Cymhwyso Technoleg Diogelu Cathodig mewn Ffermydd Gwynt Alltraeth

Mae technoleg amddiffyn cathodig (Diogelu Cathodig, CP) yn dechneg rheoli cyrydiad hanfodol yn y diwydiant gwynt ar y môr, a ddefnyddir yn bennaf i amddiffyn strwythurau dur (fel sylfeini monopile, strwythurau siacedi, ac is-orsafoedd alltraeth) rhag cyrydiad electrocemegol mewn amgylcheddau atmosfferig dŵr môr ac morol. Oherwydd bod cyfleusterau gwynt ar y môr yn agored yn y tymor hir i amgylcheddau cyrydol cymhleth a nodweddir gan halltedd uchel, lleithder, sgwrio tonnau, a micro-organebau, mae technoleg amddiffyn cathodig wedi dod yn un o'r mesurau craidd i sicrhau eu bod yn gweithredu'n ddiogel yn y tymor hir.

Mae cyrydiad mewn cyfleusterau gwynt ar y môr yn deillio’n bennaf o’r ffactorau amgylcheddol canlynol:

• Cyrydiad dŵr môr: Mae halltedd uchel, ocsigen toddedig, ac ïonau clorid yn cyflymu cyrydiad metel.
• Cyrydiad parth llanw: Mae cylchoedd sych gwlyb am yn ail yn creu gwahaniaethau crynodiad ocsigen, gan ddwysau cyrydiad lleol.
• Biobaeddu morol: Mae micro-organebau (ee, bacteria sy'n lleihau sylffad) yn hybu cyrydiad lleol.
• Llwytho cylchol: Mae straen deinamig a achosir gan wynt a thonnau yn cyflymu blinder cyrydiad.

-ardaloedd tueddol o gyrydiad:

• Sylfeini unopil: Parth trochi, parth llanw, parth sblash.
• Strwythurau siaced a darnau pontio: Uniadau wedi'u weldio, nodau tiwbaidd.
• Llwyfannau is-orsaf alltraeth: Pentyrrau dur, strwythurau cynnal dec.
• Piblinellau mewnol: Casinau dur cebl, pibellau growtio.

1. Amddiffyniad Cathodig Anod Aberthol (SACP)

Egwyddor:

• Yn defnyddio metelau â gweithgaredd electrocemegol uwch (ee, alwminiwm, aloion sinc) fel anodau, sy'n cyrydu'n ffafriol i amddiffyn strwythurau dur.

Ceisiadau:

• Sylfeini monopil: Anodau wedi'u weldio neu eu bolltio'n uniongyrchol ar wyneb y pentwr.
• Nodau tiwbaidd siaced: Anodau annular wedi'u gosod o amgylch uniadau tiwbaidd.
• Parthau growt darnau trawsnewidiol: Anodau wedi'u hymgorffori mewn deunyddiau growt.

Deunyddiau anod:

• Anodau aloi alwminiwm: Effeithlonrwydd cerrynt uchel (85% ~ 90%), cynhwysedd trydanol uchel, sy'n addas ar gyfer amgylcheddau dŵr môr.
• Anodau aloi sinc: Sefydlogrwydd rhagorol, effeithlonrwydd cyfredol o 90% ~ 95% mewn mwd dŵr môr a gwely'r môr, sy'n addas ar gyfer amgylcheddau dŵr môr a llaid tanfor.

Ystyriaethau dylunio:

• Cyfrifo maint a dosbarthiad anod yn seiliedig ar oes strwythur (25-30 mlynedd fel arfer).
• Ystyriwch y gofynion dwysedd presennol (ee, parth trochi: 80 ~ 120 mA/m²; parth llanw: 150 ~ 200 mA/m²; is-parth llaid: 20 ~ 25 mA/m²).

2. Amddiffyn Cathodig Cyfredol Argraff (ICCP)

Egwyddor:

• Yn defnyddio ffynhonnell pŵer allanol i orfodi llif cerrynt ar y strwythur gwarchodedig, gan achosi polareiddio cathodig ar yr wyneb metel.

Ceisiadau:

• Llwyfannau is-orsafoedd mawr ar y môr: Ardal ddarpariaeth uchel a galw cyfredol.
• Strwythurau cymhleth: Siacedi -pentwr lluosog neu systemau cebl deinamig.

Cydrannau system:

• Anodes: Anodes metel ocsid cymysg (MMO), Anod Niobium Platinized, Anod Titaniwm Platinized.
• Cyflenwad pŵer: cywiryddion trawsnewidyddion neu gywirwyr cerrynt cyson.
• Electrodau cyfeirio: Ag/AgCl neu electrodau sinc ar gyfer-monitro potensial amser real.

Manteision:

• Allbwn cerrynt addasadwy i addasu i amgylcheddau cyrydiad deinamig.
• Suitable for long-life projects (>30 mlynedd) gyda chostau cynnal a chadw isel.

1. Meini prawf posibl:

• Amddiffyn ystod potensial ar gyfer strwythurau dur: -0.80 V ~ -1.10 V (vs. Ag/AgCl electrod).
• Osgoi gor-amddiffyn (potensial o dan -1.10 V vs. Ag/AgCl) i atal dadrwymo cotio neu embrittled hydrogen.

2. gosodiad a gosodiad anod:

• Sylfeini unopil: Mae anodau fel arfer wedi'u trefnu'n gylchferol, gan ganolbwyntio ar barthau llanw ac ardaloedd o dan y llaid.
• Strwythurau siaced: Mwy o ddwysedd anod ar uniadau tiwbaidd a welds.
• Parthau deinamig: Defnyddiwch anodau ategol tensiwn neu ddyluniadau segmentiedig i ddarparu ar gyfer anffurfiad strwythurol.

3. synergedd cotio:

• Rhaid cyfuno CP â haenau gwrth-cyrydu perfformiad uchel (ee, epocsi, polywrethan).
• Mae amddiffyniad cathodig yn gwneud iawn am ddiffygion neu ddifrod cotio.

4. Monitro a chynnal a chadw:

• Monitro posib: Trwy electrodau cyfeirio sydd wedi'u gosod ymlaen llaw neu archwiliadau ROV.
• Gwiriadau defnydd anod: Mesur màs gweddilliol anod neu allbwn cerrynt yn rheolaidd.
• Systemau clyfar: Mae IoT{0}}wedi galluogi-trosglwyddo data amser real i ganolfannau rheoli ar y tir.

• Yr Almaen Bardd Ynni Ocean Breeze Alltraeth 1 Fferm Wynt.
• Shenneng Hainan CZ2 600MW Prosiect Arddangos Ynni Gwynt ar y Môr.
• CGN Shanwei Jiazi II 400MW Fferm Wynt Alltraeth Prosiect Ymchwil System ICCP.
• SPIC Xiangshan 1# 500MW Prosiect Fferm Wynt ar y Môr.
• Tsieina Tri Cheunant Yangjiang Yangxi Shapa 300MW Prosiect Pŵer Gwynt ar y Môr.
• Prosiect Gwynt Alltraeth Huadian Fujian Fuqing Culfor Haitan 300MW.
• Prosiect Fferm Wynt Alltraeth CPI Dafeng H3# 300MW.

1. Heriau technegol

• Effeithiau llwytho deinamig: Tonnau{0}}cracio blinder a achosir gan anod-cysylltiadau strwythur.
• Amgylcheddau-môr dwfn: Dosbarthiad cerrynt anod anwastad ar ddyfnder mwy na 50 metr.
• Rheoli costau: Mae costau deunydd anod yn cyfrif am 10-15% o gyfanswm y treuliau mewn ffermydd gwynt mawr.

2. Cyfarwyddiadau arloesi

Deunyddiau anod newydd:

• Nano-anodau cyfansawdd (ee, Al-Zn-In-Ti) i wella effeithlonrwydd cyfredol.
• Anodau sy'n gyfeillgar i'r amgylchedd (hydoddiad metel trwm isel).

Systemau deallus:

• Technoleg addasu potensial addasol yn seiliedig ar AI.
• Roedd ROV-wedi cynorthwyo monitro cydweithredol.

Cyflenwad ynni hybrid:

• Integreiddio pŵer solar a gwynt i ddarparu ynni gwyrdd ar gyfer systemau ICCP.

3. Safonau a rheoliadau

Safonau rhyngwladol:

• ISO 24656-2022 (Diogelu Cathodig o Strwythurau Gwynt ar y Môr).
• DNV{0}}RP-B401 Dyluniad Gwarchod Cathodic.

Safonau Tsieineaidd:

• SY/T10030-2018 "Cod Dylunio ar gyfer Systemau Diogelu Cathodig Llwyfannau Sefydlog Alltraeth".
• NB/T 10626-2021 "Cod ar gyfer Dyluniad Gwrth-Crydiad Prosiectau Ffermydd Gwynt ar y Môr".

Mae technoleg amddiffyn cathodig yn gonglfaen ar gyfer sicrhau gwydnwch strwythurau gwynt ar y môr, sy'n gofyn am integreiddio gwyddor deunyddiau, peirianneg forol, a thechnolegau monitro craff. Wrth i'r diwydiant symud ymlaen tuag at ddyfroedd dyfnach a chynhwysedd mwy, bydd systemau CP yn pwysleisio effeithlonrwydd uwch, cynaliadwyedd amgylcheddol a deallusrwydd. Disgwylir i arloesiadau yn y dyfodol ym maes rheoli deunyddiau a digidol leihau costau cylch bywyd a chefnogi datblygiad cynaliadwy byd-eang ynni gwynt ar y môr.