恒電位儀工作原理及基本操作中國石油長慶油田分公司第五采氣廠作業三區主講人：王剛二○一三年三月提綱（一）、陰極保護基本原理陰極保護技術被廣泛地應用于埋地金屬管道和處于腐蝕介質中的設施,以防止或延緩金屬管道及設施的腐蝕,延長其使用壽命。陰極保護就是對被保護的金屬管道及其它需保護的設施實施外加直流電,進行陰極極化。恒電位儀作為陰極保護系統的主要儀器,用以提供直流電源,設定通電點電位。一、恒電位儀工作原理（二）、恒電位儀基本原理簡介恒電位儀工作原理是將參比信號經阻抗變換后與控制電位加到比較放大器,經比較放大后,輸出與誤差成正比的信號。在儀器處于“自動”工作狀態下,該信號加到移相觸發器,移相觸發器根據該信號電壓的小,自動調整觸發脈沖的產生時間,改變極化回路中可控硅的導通,從而改變輸出電流、電壓的大小,以至達到參比電位等于給定電位,這個過是在不斷進行的。目前我廠用于主干線管道的陰極保護的是MAS-2000恒電位（武漢環宇）儀,恒電位儀電路主要由主回路、穩壓電源、移相觸發、比較器四部分組成,后三部分為三塊集成電路控制板。一、恒電位儀工作原理一、恒電位儀工作原理圖1、陰極保護基本原理示意圖提綱（一）、陰極保護操作方法MAS-2000恒電位儀主要有自檢、啟運與停運等操作，主要分4個步驟：1、陰極保護控制儀器的接線檢查；2、陰極保護控制臺的啟運；3、恒電位儀的自檢與啟運；4、陰極保護控制儀器的停運。1、控制系統構成二、基本操作及注意事項參比極MAS-2000防腐電源+-圖2、

陰極保護系統接線圖陽極土壤管道2、使用方法⑴接線二、基本操作及注意事項圖3、

被保護體接線示意圖-RN+-

零位參比接地輸出陽極輸出陰極220V火線

零線陽極參比管道被保護體⑵通電開機①將控制面板上的“給定”電位器反時針擰到底，將“自檢/工作”轉換開關S2置于“自檢”位置；②將負載接線，并確定接線正確；③將“A/B機轉換”開關S0置于中間位置，先接通操作臺“主電源”開關ZK0，后接通“控制電源”開關ZK1；④將“A/B機轉換”開關S0置于“A機”（或“B機”），先合三相空開ZK2，后將控制開關S1置于啟動位置（從斷打到通）；⑤順時針慢慢擰“給定”電位器，同時觀察直流電壓表、電流表和電位表的指針應保持在相應的恒定值，此時，電位儀處于“自檢”狀態，并對假負載供電；二、基本操作及注意事項⑥在完成自檢開機過程后，將控制面板上的“給定”電位器反時針擰到底，先將控制開關S1從通撥向斷，再斷開三相空開ZK2，此時自檢完成。圖3、

MAS-2000恒電位儀⑶工作開機①將控制面板上的“給定”電位器反時針擰到底，將自檢/工作開關S2置于“工作”位置；②按工作接線圖示2接線，并確定接線正確；③將“A/B機轉換”開關S0置于中間位置，先接通操作臺“主電源”開關ZK0，后接通“控制電源”開關ZK1；④將“A/B機轉換”開關S0置于“A機”（或“B機”）位置，先合三相空開ZK2，后將控制開關S1置于啟動位置（從斷打到通）；⑤順時針慢慢擰“給定”電位器，當電位器處于某一刻度時，則直流電壓表、電流表和電位表的指針示值應為某一恒定值，此時，電位儀處于“工作”狀態；⑥當電位儀在工作狀態時，按通12秒，斷3秒方式間隙工作，在斷3秒時其電流表、電壓表指示值為零，而電位表有指示并為未被極化時的電壓值。二、基本操作及注意事項⑷儀器的停運陰極保護儀器“啟運”時按照先啟控制臺、后啟恒電位儀的順序進行操作；陰極保護儀器“停運”時按照先停恒電位儀、后停控制臺的順序進行操作。①恒電位儀的停運：先將控制開關S1置于停止位置，后斷開三相空開ZK2；②陰極保護控制臺的停運：將“A/B機工作轉換”開關S0置于中間位置，再依次斷開控制電源開關ZK1和主電源開關ZK0。二、基本操作及注意事項⑸注意事項①接線一一對應，不得接錯。當儀器在作“自檢”或“工作”轉換時都應該先將“給定”電位器反時針擰到底并關機，以避免造成設備電流沖擊過大而燒壞設備；②當儀器處于“自檢”狀態時，電位表的指針值實際上是取的直流輸出電壓反饋信號而不是真正的參比測量信號；③平時，手動輸出調節電位器應反時針旋到底，以免在由“自動”轉“手動”時輸出電流過大；④儀器從“手動”檔切換到“自動”檔時，應先關機，將“工作方式”開關置“自動”后再開機。因儀器在“手動”工作時，自動控制部分處于失衡狀態。此時如果直接切換，儀器工作將不正常。二、基本操作及注意事項二、基本操作及注意事項控制臺主電源合閘控制臺控制電源合閘控制臺A/B機工作轉換開關置于A機/B機控制臺工作/自檢開關置于工作檔恒電位儀A/B主電源合閘恒電位儀A/B機，停止/啟動開關置于啟動恒電位儀工作，自檢/工作檔位置于工作檔給定電位器順時針旋轉直至所需設定電位值如需關機請按以上流程反順序操作控制臺上的自檢為檢查恒電位儀是否能正常工作，建議一直將此開關置于工作檔恒電位儀上的自檢為需消除IR降、檢測保護時使用，為通12S，斷3S，在斷3S時其電流表、電壓表指示值為零，而電位表有指示并為未被極化時的電壓值。給定電位器，順時針旋轉為增加給定電位值，逆時針旋轉為減少給定電位值，其有很細的限位器，請旋轉扭動時謹慎A機/B機定期轉換圖4操作及注意事項提綱（一）、概述陰極保護系統包括輔助陽極設施、陰極設施及恒電位儀,這三部分既相互獨立,又是一個有機體,當其中一部分出現故障時,儀器就不能夠正常工作,因此恒電位儀可以看作是陰極保護系統的窗口,通過這個窗口可以觀察出系統癥狀所在,從而進行處理。近年來我們在PS-1恒電位儀的使用中,通過對恒電位儀的維護和故障處理,從中摸索出一套故障判斷的程序。三、故障分析與處理三、故障分析與處理圖4、故障判斷程序（二）、幾種常見故障及處理方法(1)恒電位儀出現故障時,可把儀器旋鈕打到“自檢”試機,如正常說明恒電位儀工作正常,故障點可能在現場部分,如有備用儀器也可切換到另一臺試機,如另一臺也不正常,說明現場故障,反之故障在恒電位儀。(2)恒電位儀有手動、自動兩種工作方式,當確定為恒電位儀故障后,可把儀器工作方式旋鈕打到“手動”試機,用“手動”調節,能輸出電流、電壓,說明主回路、穩壓電源、觸發電路工作正常,故障在自動部分。三、故障分析與處理(3)當恒電位儀故障確定在自動部分后,可先去掉報警限流集成塊試機,若儀器恢復工作,說明報警、限流部分有故障,可分別插回集成塊,當插到哪一塊集成塊,儀器工作不正常,則可確定為此部分有故障。(4)若去掉報警、限流電路,儀器工作還不正常則故障可能在比較器和阻抗變換回路,可分別用好的集成塊試機。(5)當恒電位儀開到“手動”工作方式,就不能工作,可先查各熔斷器是否完好,數字表顯示是否正常,穩壓電源各組電壓是否正常工作。檢查觸發電路時,可先用好的觸發板試機,當確定為觸發板故障后,再依次測試各級元件是否有損壞(對同步集成塊可用好的集成塊直接對比)。三、故障分析與處理(6)如各控制板都正常,則故障可能在主回路,可查經過變壓器的電壓是否正常,整流回路的二極管、可控硅是否被擊穿造成開路或短路。(7)當通過以上檢測恒電位儀正常,說明為現場故障時,可依次檢查陽極設施、陰極設施和參比電極。陽極設施由陽極電纜、陽極棒及地床所組成(在管道陰極保護中通常要求陽極地床距管道的垂直距離最短為300m)。當陽極電纜斷開或陽極接地電阻高到一定值時,恒電位儀輸出電壓升高,輸出電流為零。三、故障分析與處理陰極設施包括作為陰極的管道、陰極電纜、零位接陰電纜。當陰極電纜斷開時,不僅恒電位儀輸出電壓增高,輸出電流為零,而且電位溢出。判斷此故障可把零位接陰電纜、陰極電纜從恒電位儀上斷開,用萬用表電阻檔測量兩電纜是否聯通,以說明陰極或零位接陰電纜是否斷開。當儀器輸出電流較高時,說明被保護的管道存在管道防腐層破損嚴重、防腐層絕緣電阻較小或與其它管道搭接等問題,這類問題的處理較復雜,需要結合管道大修進行和檢測搭接點。如參比電極電纜斷開或參比電極流空,恒電位儀輸出電流則漂動不定。三、故障分析與處理三、故障分析與處理故障現象可能原因處理方法一、電源燈不亮1、電源未接通1、檢查接線、開關、將電路接通2、發光燈燒壞2、更換燈管二、開關開啟后，不啟動1、開關接線頭松動或脫落1、重新加固或接好2、直流過流繼電器吸合2、檢查繼電器，使其復位三、輸出電壓關不斷1、偏移調整過高1、調電位器4W1，使其關斷四、輸出電壓調不到額定值1、輸入交流電壓過低1、改變輸入電壓，使其符合標準2、偏移調整過低2、調4W1，使輸出達到額定值3、有晶閘管開路3、更換4、變壓器缺相或同步缺相4、查清原因，改正、接上五、變壓器三相輸入電流不平衡1、供電三相電壓不平衡1、調整2、三相同步相位差，不是12002、調節4W2～4W4，使其保持同步脈沖平衡六、輸出調不到額定值，即報警1、3IC輸出值變低或變高1、調5RP5、5RP4和8RP1、8RP2，使其達到額定值報警七、給定調節無效1、給定電位器壞1、更換2、脫線2、焊牢3、積分壓的過慢3、加快積分八、有輸出電流電壓，無電位1、參比電極壞1、更換2、線脫落或斷開2、接上九、有輸出電壓，無電流1、陽極床引線（即負載）斷開1、接上2、快熔熔斷2、更換熔芯恒電位儀常見故障及處理方法（三）、典型故障處理實例⑴蘇東xx站恒電位儀突然出現故障,恒電位儀輸出電流為零,輸出電壓較高,把儀器電源開關打到“自檢”,儀器工作狀態打到“手動”,并斷開陽極電纜,試機說明儀器正常,判斷為現場故障。再依次測量陽極電纜、陽極棒。用歐姆表測量陽極電纜時,測得接地電阻較高,達25Ω,說明陽極電纜有故障。當時認為該處陽極電纜、陽極棒不太可能有故障,因為該陽極設施新鋪設投用才兩個月,沿電纜地表查看也沒有發現被開挖破壞的痕跡,后經分段測量找出了斷點。現場發現陽極電纜的絕緣膠皮被老鼠咬破,做為陽極的銅芯電纜被腐蝕斷開。三、故障分析與處理⑵蘇東xx站恒電位儀故障報警,把儀器打到“自檢”試機,儀器工作不正常,無電流、電壓輸出,調到“手動”試機,同樣沒有輸出電流、電壓,說明主回路有故障,用萬用表逐級測量至橋式整流電路,測出二極管被擊穿。⑶恒電位儀發生故障,將工作狀態旋鈕打到“手動”試機,有輸出電流、電壓,說明主回路、穩壓電源、觸發電路工作正常,判斷故障在自動部分。檢查比較放大板,去掉