產(chǎn)品詳情
一、系統(tǒng)概述與核心目標(biāo)
海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)導(dǎo)管架長(zhǎng)期處于海水、潮汐、浪濺等強(qiáng)腐蝕環(huán)境中，CPMS 系統(tǒng)通過(guò)電化學(xué)保護(hù)原理（犧牲陽(yáng)極或外加電流）與智能監(jiān)測(cè)技術(shù)結(jié)合，實(shí)時(shí)監(jiān)控導(dǎo)管架的陰極保護(hù)狀態(tài)，確保其電位維持在有效保護(hù)范圍內(nèi)（通常為 - 0.85V 至 - 1.5V vs. 飽和硫酸銅參比電極），從而抑制金屬腐蝕，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)壽命。
二、系統(tǒng)組成與關(guān)鍵部件
陰極保護(hù)執(zhí)行單元
輔助陽(yáng)極：采用鈦基鍍鉑或混合金屬氧化物（MMO）電極，耐海水腐蝕，可長(zhǎng)期輸出穩(wěn)定電流；
直流電源：智能恒電位儀，根據(jù)參比電極反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)節(jié)輸出電壓（0-30V）和電流（0-100A），確保電位精準(zhǔn)控制。
材料：常用鋁合金陽(yáng)極（如 Al-Zn-In 系），電流效率高（≥85%）、單位重量發(fā)電量約為鋅陽(yáng)極的 3 倍，適合深海環(huán)境；鋅合金陽(yáng)極則用于淺水區(qū)，電位穩(wěn)定（-1.05V 左右）。
安裝：焊接于導(dǎo)管架全浸區(qū)、浪濺區(qū)等腐蝕嚴(yán)重部位，按保護(hù)面積計(jì)算陽(yáng)極數(shù)量（通常每平方米需 0.5-1kg 陽(yáng)極）。
犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)：
外加電流系統(tǒng)（ICCP）：
監(jiān)測(cè)與傳感單元
集成電位、電流、溫度、濕度傳感器，自動(dòng)采集保護(hù)參數(shù)（如極化電位、保護(hù)電流密度）；
支持?jǐn)嚯姕y(cè)試（ON/OFF 電位），消除 IR 降影響，精準(zhǔn)評(píng)估保護(hù)效果。
類型：高純鋅參比電極（海水環(huán)境電位 - 1.05V）、Ag/AgCl 參比電極（精度高，適用于長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)），或復(fù)合參比電極（抗污損、耐高壓）；
布置：在導(dǎo)管架不同水深區(qū)域（水面下、泥面附近）埋設(shè)，實(shí)時(shí)采集結(jié)構(gòu)電位。
參比電極：
智能測(cè)試樁與傳感器：
數(shù)據(jù)采集與傳輸單元
智能終端：CPMS 監(jiān)測(cè)儀，內(nèi)置 MCU 和存儲(chǔ)模塊，按設(shè)定頻率（如 1 次 / 10 分鐘）采集數(shù)據(jù)；
無(wú)線遠(yuǎn)傳模塊：采用 4G、NB-IoT 或衛(wèi)星通信（深海無(wú)信號(hào)區(qū)域），將數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)程服務(wù)器，支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳和加密傳輸。
中央監(jiān)控平臺(tái)
軟件系統(tǒng)：具備數(shù)據(jù)可視化（實(shí)時(shí)曲線、歷史趨勢(shì)）、報(bào)警閾值設(shè)定（如電位偏離保護(hù)范圍、陽(yáng)極消耗超 80%）、報(bào)表生成功能；
分析功能：通過(guò) AI 算法預(yù)測(cè)陽(yáng)極壽命、腐蝕速率，生成維護(hù)建議。
三、系統(tǒng)工作流程
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：參比電極持續(xù)測(cè)量導(dǎo)管架電位，測(cè)試樁采集電流、環(huán)境參數(shù)；
數(shù)據(jù)處理：CPMS 監(jiān)測(cè)儀對(duì)原始數(shù)據(jù)濾波、校準(zhǔn)（消除海水電阻、溫度影響），計(jì)算極化電位；
智能控制：若電位偏離保護(hù)范圍，恒電位儀自動(dòng)調(diào)整外加電流輸出（ICCP 系統(tǒng)），或觸發(fā)陽(yáng)極更換預(yù)警（犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)）；
遠(yuǎn)程傳輸與報(bào)警：異常數(shù)據(jù)（如電位正向偏移＞50mV）實(shí)時(shí)推送至監(jiān)控平臺(tái)，通過(guò)短信、郵件通知運(yùn)維人員。
四、深水環(huán)境下的技術(shù)挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)
挑戰(zhàn)點(diǎn)
應(yīng)對(duì)措施
高壓、高鹽腐蝕環(huán)境 參比電極采用耐壓外殼（承壓≥10MPa），陽(yáng)極表面涂覆防污損涂層（如環(huán)氧鋅基）
信號(hào)傳輸衰減 采用低功耗 LoRa 無(wú)線中繼器，或海底光纜直連，確保數(shù)據(jù)傳輸率≥99%
陽(yáng)極壽命與維護(hù)難度 優(yōu)化陽(yáng)極布置密度（深海區(qū)增加 20% 陽(yáng)極數(shù)量），采用可更換式陽(yáng)極支架設(shè)計(jì)
生物污損影響 參比電極表面鍍防污損涂層（如含氧化亞銅），定期水下機(jī)器人（ROV）清洗
五、維護(hù)與校準(zhǔn)要點(diǎn)
定期檢測(cè)：
每年通過(guò) ROV 水下檢查陽(yáng)極消耗情況（剩余厚度＜30% 時(shí)更換）；
校準(zhǔn)參比電極（與標(biāo)準(zhǔn)電極比對(duì)，誤差＞10mV 時(shí)更換）。
數(shù)據(jù)校準(zhǔn)：
每季度進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)電位標(biāo)定，修正因海水鹽度、溫度變化導(dǎo)致的測(cè)量偏差；
對(duì)比斷電電位與 ON 電位，計(jì)算 IR 降（＞100mV 時(shí)優(yōu)化陽(yáng)極布局）。
應(yīng)急方案：
備用電源（太陽(yáng)能 + 鋰電池）確保斷電時(shí)監(jiān)測(cè)不中斷；
雙通信鏈路（4G + 衛(wèi)星）防止數(shù)據(jù)傳輸中斷。
六、典型應(yīng)用案例
某海上風(fēng)電項(xiàng)目（水深 50 米）采用 CPMS 系統(tǒng)，布置 Al-Zn-In 陽(yáng)極（單個(gè)重量 50kg，共 80 個(gè)），搭配 Ag/AgCl 參比電極（3 個(gè)深度點(diǎn)位），通過(guò) 4G 網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至陸基監(jiān)控中心。運(yùn)行 3 年后監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示：導(dǎo)管架電位穩(wěn)定在 - 0.95V~-1.2V，陽(yáng)極平均消耗率 15%，較傳統(tǒng)人工監(jiān)測(cè)方案維護(hù)成本降低 40%，腐蝕速率控制在 0.01mm / 年以下。
七、發(fā)展趨勢(shì)
智能化升級(jí)：集成 AI 算法預(yù)測(cè)腐蝕趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn) “預(yù)測(cè)性維護(hù)”；
低功耗設(shè)計(jì)：采用能量收集技術(shù)（波浪能、溫差能）為監(jiān)測(cè)設(shè)備供電；
一體化集成：與風(fēng)機(jī) SCADA 系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)全生命周期健康管理。
