一、系统组成与冗余设计

1.

双机配置

该系统由两台恒电位仪组成（主机与备机），采用“一用一备”冗余设计。主机运行时，备机处于待命状态，实时监测主机状态。当主机出现故障（如输出异常、过热、短路）或无法维持设定电位时，备机自动切换投入运行，确保阴极保护系统不间断。

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3.

核心部件

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1. 电源：提供稳定的直流电能，支持50A输出电流和50V输出电压，满足大功率阴极保护需求。

2. 电位控制器：包含比较放大器、移相触发器等模块，实现电位监测、信号比较与反馈调节。

3. 电极系统：

1. 工作电极：与被保护金属结构（如埋地管道）连接，接收极化电流。

2. 参比电极：提供稳定的电位参考点（如Cu/CuSO₄电极），实时监测通电点电位。

3. 辅助电极：与工作电极形成电流回路，通常为高硅铸铁或铂钌合金阳极。

二、负反馈控制原理

1.

电位测量与信号采集

参比电极持续测量被保护物的电位，将电位值转换为电信号（取样信号），传输至电位控制器。

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3.

信号比较与误差计算

取样信号与预设的控制电位（如-1.20V vs. Cu/CuSO₄）进行比较。若存在电位差（误差信号），表明当前电位偏离设定值。

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反馈调节与输出调整

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1. 比较放大器：将误差信号放大，输出与电位差成正比的调节信号。

2. 移相触发器：根据调节信号调整触发脉冲的相位，控制可控硅的导通角，从而改变输出电压和电流。

3. 极化电流调节：通过调整输出电流，改变被保护物的电位，直至取样信号与控制信号相等，电位恢复至设定值。

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恒电位保持

系统持续监测电位变化，通过闭环反馈机制动态调整输出，确保电位恒定在设定范围内（误差≤±5mV）。

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三、自动切换与保护机制

1. 故障检测与切换逻辑

1. 自动切换装置实时监测主机的输出电流、电压及设备状态信号。

2. 当主机出现故障或电位偏离设定值超过阈值时，切换装置立即启动备机，并发出报警信号（如声光报警、远程通知）。

3. 切换时间通常≤1秒，确保保护连续性。

2. 过载与过电位保护

1. 限流功能：设定最大输出电流（如50A），防止阳极过载或电缆过热。

2. 过电位报警：当实际电位低于设定报警值时，设备停止输出并报警，避免保护过度或设备损坏。

四、技术参数与性能优势

1. 关键指标

1. 输出电流：50A（恒电流控制精度≤±1%）

2. 输出电压：50V

3. 恒电位精度：±5mV

4. 交流输入：220V±10%，50Hz±5%

5. 冷却方式：风冷

6. 防护等级：IP42（防尘防水）

7. 工作环境：-20℃~+55℃，相对湿度15%~90%

2. 优势分析

1. 高可靠性：冗余设计消除单点故障风险，适用于石油、天然气管道等关键设施。

2. 精确控制：数字控制技术实现电位/电流的高精度调节，有效防止金属腐蚀。

3. 智能管理：支持RS-485 MODBUS通讯，可远程监控参数、调整设置，提升运维效率。

4. 环境适应性：宽温宽湿设计，适应恶劣工况（如高湿度、强腐蚀性气体）。

五、应用场景

该设备广泛应用于：

· 长输埋地管道：防止土壤腐蚀，延长管道寿命。

· 大型储罐区：保护罐底板免受地下水腐蚀。

· 发电厂接地网：降低接地电阻，防止电化学腐蚀。

· 海洋平台：抵御海水侵蚀，保障结构安全。