一用一备恒电位仪是阴极保护系统中的关键设备，通过冗余设计确保防腐保护的连续性，其工作原理及作用如下：

一、工作原理

1. 恒电位仪核心功能

恒电位仪通过闭环控制系统维持被保护金属结构（如管道、储罐）的电位稳定在设定值（通常为-0.85V至-1.2V vs. Cu/CuSO₄参比电极），防止腐蚀。其工作原理基于以下步骤：

· 电位监测：参比电极实时测量被保护结构的电位，反馈至恒电位仪。

· 比较放大：将测量电位与设定值比较，误差信号经放大后驱动输出调整。

· 输出调节：通过调整输出电流或电压，使被保护结构电位回归设定值。

2. 一用一备冗余设计

· 主备机切换机制：

· 正常运行：主机工作，备用机处于待机状态，实时同步主机参数（如输出电流、电位设定值）。

· 故障切换：当主机出现故障（如过流、过压、参比断线等），备用机在≤1秒内自动接管，确保保护不中断。

· 同步校准：主备机定期交换数据，切换时电位波动≤5mV，避免保护中断导致的腐蚀加速。

· 互锁保护：防止主备机同时启动，确保故障时无缝切换。

3. 控制模式

· 恒电位模式：优先维持电位稳定，适用于大多数埋地管道、储罐等场景。

· 恒电流模式：当参比电极失效时，自动切换至恒电流模式，按预设电流输出，避免保护完全失效。

二、核心作用

1. 防腐保护

· 主动防腐：通过施加阴极电流，使金属结构电位负移，抑制氧化反应（腐蚀），延长设备寿命。

· 均匀保护：适应不同土壤电阻率或介质环境（如沙漠、冻土、高盐渍土），确保保护效果一致。

· 案例：中俄东线天然气管道采用深井阳极+一用一备恒电位仪，保护距离提升3倍，年腐蚀速率降至0.003mm。

2. 高可靠性保障

· 24小时不间断运行：主备机切换机制确保系统无单点故障，满足长输管道、海洋平台等严苛场景需求。

· 故障自诊断：实时监测输出参数，故障时自动报警并记录数据，便于快速定位问题。

· 案例：国家管网长输管道采用该设计，故障率降低80%，维护成本显著下降。

3. 智能化管理

· 远程监控：通过RS-485、GPRS或光纤接口接入上位机软件，实现参数远程调整、历史数据查询及报警提示。

· 同步断电测试：支持手动/远程控制断电测试（如通12秒、断3秒），评估阴极保护效果，优化输出参数。

· 案例：某LNG储罐底部采用该设备后，通过远程监控实现无人值守，年运行成本降低50%。

4. 环境适应性

· 宽温设计：常规机型适应-20℃至+55℃，工业级机型可耐受-40℃至+70℃，满足极端气候条件。

· 防护等级：户外机型达IP65及以上，防尘防水，搭配防护箱可抵御雨水、沙尘侵袭。

· 案例：北极液化天然气项目采用工业级机型，在-40℃环境下稳定运行3年无故障。

三、应用场景

1. 长输管道：如中俄东线、西气东输等，需覆盖数百公里范围，一用一备设计确保保护连续性。

2. 海洋平台：海水腐蚀性强，设备需具备高防护等级和冗余能力。

3. 储罐底部：LNG、原油储罐底部易发生腐蚀，需精确控制电位防止泄漏。

4. 城市地下管网：市政燃气、供水管道需长期稳定保护，减少维修中断风险。

1. 防止灰尘积累。

2. 避免腐蚀性气体。