤或水中）-0.85 -0.75 0.25 -0.778 钢铁（硫酸盐还原菌）-0.95 -0.85 0.15 -0.878 三、阴极保护 阴极保护的原理是给金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，使金属表面各点达到同一负电位，金属原子不容易失去电子而变成离子溶入溶液。有两种办法可以实现这一目的，即，牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。1、牺牲阳极阴极保护是将电位更负的金属与被保护金属连接，并处于同一电解质中，使该金属上的电子转移到被保护金属上去，使整个被保护金属处于一个较负的相同的电位下。该方式简便易行，不需要外加电源，很少产生腐蚀干扰，广泛应用于保护小型（电流一般小于1安培）或处于低土壤电阻率环境下（土壤电阻率小于100欧姆.米）的金属结构。如，城市管网、小型储罐等。根据国有关资料的报道，对于牺牲阳极的使用有很多失败的教训，认为牺牲阳极的使用寿命一般不会超过3年，最多5年。牺牲阳极阴极保护失败的主要原因是阳极表面生成一层不导电的硬壳，限制了阳极的电流输出。本人认为，产生该问题的主要原因是阳极成份达不到规要求，其次是阳极所处位置土壤电阻率太高。因此，设计牺牲阳极阴极保护系统时，除了严格控制阳极成份外，一定要选择土壤电阻率低的阳极床位置。2、外加电流阴极保护是通过外加直流电源以及辅助阳极，迫使电流从土壤中流向被保护金属，使被保护金属结构电位低于周围环境。该方式主要用于保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构，如：长输埋地管
净水器工作原理
净水器工作原理 1、水泵功能:它的功能主要是增大原水压力，使压力达到5-8公斤，已达到RO膜的工作压力。 2、高压开关:为避免水泵长时间负压工作，设计了高压开关，在压力桶水满的情况下，高压开关自动切断电源。 3、低压开关:当原水压力不足时，低压开关即将电源切断，防止水泵空转。原力压力一般为3-4公斤。 4、电脑板:它接收各部件的信息，对机器工作，停机，冲洗进行控制。 5、进水电磁阀:机器工作时打开水源的一个电动开关，机器停止工作时，它切断电源，达到停止废水的作用。 6、冲洗电磁阀:它的作用是当需要冲洗时，接收电脑板的指令后，自动打开，将废水比例短接，提高废水流量，对RO膜进行冲洗。 7、废水比:控制废水和纯水的比例。 8、压力桶:储存纯水的有压力容器，它设有一个内在压力，一般0.7kg。 9、逆止阀:是防止压力桶中的纯水倒流的一个单向阀。 10、变压器:把220V电转变为24V安全电压。 滤芯功能滤芯功能滤芯功能滤芯功能: PP棉:对原水进行初过滤，去除水中较粗颗粒杂质、污泥、胶体、悬浮物质等。 颗粒活性炭:吸附水中异味、异色、有机物、部分重金属等 碳棒活性炭:进一步去除氯、有机化合物、异色、异味、浊度等。RO 反渗透膜:孔径0.1纳米，清除水中细菌、病毒、重金属、等有机杂质。后置活性炭:调节出水的PH值、改善口感。
它采用的是主要是反渗透膜技术。它的工作原理是对水施加一定的压力，使水分子和离子态的矿物质元素通过反渗透膜，而溶解在水中的绝大部分无机盐（包括重金属）、有机物以及细菌、病毒等无法透过反渗透膜，从而使渗透过的纯净水和无法渗透过的浓缩水严格的分开；反渗透膜上的孔径只有0.0001微米，而病毒的直径一般有0.02-0.4微米，普通细菌的直径有0.4-1微米，所以你尽可以放心大胆的饮用纯水机里流出的清泉。
阴极保护与案例分析
标题：阴极保护基本原理[精华] 内容： 一、腐蚀电位或自然电位 每种金属浸在一定的介质中都有一定的电位，称之为该金属的腐蚀电位（自然电位）。腐蚀电位可表示金属失去电子的相对难易。腐蚀电位愈负愈容易失去电子，我们称失去电子的部位为阳极区，得到电子的部位为阴极区。阳极区由于失去电子（如，铁原子失去电子而变成铁离子溶入土壤）受到腐蚀而阴极区得到电子受到保护。 相对于饱和硫酸铜参比电极(CSE)，不同金属的在土壤中的腐蚀电位（V） 金属电位（CSE） 高纯镁 -1.75 镁合金(6%Al，3%Zn，0.15%Mn) -1.60 锌 -1.10 铝合金(5%Zn) -1.05 纯铝 -0.80 低碳钢(表面光亮) -0.50to-0.80 低碳钢(表面锈蚀) -0.20to-0.50 铸铁 -0.50 混凝土中的低碳钢 -0.20 铜 -0.20 在同一电解质中，不同的金属具有不同的腐蚀电位，如轮船船体是钢，推进器是青铜制成的，铜的电位比钢高，所以电子从船体流向青铜推进器，船体受到腐蚀，青铜器得到保护。钢管的本体金属和焊缝金属由于成分不一样，两者的腐蚀电位差有时可达0.275V，埋入地下后，电位低的部位遭受腐蚀。新旧管道连接后，由于新管道腐蚀电位低，旧管道电位高，电子从新管道流向旧管道，新管道首先腐蚀。同一种金属接触不同的电解质溶液（如土壤），或电解质的浓度、温度、气体压力、流速等条件不同，也会造成金属表面各点电位的不同。 二、参比电极 为了对各种金属的电极电位进行比较，必须有一个公共的参比电极。饱和硫酸铜参比电极电极，其电极电位具有良好的重复性和稳定性，构造简单，在阴极保护领域中得到广泛采用。不同参比电极之间的电位比较： 土壤中或浸水钢铁结构最小阴极保护电位（V） 被保护结构相对于不同参比电极的电位 饱和硫酸铜氯化银锌饱和甘汞 钢铁（土壤或水中） -0.85-0.75 0.25 -0.778 钢铁（硫酸盐还原菌）-0.95-0.85 0.15 -0.878 三、阴极保护 阴极保护的原理是给金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，使金属表面各点达到同一负电位，金属原子不容易失去电子而变成离子溶入溶液。有两种办法可以实现这一目的，即，牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。 1、牺牲阳极阴极保护是将电位更负的金属与被保护金属连接，并处于同一电解质中，使该金属上的电子转移到被保护金属上去，使整个被保护金属处于一个较负的相同的电位下。该方式简便易行，不需要外加电源，很少产生腐蚀干扰，广泛应用于保护小型（电流一般小于1安培）或处于低土壤电阻率环境下（土壤电阻率小于100欧姆.米）的金属结构。如，城市管网、小型储罐等。根据国内有关资料的报道，对于牺牲阳极的使用有很多失败的教训，认为牺牲阳极的使用寿命一般不会超过3年，最多5年。牺牲阳极阴极保护失败的主要原因是阳极表面生成一层不导电的硬壳，限制了阳极的电流输出。本人认为，
外加阴极保护原理
某轮，第二个特检周期修船时，发现舵叶烂穿，船体钢板水下部分表面凹坑状腐蚀，；舵叶底部烂损和舵球腐蚀 究其原因，是船体外加电流阴极保护装置使用不当和维护不良，左右两侧的辅助阳极损坏就是明证。调查发现，该装置的工作原理、操作方法、参数调节、日常维护等，船员知之甚少，因而也不重视，甚至船到了淡水水域也未及时停止该装置的工作。为此，本文介绍其工作原理和维护要点。 1船体外加电流阴极保护装置的原理 1.1电化学腐蚀 船体是钢结构。钢是铁与碳和其他元素组成的合金。其中，铁比其它元素更易失去电子，电位较高。 船体常年浸泡在海水中，而海水是强电解质。铁元素失去电子成为正极；铁元素失去的电子，经过海水这个电解质到达其他元素；其他元素获得电子成为负极。这样就形成了一个个微电池，但并不腐蚀钢铁。 关键在于海水中存在溶解氧。这些溶解氧在海水中呈负离子状态，必然与失去电子成为正极的铁结合生成氧化铁，这就是电化学腐蚀。 在船体与海水接触部位表面的化学腐蚀、海生物腐蚀、运动磨损腐蚀、杂散电流腐蚀等各种腐蚀中，电化学腐蚀最严重。 电化学腐最大特点是，仅腐蚀阳极区域，不腐蚀阴极区域。 1.2船体外加电流阴极保护装置工作原理 船体外加电流阴极保护装置，就是根据这一特点，在船体上安装辅助阳极，用船上装备的直流电源，对辅助阳极和船体施加外加保护电流并自动调节电流大小，使船体（浸水部分）、舵和推进器保持负电位（阴极化），大幅降低船体的电化学腐蚀。 外加电流阴极保护装置，主要由直流电源（恒电位仪）、辅助阳极、参比电极、阳极屏蔽层、舵和推进器轴的接地装置等组成。 （1）直流电源 直流电源，实际是一个高稳定性和高可靠性的整流器： ·由船上交流电网供电，输出16~24V直流电； ·使用恒电位仪，自动调整输出电流。 船体外加电流阴极保护装置需要的电流，受外界多种因素影响，变化很大。为了提高电源的可靠性和稳定性，直流电源使用全系列集成模块电路的“恒电位仪”。鉴于其在电源装置中的核心地位，船体外加电流阴极保护装置的直流电源也常称作“恒电位仪”。 （2）辅助阳极 安装在船壳水下舷外，左右各一组，与船体绝缘，与外加直流电源正极相连。 辅助阳极，要有足够大的输出电流密度，同时应具备溶解小、电阻小、极化（电极电位因电流流过而发生的变化）小等特性。 （3）参比电极 作用： ·测量被保护对象的实际电位； ·比较实测电位与设定保护电位，并提供给“恒电位仪”。 因此，要求参比电极是不极化的可逆电极，能长期保持性能稳定、准确、灵活和坚固。（4）阳极屏蔽层 船体外加电流阴极保护装置工作时辅助阳极电流很大，被保护对象的电位，靠近辅助阳极的相对较低，而远离辅助阳极的相对较高，致使全船阴极保护效果不均匀。 为使辅助阳极输出的电流均匀地分布于整个船体，在辅助阳极周围一定范围内涂刷绝缘性能
净水设备知识及工作原理
净水设备知识及工作原理 概述 根据水利部2004年农村人畜饮水现状调查结果显示，全国农村有近50%的人口存在人饮不安全。而且还有恶化的趋势，如果这一态势不能得到缓解或控制，提高人口生活质量、国民经济可持续发展将会成为一句空话，中国的改革开放，建设强大国家的脚步和进程也会因此而放慢。目前农村中主要的饮用水水源有地表水（江河水，湖水，库水，溪沟水）、地下水（井水）。由于新技术、新产品的研制和生产，人类生活的范围不断扩张，消费水平的提高，这就导致了对环境的污染，其中最直接的就是水（地表水、地下水）。下过农村的人都知道，原来农村的饮水就是井或在田边挖一个坑用石条把周边砌成圆形，利用渗透水就可以饮用，河里的水自己用明矾江水澄清已就可饮用。而人口增多和生活质量提高造成的环境污染使得这一美好的过去已不复存在。而由于水的污染造成的饮水不卫生导致的疾病的发病率以逐年增多。所以现在农村的饮水都必须经过特殊的处理方可饮用。下面就针对不同的原水采取的几种有效的水处理工艺及净化成套设备和相关注意事项向大家简单的介绍。
第一章生活饮用水卫生标准 中华人民共和国卫生部 2001年6月颁布的《生活饮用水卫生规范》 本标准适用于城乡供生活饮用的集中式给水（包括各单位自备的生活饮用水）和分散式给水。 水质标准和卫生要求 生活饮用水水质，不应超过下表规定的限量。 生活饮用水水质标准 项目标准 感官性状和一般化学指标 色 色度不超过15度，并不得呈现其他异 色 浑浊度不超过3度，特殊情况不超过5度 臭和味不得有异臭、异味肉眼可见物不得含有 ＰＨ 6.5～8.5 总硬度 (以碳酸钙计) 450 mg/L 铝0.2 mg/L 铁0.3 mg/L 锰0.1 mg/L 铜 1.0 mg/L 锌 1.0 mg/L 挥发酚类(以苯酚计)0.002 mg/L 阴离子合成洗涤剂0.3 mg/L
自举电路的应用
自举电路在电路设计中的应用 朱丽华 （福建信息职业技术学院福州， 350003） 摘要：在电路的设计中，常利用自举电容构成的自举电路来改善电路的某些性能指标，如利用自举提高射随器的输入阻抗、利用自举提高电路增益及扩大电路的动态范围等。本 文就自举电路的工作原理及典型应用作一介绍。 关键词：自举；自举电容；自举电路 在电路的设计中，常利用自举电容构成自举电路来改善电路的某些性能指标，如利用自举电路提高射随器的输入阻抗，利用自举电路提高放大器增益或扩大电路的动态范围等等。现就自举电路的工作原理及典型应用作一介绍。 一、自举电路的工作原理 自举电路的本质是利用电容两端电压瞬间不能突变的特点来改变电路中某一点的瞬时电位。图1是一射极跟随器电路，在偏置电路中加入电阻R3的目的在于提高输入电阻，因为输入电阻为 Ri = [R3+（R1//R2）]//[r be+(1+β)(R4//R L)] 只要将R3值取大，就可以使输入电阻增大。 但是R3取值是不能任意选大的，R3太大将使静态工作点偏离要求，因此，这种偏置方式虽然可以提高输入阻抗，但效能是有限的。 若在该电路中加一电容C3时（如图2所示），只要电容C3的容量足够大，则可认为B点的电压变化与输出端电压变化相同，R 两端的电压变化为-，此时流过R3的电流为 =（-）/ R 3=（-）/ R3 由于电路的跟随着变化而变化，即≈，所以流过R3的电流极小，说明R3此时对交流 呈现出极高的阻抗（比R3的实际阻值要大得多），这就使射极跟随器的输入阻抗得到极大提高。这种利用电容一端电位的提高来控制另一端电位的方法称为“自举”，所以称电容C3为自举电容。自举从本质上说是一种特殊形式的正反馈。 二、应用实例 1.利用自举电路提高射极跟随器的输入电阻 射随器具有输入阻抗高、输出阻抗低的特点，所以在电子线路中的应用是极为广泛的。图3是一典型射极跟随器电路，由于基极采用的是固定偏置电路，所以无法保证工点的稳定。如果将它改为如图4所示
阴极保护系统的运行与维护范本
操作规程编号：LX-FS-A64990 阴极保护系统的运行与维护范本 In The Daily Work Environment, The Operation Standards Are Restricted, And Relevant Personnel Are Required To Abide By The Corresponding Procedures And Codes Of Conduct, So That The Overall Behavior Can Reach The Specified Standards 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑
阴极保护系统的运行与维护范本 使用说明：本操作规程资料适用于日常工作环境中对既定操作标准、规范进行约束，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 (一) 阴极保护投入前的准备与验收 1. 阴极保护投入前对管道系统的检查 (1) 管道对地绝缘的检查 从阴极保护的原理介绍，已得知没有绝缘就没有保护。为了确保阴极保护的正常运行，在施加阴极保护电流前，必须确保管道的各项绝缘措施正确无误。应检查管道的绝缘法兰的绝缘性能是否正常，管道沿线布置的设施如阀门等应与土壤有良好的绝缘，管道与固定墩、跨越塔架、穿越套管处也应有正确有效的绝缘处理措施。管道在地下不应与其他金属构筑物有“短接”等故障。
笔记本风扇控制电路详解
笔记本风扇控制电路详解 如图3-5-1所示，是整个笔记本电脑CPU散热风扇基本控制系统示意图。它构成的几个要件有CPU内部温度传感器、主板温度控制芯片、主板电源管理芯片、CPU散热风扇供电线路和CPU散热风扇散热模组。整个系统的组成，最终还是为了实现CPU降温来服务的。现在分步来看。 电脑家园 1
图 3-5-1 典型CPU散热风扇控制模型 ■CPU内部温度传感器 集成在CPU芯片内部一个热敏二极管的电气特性会随着CPU内核的温度变化而变化。二极管传感器的变化信息，将通过CPU的两个引脚传递到主板上CPU底座附近温控芯片的两个引脚上去。 ■主板温度控制芯片 该温控芯片的主要职责就是将CPU内部温度传感器引脚传递来温度信息转换成符合SMBUS总线规范的数字信息，并最终传递给主板上的电源管理芯片。不仅如此，当CPU温度升高到CPU规格限定值时，温控芯片通常能够直接去控制系统电源部分，关闭整个主机电源，避免CPU和其他相关模块因温度过高而损坏。如图3-5-2所示，典型CPU温控芯片主板视图。 图 3-5-2 典型温控芯片视图 电脑家园 2
■主板电源管理芯片 电源管理芯片通过温控芯片侦测到CPU温度信息，并通过EC BIOS内部CPU温度控制列表，发出相应的控制信号，来控制CPU散热风扇工作电压进而实现风扇转速的调节。下图3-5-3所列，为典型笔记本电脑机型CPU散热风扇转速控制信息清单。 图 3-5-3 典型风扇转速控制清单 电脑家园 3
■ CPU散热风扇散热模组及其供电线路 CPU散热风扇散热模组自身运转与否及其转速高低，最终还是由加在风扇引脚上面电压的高低决定。普通可调节CPU散热风扇都是3PIN的，它们分别是电源、转速控制和接地脚。当CPU散热风扇电源脚工作电压被电源管理芯片发出来的控制信号关闭后，风扇将停止运转。在CPU散热风扇工作电压开启的情况下，可以通过连接到电源管理芯片上的转速控制脚来实现风扇的转速调节。该引脚信号是一个矩形方波，EC通过调节方波电压信号的占空比，来实现CPU散热风扇工作的电压差。不同占空比的控制信号可以实现CPU散热风扇的低、中及高速运转。https://www.wendangku.net/doc/c79598862.html, 如图3-5-4所示，典型笔记本电脑CPU散热风扇散热模组温控及供电线路原理图。 电脑家园 4
净水器文章
净水器工作原理及介绍 -----浙江爱迪曼水科技有限公司 一、为什么要买净水器 一句话：改善自来水，可以生饮；替代桶装水，更便宜、更卫生。 目前我国各地的水质都存在一些安全隐患,工业的发展使我们现在的生活用水都得不到保障。如北方地区普遍水质较硬，尤其是我所生活的山西省，易致结石病等影响人体健康；南方地区普遍重金属超标，对人的肝、胆、肾等造成危害。爱迪曼净水器可针对不同地区，进行针对性的净化，使饮用水的各项指标符合健康要求。 目前家庭饮用水主要来源有：自来水烧开；桶装水接饮水机；直接购买瓶装水用于日常生活等。分别分析净水器相对各种方法的优越性。 1、自来水烧开后，依然无法去除水垢、重金属、挥发性物质及细菌尸体等污染。 自来水经氯气消毒后，可以杀灭病毒、细菌，但无法去除水垢、重金属、挥发性物质等，而且病毒和细菌的尸体也依然存在，并且经氯气杀毒后，会有余氯存在于水中。自来水经管道长途运送后，易受二次污染，铁锈、泥沙、细菌等会再次对自来水的水质造成影响，特别是对于高层住宅来说，因为要进行二次加压，所以楼顶一般都有水箱，这种水箱会使入户的自来水被泥沙、铁锈、细菌等污染。所以自来水基本都会选择烧开了再喝，但烧开只能解决细菌问题，无法解决泥沙、铁锈、水垢、重金属、挥发性物质和细菌尸体等问题，所以只是烧开，饮用水的水质不会得到根本改善。 2、桶装水接饮水机，成本高、有效期短、更易受二次污染。 桶装水一桶约为七~十元不等，成本较高，而且这种水多数都是用大型净水器或者纯水机加工的自来水，很少有天然井水面市。同时桶装水存放时间短，易变质，与饮水机连接使用后处于开放状态，会被空气中的污染物污染，因此不是理想的饮用水解决方案。 3、瓶装水成本极高，不适合家庭日常使用。 瓶装水被少数富贵家庭列为日常用水，但这种方法成本太高，且效果未必如净水器。 4、使用净水器，可有效过滤各类污染物质，达到生饮标准，且成本相对较低。 净水器是纯物理的过滤方法，可以有效的去除各类污染物，如细菌、余氯、重金属、水垢（钙镁等）、挥发性物质、铁锈、泥沙等，且成本相对桶装水来说要低很多，出水口感好，可以直接饮用，无需烧开，所以是家庭最理想的饮用水解决方案。 二、净水器是如何工作的 超滤膜和活性炭是净水器的根本。 净水器的发展经历过许多阶段，这其中有物理方法，也有化学方法。但发展到当今，家用的净水设备，基本上都使用了同一种原理：超滤膜过滤技术。这种技术就是使用孔径达到微米极的过滤膜，来把大于这种孔径的杂质过滤掉，以实现水的净化。这种技术是目前家用净水技术中效果和成本最好的技术。超滤膜的孔径最小可达到1纳米（即0.001微米，孔径如果再小，小于1纳米，就是反渗透膜了，那就是用来制造纯净水了，即除了水分子，再不含任何其他物质），而几乎所有细菌都大于100纳米（0.1微米），因此超滤膜完全可以过滤掉细菌，并且连尸体都不会留下，而钙、镁、钾等有益矿物质直径小于10纳米，又正好可以通过超滤膜。这样水中含有适量有益矿物质的水才是健康的水，所以目前无论是国内外，几乎所有净水厂家都使用超滤膜来生产家用净水器（记住不是纯水机，纯水机是用的反渗透技术）。 超滤膜是用什么制造的呢？主要是化学合成物，常用的有PVC膜、PAN膜、PVDF膜等多种。PVC膜就是大家所熟悉的塑料薄膜了，这种膜目前在国内净水器中应用比较广泛，是一种较成熟的技术，但PVC材料本身有异味（这个闻闻就知道了），应用在净水器上会使过滤出来的水口感较差，且加热后无法去除，解决办法只有一个，就是在PVC膜后加活性炭来吸附异味，增加口感。而PAN膜和PVDF 膜等本身无异味，相对于PVC膜来说要更为理想一些。 如果说超滤膜起到了过滤细菌、铁锈、泥沙等大分子物质的作用，那么活性炭就是用来吸附重金属、余氯、挥发性有机物等污染物的法宝了。活性炭一般人应该都有认识，这种炭是用椰壳等植物烧结而成，孔隙大、吸附性极强，现在家庭装修后都选择用活性炭来吸附装修后的异味和挥发性毒物。而且活性炭
自举电路
自举电路 编辑词条 自举电路也叫升压电路，利用自举升压二极管,自举升压电容等电子元件，使电容放电电压和电源电压叠加，从而使电压升高．有的电路升高的电压能达到数倍电源电压。 编辑本段原理 举个简单的例子：有一个12V的电路，电路中有一个场效应管需要15V的驱动电压，这个电压怎么弄出来？就是用自举。通常用一个电容和一个二极管，电容存储电压，二极管防止电流倒灌，频率较高的时候，自举电路的电压就是电路输入的电压加上电容上的电压，起到升压的作用。 自举电路只是在实践中定的名称，在理论上没有这个概念。自举电路主要是在甲乙类单电源互补对称电路中使用较为普遍。甲乙类单电源互补对称电路在理论上可以使输出电压Vo达到Vcc的一半，但在实际的测试中，输出电压远达不到Vcc的一半。其中重要的原因就需要一个高于Vcc的电压。所以采用自举电路来升压。 常用自举电路（摘自fairchild，使用说明书AN-6076《供高电压栅极驱动 器IC 使用的自举电路的设计和使用准则》） 编辑本段P 沟道高端栅极驱动器 直接式驱动器：适用于最大输入电压小于器件的栅- 源极击穿电压。 开放式收集器：方法简单，但是不适用于直接驱动高速电路中的MOSFET。 电平转换驱动器：适用于高速应用，能够与常见PWM 控制器无缝式工作。编辑本段N 沟道高端栅极驱动器 直接式驱动器：MOSFET最简单的高端应用，由PWM 控制器或以地为基准的驱动器直接驱动，但它必须满足下面两个条件： VCC 阴极保护系统的运行与维护 (一) 阴极保护投入前的准备与验收 1. 阴极保护投入前对管道系统的检查 (1) 管道对地绝缘的检查 从阴极保护的原理介绍，已得知没有绝缘就没有保护。为了确保阴极保护的正常运行，在施加阴极保护电流前，必须确保管道的各项绝缘措施正确无误。应检查管道的绝缘法兰的绝缘性能是否正常，管道沿线布置的设施如阀门等应与土壤有良好的绝缘，管道与固定墩、跨越塔架、穿越套管处也应有正确有效的绝缘处理措施。管道在地下不应与其他金属构筑物有“短接”等故障。 管道表面防腐层应无漏敷点，所有施工时期引起的缺陷与损伤，均应在施工验收时使用音频信号检漏仪检测，修补后回填。 (2) 管道导电性检查 对被保护管道应具有连续的导电性能。 2. 对阴极保护施工质量的验收 (1) 对阴极保护间内所有电气设备的安装是否符合《电气设备安装规程》的要求，各种接地设施是否完成并符合要求与图纸设计一致。 (2) 对阴极保护的站外设置的选材、施工是否与设计一致。对通电点、测试桩、阳极地床、阳极引线的施工与连接严格符合规范。 (3) 图纸、设计资料齐全完备。 (二) 阴极保护投入运行 (1) 组织人员测定全线管道自然电位、土壤电阻率、各站阳极地 床接地电阻。同时对管道环境有一个比较详尽的了解，这些资料均需分别记录整理，存档备用。 (2) 阴极保护站投入运行按照直流电源(整流器、恒电位仪、蓄电池等)操作程序给管道送电，使电位保持在-1.30V左右，待管道阴极极化一段时间(4h以上)开始测试直流电源输出电流、电压、通电点电位、管道沿线保护电位、保护距离等。然后根据所测保护电位，调整通电点电位至规定值，继续给管道送电使其完全极化(通常在24h以上)。再重复第一次测试工作，并做好记录。若个别管段保护电位过低，则需再适当调节通电点电位至满足全线阴极保护电位指标为止。 (3) 保护电位的控制各站通电点电位的控制数值，应能保证相邻两站间的管段保护电位达到-O.85V，同时，各站通电点最负电位不允许超过规定数值。调节通电点电位时，管道上相邻阴极保护站间加强联系，保证各站通电点电位均衡。 (4) 当管道全线达到最小阴极保护电位指标后，投运操作完毕。各阴极保护站进入正常连续工作阶段。 (三) 阴极保护站的日常管理 工业发达国家的阴极保护站大多数已无人值守，由控制中心遥测、遥控，几乎所有的站都是先由人工调整好，再自动恒定电位。阴极站每一个月派人去检查维护一次。 长输管道阴极保护系统的人工检测是很费人力的。其难易与管道设施所经过的地区有关。美国HARC0公司发展并完善了管线的航空监视体系，能自动监视和记录阴极保护系统的数据。此系统成功的关 热分析法 摘要： 热分析技术能快速准确地测定物质的晶型转变、熔融、升华、吸附、脱水、分解等变化，对无机、有机及高分子材料的物理及化学性能方面，是重要的测试手段。热分析技术在物理、化学、化工、冶金、地质、建材、燃料、轻纺、食品、生物等领域得到广泛应用。 关键词：热分析法测定高分子材料应用 一、热分析的起源及发展 ?大约公元前五万年前，人类学会使用火； ?公元前2500年，古埃及人留下了带有火与天平的壁画； ?公元前332-330年，古埃及人提炼金时，学会了热重分析方法； ?14世纪时，欧洲人将热重法原理应用于黄金的冶炼； ?1780年，英国人Higgins研究石灰黏结剂和生石灰第一次用天平测量了试样受 热时重量变化； ?1786年，Wedgwood测得粘土加热到暗红时（500-600℃）的失重曲线； ?1899年英国Roberts-Austen第一次使用了差示热电偶和参比物，大大提高了测 定的灵敏度。正式发明了差热分析（DTA）技术； ?1905年，德国人Tammann于在《应用与无机化学学报》发表的论文中首次提出 “热分析”术语，后来法国人也研究了热天平技术； ?1915年日本东北大学本多光太郎，在分析天平的基础上研制了“热天平”即热 重法（TG）； ?1964年美国瓦特逊（Watson）和奥尼尔（O’Neill）在DTA技术的基础上发 明了差示扫描量热法（DSC），美国P－E公司最先生产了差示扫描量热仪，为 热分析热量的定量作出了贡献； ?1965年英国麦肯才（Mackinzie）和瑞德弗(Redfern)等人发起，在苏格兰亚伯 丁召开了第一次国际热分析大会，并成立了国际热分析协会。 二、热分析法原理 阴极保护基本原理 一、腐蚀电位或自然电位 每种金属浸在一定的介质中都有一定的电位，称之为该金属的腐蚀电位（自然电位）。腐蚀电位可表示金属失去电子的相对难易。腐蚀电位愈负愈容易失去电子，我们称失去电子的部位为阳极区，得到电子的部位为阴极区。阳极区由于失去电子（如，铁原子失去电子而变成铁离子溶入土壤）受到腐蚀而阴极区得到电子受到保护。相对于饱和硫酸铜参比电极(CSE)，不同金属的在土壤中的腐蚀电位（V） 金属电位（CSE） 高纯镁 -1.75 镁合金(6%Al，3%Zn，0.15%Mn) -1.60 锌 -1.10 铝合金(5%Zn) -1.05 纯铝 -0.80 低碳钢(表面光亮) -0.50to-0.80 低碳钢(表面锈蚀) -0.20to-0.50 铸铁 -0.50 混凝土中的低碳钢 -0.20 铜 -0.20 在同一电解质中，不同的金属具有不同的腐蚀电位，如轮船船体是钢，推进器是青铜制成的，铜的电位比钢高，所以电子从船体流向青铜推进器，船体受到腐蚀，青铜器得到保护。钢管的本体金属和焊缝金属由于成分不一样，两者的腐蚀电位差有时可达0.275V，埋入地下后，电位低的部位遭受腐蚀。新旧管道连接后，由于新管道腐蚀电位低，旧管道电位高，电子从新管道流向旧管道，新管道首先腐蚀。同一种金属接触不同的电解质溶液（如土壤），或电解质的浓度、温度、气体压力、流速等条件不同，也会造成金属表面各点电位的不同。 二、参比电极 为了对各种金属的电极电位进行比较，必须有一个公共的参比电极。饱和硫酸铜参比电极，其电极电位具有良好的重复性和稳定性，构造简单，在阴极保护领域中得到广泛采用。不同参比电极之间的电位比较： 土壤中或浸水钢铁结构最小阴极保护电位（V） 被保护结构相对于不同参比电极的电位 饱和硫酸铜氯化银锌饱和甘汞 钢铁（土壤或水中） -0.85 -0.75 0.25 -0.778 钢铁（硫酸盐还原菌） -0.95 -0.85 0.15 -0.878 三、阴极保护 阴极保护的原理是给金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，使金属表面各点达到同一负电位，金属原子不容易失去电子而变成离子溶入溶液。有两种办法可以实现这一目的，即，牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。 1、牺牲阳极阴极保护是将电位更负的金属与被保护金属连接，并处于同一电解质中，使该金属上的电子转移到被保护金属上去，使整个被保护金属处于一个较 ＊AC风扇工作原理：AC风扇与DC风扇的区别。前者电源为交流，电源电压会正负交变，不像DC风扇电源电压固定，必须依赖电路控制，使两组线圈轮流工作才能产生不同磁场。AC风扇因电源频率固定，所以硅钢片产生的磁极变化速度，由电源频率决定，频愈高磁场切换速度愈快，理论上转速会愈快，就像直流风扇极数愈多转速愈快的原理一样。不过，频率也不能太快，太快将造成启动困难 ＊DC风扇工作原理：导体通过电流，周围会产生磁场，若将此导体置于另一固定磁场中，则将产生吸力或斥力，造成物体移动。在直流风扇的扇叶内部，附着一事先充有磁性之橡胶磁铁。环绕着硅钢片，轴心部份缠绕两组线圈，并使用霍尔感应组件作为同步侦测装置，控制一组电路，该电路使缠绕轴心的两组线圈轮流工作。硅钢片产生不同磁极，此磁极与橡胶磁铁产生吸斥力。当吸斥力大于风扇的静摩擦力时，扇叶自然转动。由于霍尔感应组件提供同步信号，扇叶因此得以持续运转。 ＊双滚珠轴承：成熟高端产品，从工艺、高精度和高品质控制等方面为产品提供可靠保障。＊含油轴承：适用于产品市场生命周期不长，运行环境不苛刻之产品，以期降低成本。工艺、精度和品质控制方面确保产品品质。 ＊如何选用合适的风扇最主要是能有足够的风量以达到所需之散热效果，考虑因素有：风量、风压、电流、电压、转速、寿命、无异音等。 一、如何测量噪音值 SUNON风扇的噪音是在背景噪音低于15 dBA无回响室中所测量。待测风扇在自由空气中运转，距入风口一米 处置一噪音计。 音压级(Sound Pressure Level)依背景因素而定，与音能级(Sound Power Level)由下列公式表示之： SPL = 20㏒ P／Pref及SWL = 10㏒ W／Wref 其中, ?P = 音压 ?Pref = 基准音压 ?W = 音源的噪音能量 ?Wref = 音源的噪音能量 风扇的噪音值通常以音压级(SPL)之倍频带绘出。分贝(dBA)的改变所形成的效应，如下列征兆所示： ? 3 dBA 几乎没有感觉 ? 5 dBA 感觉出来 ?10 dBA 感觉两倍大声响 噪音程度： ?0 ~ 20 dBA 很微弱 ?20 ~ 40 dBA 微弱 ?40 ~ 60 dBA 中度 ?60 ~ 80 dBA 大声 ?80 ~ 100 dBA 很大声 ?100 ~ 140 dBA 震耳欲聋 二、如何达成低噪音 下列准则提供风扇使用者最佳方法，以降低噪音至最小： 1.系统阻抗(System Impedance) 一个机壳的入风口与出风口之间范围占全部系统阻抗的60%至80%，另外气流愈大，噪音相对愈高。 系统阻抗愈高，冷却所需的气流愈大，因此为了将噪音降至最小，系统阻抗必须减至最低程度。 2.气流扰乱 沿着气流路径所遇到的阻碍而造成的扰流会产生噪音。因此任何阻碍，特别在关键的入风口与出风口范围，必须避免，以降低噪音。 3.风扇转速与尺寸 由于高转速风扇比低转速风扇产生较大的噪音，因此应尽可能尝试及选用低转速风扇。而一个尺寸较大、转速较低的风扇，通常比小尺寸、高转速的风扇，在输送相同风量时安静。 4.温度升高 一个系统内，冷却所需的风量与允许的温升成反比。允许温升稍微提高，即可大量减少所需的风量。 因此，如果对强加之允许温升的限制略微放松一些，所需风量将可降低，噪音亦可降低。阴极保护系统的运行与维护.docx
热分析法讲解学习
阴极保护基本原理
风扇工作原理