[发明专利]水下装备电位腐蚀自动安全关井系统

说明书

本发明涉及一种水下装备电位腐蚀自动安全关井系统，包含通过水下电缆连接的腐蚀探测系统和自动关井系统；其中腐蚀探测系统包含：腐蚀监测仪，固定安装在水下装备的外表面金属上需要进行电位腐蚀监测的监测位置处，实时监测水下装备上各个监测位置处的电位腐蚀数据；数据分析模块，与腐蚀监测仪通过水下电缆连接，根据接收到的电位腐蚀数据，判断是否超出预设的金属厚度损失阈值，并输出监测预警信号；所述的自动关井系统与数据分析模块通过水下电缆连接，在接收到监测预警信号时，自动控制关井。本发明能实时对水下装备外表面的电位腐蚀情况进行监测，在电位腐蚀影响到水下装备功能完整性之前，及时自动关井，避免发生重大安全事故。

技术领域

本发明涉及一种水下装备安全保护装置，具体是指水下装备电位腐蚀自动安全关井系统，属于监测预警技术领域。

背景技术

众所周知，海水是一种电解质溶液。由金属制成的各种水下装备长期在海水中浸泡，极易形成腐蚀电位，从而造成水下装备外表面的金属材料的腐蚀，以及水下装备结构功能的损伤。其中，所述的腐蚀电位是指，在没有外加电流时，金属达到一个稳定腐蚀状态时测得的电位。

水下装备的腐蚀电位为湿腐蚀电位，其原理为电化学反应，即在金属表面形成一个阳极区和阴极区隔离的腐蚀电位电池，金属在海水中失去电子，变成带正电的离子，这是一个氧化过程即阳极过程。与此同时在接触海水的金属表面，电子有大量机会被海水中的阳离子中和，中和电子的过程是还原过程，即阴极过程。

水下装备通常使用锌块实现防腐蚀。由于锌块比钢铁更容易形成腐蚀电位，因此目前的水下装备普遍采用牺牲阳极的阴极保护法，通过在水下装备的表面装载锌块来保护水下装备本身。

但是由于海洋水下环境的复杂情况，采用这种方法仍然缺乏对实际腐蚀情况进行迅速、直接的监测手段。由于传统的海洋油气生产控制系统，一般对电位腐蚀不进行监测和自动化控制，仅从海面平台按实际情况下达关断指令。因此，实际情况中如果锌块被腐蚀破坏殆尽了还没有及时察觉，那么水下装备就会面临被腐蚀损坏的危险，通常在电位腐蚀发生后，会对海洋油气田的水下装备造成破坏，导致油气泄漏的安全事故的发生，并最终由于关井不及时导致人员伤亡。

基于上述，本发明提出一种水下装备电位腐蚀自动安全关井系统，能实现对水下设备的腐蚀电位数据的实时探测，在电位腐蚀影响到水下设备功能完整性之前及时预警并自动安全关井，从而有效解决现有技术中存在的缺点和限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种水下装备电位腐蚀自动安全关井系统，实时对水下装备外表面的电位腐蚀情况进行监测，在电位腐蚀影响到水下装备功能完整性之前，及时自动关井，避免发生重大安全事故。

为了达到上述目的，本发明提出一种水下装备电位腐蚀自动安全关井系统，包含通过水下电缆连接的腐蚀探测系统和自动关井系统；其中，所述的腐蚀探测系统包含：腐蚀监测仪，固定安装在水下装备的外表面金属上需要进行电位腐蚀监测的监测位置处，实时监测水下装备上各个监测位置处的电位腐蚀数据；数据分析模块，与腐蚀监测仪通过水下电缆连接，根据接收到的电位腐蚀数据，判断是否超出预设的金属厚度损失阈值，并输出监测预警信号；所述的自动关井系统与数据分析模块通过水下电缆连接，在接收到监测预警信号时，自动控制关井。

所述的腐蚀监测仪采用电阻探针腐蚀监测仪。

所述的数据分析模块采用PLC实现，分析、处理和记录腐蚀监测仪监测的电位腐蚀数据，得到水下装备外表面金属的厚度损失量、腐蚀余量、腐蚀速率以及温度变化；并判断当前的厚度损失量是否达到或超过预设的金属厚度损失阈值，如是则向自动关井系统输出监测预警信号。

所述的预设的金属厚度损失阈值为4mm～6mm，优选为5mm。

所述的腐蚀探测系统还包含蓄电池开关模块，分别与腐蚀监测仪和数据分析模块通过水下电缆连接，根据锌块的腐蚀程度，为腐蚀监测仪和数据分析模块供电以启动电位腐蚀监测。