一種太陽能橋梁鋼結構保護器的製作方法

2023-05-17 04:30:46

專利名稱：一種太陽能橋梁鋼結構保護器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種太陽能橋梁鋼結構保護器，屬於電化學保護技術領域。
背景技術：
調查發現，鋼結構或者鋼筋混凝土橋梁最常見、最具破壞性和損失最大的問題之 一是各種鋼結構過早腐蝕破壞，主要原因是鋼結構受到大氣，水，土壤的電化學腐蝕。鋼鐵 材料的腐蝕老化，導致結構性能劣化、承載力下降、耐久性能降低，嚴重影響橋梁正常功能 的發揮，縮短橋梁的使用壽命，甚至危及橋梁的安全，維修重建費用巨大。陰極保護在土壤 和水中應用，至今已超過150年，防腐蝕效果早已為大量的工程實踐所充分驗證。對混凝土 中的鋼筋實施陰極保護，至今約50年。1973年，美國加利福尼亞州聖克拉蒙市以東的內華 搭山區50號公路的Sly橋的橋面板首次應用陰極保護，獲得成功。之後，發達國家開展了 大量的鋼筋混凝土結構陰極保護研究和應用。南京水利科學研究院在2007年全國大型橋梁和水工結構防腐蝕技術研討會的文 章《國外橋梁鋼筋混凝土結構的陰極保護》介紹和分析了國外鋼筋混凝土大橋的陰極保護 情況。金屬的腐蝕是因為表面失去電子，為防止金屬腐蝕，可實施陰極保護。陰極保護是 在金屬表面施加持續足夠的陰極電流，使其陰極極化以減小或防止腐蝕的一種電化學保護 技術。陰極保護有兩種方式。一是犧牲陽極陰極保護，是在被保護的金屬上連接一種電極 電位更負的金屬或合金(稱為犧牲陽極)，通過犧牲陽極的自我溶解和消耗，使被保護金屬 得到陰極電流。二是外加電流陰極保護的方法，大多利用了工業電網電源，經過整流提供電 流實施陰極保護。
發明內容為了克服利用工業電網電源經過整流供給直流電實施陰極保護的缺點，本實用新 型提供一種太陽能橋梁鋼結構保護器。該保護器利用太陽能量發電供給橋梁鋼結構陰極保 護，實現橋梁鋼結構減小腐蝕，達到延長橋梁使用壽命的目的。本實用新型採用的技術方案是一種太陽能橋梁鋼結構保護器，它主要包括一個 太陽能電池板、一個太陽能變換器和一個蓄電池，並互相成電氣連接。所述太陽能變換器包 括一個電源控制器和一個恆電位控制器，並互相成電氣連接；電源控制器電氣連接蓄電池， 恆電位控制器電氣連接參考電極、陽極和陰極。所述恆電位控制器採用參考電極電纜電氣連接參考電極，恆電位控制器的正極採 用陽極電纜電氣連接陽極，恆電位控制器的負極採用陰極電纜電氣連接陰極。所述陰極採用橋梁鋼結構，陽極採用高矽鑄鐵塊，參考電極採用飽和銅/硫酸銅 電極。上述的太陽能橋梁鋼結構保護器在被保護的橋梁附近設有太陽能電池板，並且配 有太陽能電源控制器、儲存太陽能電能的蓄電池，和使用太陽能電能電源供給陰極保護系統工作的恆電位控制器。 (一)太陽能電池板太陽能電池板是太陽能發電系統中的核心部分，也是太陽能 發電系統中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能轉換為電能，推動負載工作或送往 蓄電池中存儲起來。(二)太陽能電源控制器太陽能電源控制器的作用是控制整個系統的工作狀態， 並對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方，控制器還應具備溫度 補償的功能。(三)蓄電池蓄電池為鉛酸電池。其作用是在有光照時將太陽能電池板所發出 的電能儲存起來，到無光照時將儲存的電能釋放出來，使得防腐蝕的功能不間斷。本實用新型的有益效果是這種太陽能橋梁鋼結構保護器主要包括太陽能電池 板、太陽能變換器和蓄電池。太陽能變換器包括電源控制器和恆電位控制器，電源控制器電 氣連接蓄電池，恆電位控制器電氣連接參考電極、陽極和陰極。該保護器按照外加電流陰極 保護原理，保留了外加電流陰極保護中金屬結構的結構特徵，在橋梁所在地利用太陽能發 電給蓄電池充電來提供不間斷電源，從而解決了外加電流陰極保護系統中的電源問題。該 保護器利用太陽能發電使用成本低兼，維護簡單，便於偏遠地區推廣應用。

圖1是一種太陽能橋梁鋼結構保護器的工作原理框圖。圖2是一種太陽能橋梁鋼結構保護器的應用示意圖。圖中1、太陽能電池板，la、太陽能，2、太陽能變換器，2a、電源控制器，2b、恆電位 控制器，3、蓄電池，4、參考電極，5、陽極，6、陰極，7、參考電極電纜，8、陽極電纜，9、陰極電 纜，10、橋面，10a、橋柱，11、河道。
具體實施方式
圖1示出了一種太陽能橋梁鋼結構保護器的工作原理框圖。太陽能Ia照射到太 陽能電池板1，電能經太陽能變換器2處理後向保護系統供電並對蓄電池3充電。太陽能變 換器2包括一個電源控制器2a和一個恆電位控制器2b，電源控制器2a電氣連接蓄電池3， 恆電位控制器2b電氣連接參考電極4、陽極5和陰極6。恆電位控制器2b通過參考電極電 纜7接收參考電極4的電信號，恆電位控制器2b的正極通過陽極電纜8電氣連接陽極5，恆 電位控制器2b的負極通過陰極電纜9電氣連接陰極6。圖2示出了一種太陽能橋梁鋼結構保護器的應用示意圖。在河道11上橫跨有橋面 11，橋面11下設有三個橋柱10a，此橋採用鋼筋水泥結構。把橋梁鋼結構作為陰極6，通過 陰極電纜9電氣連接恆電位控制器2b的負極。陽極5採用高矽鑄鐵塊，埋設在橋柱IOa附 近的地下，通過陽極電纜8電氣連接恆電位控制器2b的正極。參考電極4採用飽和銅/硫 酸銅電極，也埋設在橋柱IOa附近的地下，通過參考電極電纜7電氣連接恆電位控制器2b。 太陽能電池板1、太陽能變換器2和蓄電池3設置在橋的合適位置。某市南部風景區的北大橋1987年竣工，現在發現，由於海邊海水和大氣腐蝕嚴 重，部分鋼結構腐蝕嚴重，影響大橋的使用壽命。新建大橋所需資金不足，所以要求採用防 止鋼結構腐蝕方法，延長使用壽命。[0020] 安裝橋梁保護器方案，使用上述的太陽能橋梁鋼結構保護器組成陰極保護系統；大橋兩側空地南向山坡，架設2座太陽能電池板，在每根橋樁兩側安裝2組高矽鑄鐵塊陽 極，在橋面和土壤結合部分安裝4組高矽鑄鐵塊陽極，電纜連接。但是對於橋面暴露大氣的 鋼結構部分，還要進行塗料覆蓋處理。通電後，通過飽和銅/硫酸銅電極測量，達到-980毫 伏特(國家標準是比-850毫伏特更負)，通過控制器的調整，保護電流維持在8安培左右。 多餘電能向蓄電池充電，供給橋梁晚間照明及交通警示牌燈光使用。本方案不需要鋪設電 力電纜，沒有汙染，節省能源。
權利要求一種太陽能橋梁鋼結構保護器，它主要包括一個太陽能電池板(1)、一個太陽能變換器(2)和一個蓄電池(3)，並互相成電氣連接；其特徵在於所述太陽能變換器(2)包括一個電源控制器(2a)和一個恆電位控制器(2b)，並互相成電氣連接；電源控制器(2a)電氣連接蓄電池(3)，恆電位控制器(2b)電氣連接參考電極(4)、陽極(5)和陰極(6)。
2.據權利要求1所述的一種太陽能橋梁鋼結構保護器；其特徵在於所述恆電位控制 器(2b)採用參考電極電纜(7)電氣連接參考電極(4)，恆電位控制器(2b)的正極採用陽 極電纜(8)電氣連接陽極(5)，恆電位控制器(2b)的負極採用陰極電纜(9)電氣連接陰極 (6)。
3.據權利要求1所述的一種太陽能橋梁鋼結構保護器；其特徵在於所述陰極(6)採 用橋梁鋼結構，陽極(5)採用高矽鑄鐵塊，參考電極(4)採用飽和銅/硫酸銅電極。
專利摘要一種太陽能橋梁鋼結構保護器，屬於電化學保護技術領域。這種太陽能橋梁鋼結構保護器主要包括太陽能電池板、太陽能變換器和蓄電池。太陽能變換器包括電源控制器和恆電位控制器，電源控制器電氣連接蓄電池，恆電位控制器電氣連接參考電極、陽極和陰極。該保護器按照外加電流陰極保護原理，保留了外加電流陰極保護中金屬結構的結構特徵，在橋梁所在地利用太陽能發電給蓄電池充電來提供不間斷電源，從而解決了外加電流陰極保護系統中的電源問題。該保護器利用太陽能發電使用成本低兼，維護簡單，便於偏遠地區推廣應用。
文檔編號C23F13/06GK201587982SQ20092031473
公開日2010年9月22日 申請日期2009年11月15日 優先權日2009年11月15日
發明者姚建軍 申請人:姚建軍