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1、(10)申请公布号 CN 103108993 A(43)申请公布日 2013.05.15CN103108993A*CN103108993A*(21)申请号 201180045715.3(22)申请日 2011.08.0110179504.5 2010.09.24 EPC23F 13/04(2006.01)(71)申请人西门子公司地址德国慕尼黑(72)发明人 O.博厄 G.斯尼尔斯伯格(74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公司 72001代理人殷瑞剑 刘春元(54) 发明名称自适应主动阴极保护(57) 摘要提供一种设备(200),该设备(200)包括被提供用于浸没于导电液体(107)(比如。
2、水)中的导电表面部分(102)。提供至少一个负载电极(108,110)以便向导电液体(107)中供应电负载电流。另外,电极(例如至少一个负载电极(108,110)中的一个或者多个负载电极)充当保护电极。保护电流源(212)(例如电阻器)电耦合到导电表面部分(102)和保护电极(108,110)以便提供在导电表面部分(102)与电极(108,110)之间流动的保护电流。另外,保护电流源(212)被适配用于响应于负载电流的改变来改变保护电流。(30)优先权数据(85)PCT申请进入国家阶段日2013.03.22(86)PCT申请的申请数据PCT/EP2011/063197 2011.08.01(8。
3、7)PCT申请的公布数据WO2012/038130 EN 2012.03.29(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书5页 附图2页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书5页 附图2页(10)申请公布号 CN 103108993 ACN 103108993 A1/1页21.设备(100),其包括:- 导电表面部分(102),其被提供用于浸没于导电液体(107)中;- 负载电极(108,110),其用于向所述导电液体(107)中供应电负载电流;- 电极(108,110),其充当保护电极;- 保护电流源(112,212),其电耦合到所述导电表面部分(10。
4、2)和所述保护电极(108,110)以便提供在所述导电表面部分(102)与所述电极(108,110)之间流动的保护电流;- 所述保护电流源(112,212)被适配用于响应于所述负载电流的改变来改变所述保护电流。2.根据权利要求1所述的设备,其中所述负载电极(108,110)电耦合到所述保护电流源(112,212),所述负载电极(108,110)由此充当保护电极。3.根据权利要求2所述的设备,其中所述保护电流源(112,212)包括电耦合于所述负载电极(108,110)与所述导电表面部分(102)之间的电阻器。4.根据权利要求2或者3所述的设备,其中所述保护电流源(112,212)包括转换器,所。
5、述转换器从所述负载电极(108,110)接收电功率并且响应于此提供生成所述保护电流的经过转换的功率。5.根据权利要求2至4中的一项所述的设备,其中二极管(128,132)电耦合于所述负载电极(108,110)与所述保护电流源(112,212)之间。6.根据前述权利要求中的一项所述的设备,还包括:- 负载电流源(116),其耦合到所述负载电极(108),以及- 另一负载电极(110),其耦合到所述负载电流源(116)。7.操作具有被提供用于浸没于导电液体(107)中的导电表面部分(102)的设备的方法,所述方法包括:- 向所述导电液体(107)中供应电负载电流;- 响应于所述负载电流的改变来改变。
6、保护电流,所述保护电流在所述导电表面部分(102)与充当保护电极的电极(108,110)之间流动。8.用于控制物理对象、即保护电流的计算机程序,所述计算机程序被适配用于在由处理器设备(139)执行时控制如权利要求7所述的方法。权 利 要 求 书CN 103108993 A1/5页3自适应主动阴极保护技术领域0001 本发明涉及与导电液体接触的设备的阴极保护的领域。背景技术0002 对于与导电液体(例如水)接触的设备,已知提供固定的阴极保护电平。在多数情况下,这样的阴极保护由牺牲阳极提供。发明内容0003 发明人已经发现,对于导电液体中使用的系统(在其中布线电平的电流流入水中),增加的腐蚀或者易。
7、碎材料可能由这样的可变电流电平流入导电液体中造成。另外,发现可以用根据独立权利要求的设备避免或者至少减少增加的腐蚀以及材料变得易碎。这里公开的主题内容的有利实施例由从属权利要求描述。根据这里公开的主题内容的一个方面,提供一种设备,该设备包括:导电表面部分,其被提供用于浸没于导电液体中;负载电极,其用于向导电液体中供应电负载电流;电极,其充当保护电极;保护电流源,其电耦合到导电表面部分和保护电极以便提供在导电表面部分与该保护电极之间流动的保护电流;保护电流源,其被适配用于响应于负载电流的改变来改变保护电流。0004 这里公开的主题内容的这一方面基于自适应主动(active)阴极保护的思想,其中随。
8、着流入导电液体中的负载电流变化,阴极保护电平也会变化,可以避免增加的腐蚀以及增加的易碎性。具体而言,发现提供随着负载电流增加而增加并且随着负载电流减少而减少的保护电流改进导电表面部分的腐蚀性能,该导电表面部分与负载电极将电负载电流注入到其中的导电液体接触。0005 根据一个实施例,负载电极电耦合到保护电流源,负载电极由此充当保护电极。这样的实施例提供的优点在于无需附加电极用于提供根据这里公开的主题内容的实施例的改进的阴极保护。然而,根据其它实施例,可以提供不同于负载电极的单独保护电极。0006 根据又一实施例,保护电流源包括电耦合于负载电极与导电表面部分之间的电阻器。例如,在又一实施例中,保护。
9、电流源包括电耦合于负载电极与导电表面部分之间的电阻器。以这一方式,保护电流以自然方式与流过负载电极的电流成比例。0007 根据又一实施例,保护电流源是受控电流源。例如根据一个实施例,保护电流源包括转换器,该转换器从负载电极接收电功率并且响应于此提供生成保护电流的经过转换的功率。例如,在又一实施例中,当电负载电流是交变电流时,转换器可以包括用于将电负载电流提供的功率的部分变压成经过变压的AC功率的变压器和用于整流经过变压的功率以由此提供DC功率的整流器,该DC功率与电负载电流大体上成比例并且被馈送到导电表面部分以由此改进导电表面部分的抗腐蚀性。0008 根据这里公开的主题内容的实施例,二极管电耦。
10、合于负载电极与保护电流源之间。如果负载电流是AC电流,则二极管确保向导电表面部分仅提供在正确方向上流动的电流。说 明 书CN 103108993 A2/5页40009 根据又一实施例,该设备还包括:负载电流源,其耦合到负载电极;以及另一负载电极,其耦合到负载电流源。例如,在具有耦合到负载电流源的两个负载电极的这样的实施例中,可以提供根据这里公开的主题内容的实施例的设备以便向导电液体中传输信号。0010 这里一般而言,导电液体可以是水、例如海水或者淡水。0011 根据更多实施例,取代将保护电流源电耦合到负载电极,也可以将保护电流源电耦合到负载电流源。根据更多实施例,保护电流源可以是独立电流源,然。
11、而该独立电流源的电流电平被耦合以便根据负载电流的变化而变化。例如,在这样的实施例中,可以提供负载电流传感器以便感测负载电流电平,该负载电流电平然后可以用作控制器的输入,以便控制保护电流源。0012 如这里参照这里公开的主题内容的实施例描述的设备的导电表面部分可以是该设备的外壳的表面部分。根据又一实施例,导电表面部分是该设备的外壳的整个表面。根据又一实施例,该设备是被计划用于在海平面以下操作的海下设备。0013 根据这里公开的主题内容的第二方面,提供一种操作具有被提供用于浸没于导电液体中的导电表面部分的设备的方法,该方法包括:向导电液体中供应电负载电流;以及响应于负载电流的改变来改变保护电流,该。
12、保护电流在导电表面部分与充当保护电极的电极之间流动。0014 根据第二方面的一个实施例,该方法包括如关于第一方面对应地描述的特征或者提供如关于第一方面对应地描述的功能。0015 根据这里公开的主题内容的第三方面,提供一种用于控制物理对象(即保护电流)的计算机程序,该计算机程序被适配用于在由数据处理器执行时控制如在第二方面或者其实施例中阐述的方法。0016 如这里所使用的那样,引用计算机程序意图等效于引用包含指令的程序元件和/或计算机可读介质,这些指令用于控制计算机系统协调上文描述的方法的执行。0017 可以通过使用任何适当编程语言(如比如JAVA、C+)来将计算机程序实施为计算机可读指令代码并。
13、且可以在计算机可读介质(可移动盘、易失性或者非易失性存储器、嵌入式存储器/处理器等)上存储该计算机程序。指令代码可操作用于对计算机或者任何其它可编程设备进行编程以执行计划的功能。计算机程序可以从网络(比如万维网)获得,可以从该网络下载计算机程序。0018 可以借助计算机程序的相应软件实现本发明。然而,也可以借助一个或者多个具体电子电路的相应硬件实现本发明。另外,也可以在混合形式中、即在软件模块与硬件模块的组合中实现本发明。0019 已经参照设备和用于操作设备的方法在上文中描述并且在下文中将描述这里公开的主题内容的示例性实施例。必须指出,与这里公开的主题内容的不同方面有关的特征的任何组合当然也是。
14、可能的。具体而言,已经参照装置类型实施例描述了一些实施例,而已经参照方法类型实施例描述了其它实施例。然而,本领域技术人员将从上文和下文描述中推断,除非另有明示,除了属于一个方面的特征的任何组合之外,在涉及不同方面或者实施例的特征之间、例如甚至在装置类型实施例的特征与方法类型实施例的特征之间的任何组合也视为在本申请中被公开。0020 从下文将描述的例子中清楚并且参照附图解释说明本发明的上文限定的方面和说 明 书CN 103108993 A3/5页5实施例以及其他方面和实施例,但是本发明不限于此。附图说明0021 图1示出根据这里公开的主题内容的实施例的信号源。0022 图2示出根据这里公开的主题。
15、内容的又一信号源。具体实施方式0023 附图中的图示为示意性的。注意在不同图中,相似或者相同元件被提供有相同标号或者被提供有与对应标号仅在于第一位数不同的标号。0024 图1示出具有导电表面部分102的信号源100。导电表面部分102是信号源100的外壳104的表面。外壳104密封地包围信号源100的其他部件并且由此允许在图1中的106所示液体平面以下(例如在海平面以下)的信号源100的操作。外壳104的表面102因此被配置和计划用于浸没于导电液体107(比如水、例如海水)中。0025 根据一个实施例,信号源100包括第一负载电极108和第二负载电极110。负载电极108、110根据应用位于相。
16、对于彼此的某个距离处。0026 根据一个实施例,当信号源100被配置用于向水107中提供信号时,负载电极108、110也可以称为天线电极。0027 根据这里公开的主题内容的一个实施例,两个负载电极108、110也用作电耦合到保护电流源112的保护电极。保护电流源112例如通过电线114电耦合到导电表面部分102。根据其它实施例,一个或者多个单独保护电极被提供和电耦合到保护电流源112。0028 信号源100还包括在一个实施例中为AC电流源的负载电流源116。该负载电流源116具有两个输出端子118、120,其中的第一输出端子118耦合到第一负载电极108并且其中的第二输出端子120耦合到第二负。
17、载电极110。可以通过任何适当手段、例如通过电线122、124执行在负载电流源116的输出端子118、120与负载电极108、110之间的电耦合。根据又一实施例,保护电流源112如图1中所示电耦合于负载电极108、110中的每个负载电极与导电表面部分102之间。0029 根据一个实施例,在第一负载电极108与保护电流源112之间的电流路径126包括第一二极管128。同样地,在第二负载电极110与保护电流源112之间的电流路径130包括第二二极管132。该二极管128、132确保向导电表面部分102仅提供具有正确极性的保护电流。根据一个实施例,该二极管128、132相对于电流的极性使得实现导电表。
18、面部分102的阴极保护。0030 根据又一实施例,信号源100包括用于经由控制信号136控制负载电流源116的控制器134。根据又一实施例,该控制器134被配置用于向保护电流源112提供控制信号138以由此根据负载电流源116控制保护电流源112。借助控制信号138,控制器134可以被配置用于主动控制保护电流源112向导电表面102提供的保护电流。作为功率输入,保护电流源112可以电耦合到负载电流生成器116的输出端子。根据其它实施例,提供单独控制器(在图1中未示出)以便控制保护电流源112。可以提供与控制器134相似的单独控制器,并且该单独控制器可以被配置用于提供如关于保护电流源在实施例中描。
19、述的功能。0031 根据一个实施例 ,该控制器134被配置用于改变保护电流以便随着负载电流增说 明 书CN 103108993 A4/5页6加而单调地增加保护电流。换而言之,在这样的实施例中,保护电流越高,负载电流就越高。根据又一实施例,控制器134被配置用于改变保护电流以便随着负载电流增加而单调地增加保护电流的均值。根据一个实施例,通过对预定时间段内的保护电流进行平均来计算保护电流的均值。例如,在一个实施例中,时间段等于或者大于AC负载电流的周期。0032 根据一个实施例,该控制器134包括具有至少一个处理器的处理器设备139,该至少一个处理器用于执行计算机程序,该计算机程序实施如这里描述的。
20、设备100的一个或者多个功能。0033 根据一个实施例,提供求和点140,其中每个负载电极108、110经由二极管(例如相应的二极管128、132)电耦合到该求和点以便如果在负载电极108、110之间流动的电流具有正确极性则向求和点140提供DC电流(或者相应的DC电压)。在一个实施例中,保护电流源112电耦合于求和点140与导电表面部分102之间。0034 根据一个实施例,该控制器134包括具有至少一个处理器的处理器设备,该至少一个处理器用于执行计算机程序,这些计算机程序已经在其中实施软件模块,这些软件模块实施这里公开的主题内容的方面和实施例。0035 图2示出根据这里公开的主题内容的实施例。
21、的信号源200。0036 与关于图1描述的信号源100的元件相似或者相同的信号源200的元件被提供有相同的标号,并且这里未重复其描述。更确切地,在下文中讨论在图1的信号源100与图2的信号源200之间的差别。0037 提供信号源200的控制器234以便仅控制负载电流源116。根据图2中所示的一个实施例,信号源200的保护电流源212无需主动控制,而是更确切地是自控制的,即根据向负载电极108、110提供的负载电流电平控制其本身。例如,根据一个实施例,保护电流源212可以包括电阻器或者可以如图2中所示由电阻器构成。例如电阻器212可以电耦合于负载电极108、110与导电表面部分102之间。具体而。
22、言,根据图2中所示实施例,电阻器212耦合于在第一负载电极108与导电表面部分102之间延伸并且包括电流路径部件126、114的电流路径中。根据图2中所示的又一实施例,电阻器212耦合于在第二负载电极110与导电表面部分102之间延伸并且包括电流路径部件130、114的电流路径中。0038 与图1中的配置相似,提供二极管128、132,这些二极管耦合于在相应电极108、110与电阻器212之间的电流路径部件126、130中。该二极管128、132确保向导电表面部分102仅提供正确方向的电流、即用于阴极地保护导电表面部分的电流。0039 根据一个实施例,提供求和点140,其中每个负载电极经由二极。
23、管(例如相应二极管128、132)电耦合到求和点以便如果在负载电极108、110之间流动的电流具有正确极性则驱动经过该求和点的电流。在一个实施例中,电阻器212电耦合于求和点140与导电表面部分102之间。0040 根据又一实施例,取代电阻器,可以提供变压器。通过变压器可以相对于向负载电极108、110供应的负载电流的电流电平来调整向导电表面部分提供的保护电流的电压电平以及电流电平。0041 如图2中所示的信号源并且具体的这里公开的主题内容的、未包含主动控制的保护电流源而是更确切地包含自控制的保护电流源(比如电阻器212或者变压器)的实施例具有很简单的电路设计的优点、减少成本而且同时提供对导电。
24、表面部分102(例如外壳104的说 明 书CN 103108993 A5/5页7表面)的良好腐蚀保护。0042 关于这里公开的主题内容,应当提到总体上考虑涉及信号源的实施例以便隐含地一般地公开一种设备,该设备具有根据关于信号源描述的实施例的特征。0043 还应当注意,这里公开的任何实体(比如控制单元)不限于如在一些实施例中描述的专用实体。更确切地,可以用具有设备中的各种位置中的特征和实体的各种方式实施这里公开的主题内容而又仍然提供希望的功能。0044 根据本发明的实施例,至少部分以相应计算机程序的形式提供这里公开的任何适当实体(例如部件、单元和设备)、例如控制器134,这些计算机程序使得处理器。
25、设备能够提供如这里公开的相应实体的功能。根据一个实施例,控制器134包括处理器设备139。根据另一实施例,该控制器134由被配置用于能够在其上运行计算机程序的处理器设备构成,该计算机程序提供如这里描述的控制器134的相应功能。根据其它实施例,可以在硬件中提供这里公开的任何适当实体。根据其它混合实施例,可以在软件中提供一些实体而又在硬件中提供其它实体。0045 还应当注意这里公开的任何实体(例如部件、单元和设备)不限于如在一些实施例中描述的专用实体。更确切地,可以用各种方式并且用设备级的各种粒度实施这里公开的主题内容而且仍然提供希望的功能。另外,应当注意,根据实施例,可以针对这里公开的功能中的每。
26、个功能提供单独实体(例如软件模块、硬件模块或者混合模块)。根据其它实施例,实体(例如软件模块、硬件模块或者混合模块(组合的软件/硬件模块)被配置用于提供如这里描述的两个或者更多功能。0046 应当注意,术语“包括”未排除其它元件或者步骤,并且“一”或“一个”未排除多个。也可以组合与不同实施例关联描述的元件。也应当注意,不应将权利要求中的标号解释为限制权利要求的范围。0047 为了概括本发明的上文描述的实施例,可以陈述:提供一种包括被提供用于浸没于导电液体(比如水)中的导电表面部分的设备。提供至少一个负载电极以便向导电液体中供应电负载电流。另外,电极、例如至少一个负载电极中的一个或者多个负载电极充当保护电极。保护电流源(例如电阻器)电耦合到导电表面部分和保护电极以便提供在导电表面部分与电极之间流动的保护电流。另外,保护电流源被适配用于响应于负载电流的改变来改变保护电流。说 明 书CN 103108993 A1/2页8图 1说 明 书 附 图CN 103108993 A2/2页9图 2说 明 书 附 图CN 103108993 A。