无电地区阴极保护的理想电源TEG.docx

458(2)阳极的摆放位置，对于导流罩的阴极保护有着重要意义。通过实验发现，当凹圈 与牺牲阳极的射线相垂直时，屏藏效应小，凹坑内部容易被保护}而当凹圆与牺牲阳极的射线相平行时，屏蔽效应大，凹坑内部不容易被保护，容易发生腐蚀，从而使导流覃寿命降低。参考文献1sv．AA．哈瓦尔特f丹麦j黄鼎庭，张忠业，王育英译．船舶阻力与推进．1988．224～2372辽渣橐圃公司．技木研究报告．1997年5月18日第5页．3郑新曼，靳铰良．对电力线教学的一些探讨和体会．大学物理．中国物理学会1996．15(1)。42无电地区阴极保护的理想电源一TEG胡士信陈向新薛致连李永尧罗市斯(中国石油天然气管jt勘察设计院，河北库坊065000)龚村鸣’|春蓉(四川石油管理局勘察谩计研究院，成舞f10017) 祝恒山(加幸天环球热电技术岔司中囝办事处，哈尔痪150001)摘薹强胡电流阴极保护的棱心装置是电源，对于无电的边远地区选样电源耍考虑其可靠性、 少维护、长寿命及低成奉．通过近些年来的开发和研究，对于输气管道或气田开发上。TEG是经 济台理的阴极保护和通讯的理想电舔。本文从TEG的原理、设计及应用介绍了目前世界广为应用的热电发生墨的电薄设备。它的高可靠性、20年的长寿命、兔雏护的户外工作性能及低运行费用。 使得它可以和太阳能电池、密闭循环蒸气发电机组(CCVT)相麓美。蓑t调无电地区胡极保护电源TEG嘻1前言TEG是热电发生器的简称，是thermoelectricgenerator的缩写，有时也称温差发电器。它是利用半导体的温差效应，将热能转换成电能的一种装置，整个转换过程中没有一个运动的部件，所以可靠性极高，寿命长，可达20年以上。TEG可由任意个热电偶串、并联给台而成，所以可做成各种规格。它的理想供电范围是 几瓦到几千瓦，是边远元电地区管道阴极保护和通讯的理想电源。TEG已广泛应用于没有交流电及交流电不能保障连续供给的地区，近20年来，世界上已 有50多个国家和地区成功地应用了TEG技术，在我国的四川、新疆及近二年新建的陕京、陕 银天然气管道上，均引入了TEG技术，为阴极保护和通讯供电。2工作原理当两个不同的导体两端相接，组成一个闭合回路，如两个接头处有不同的温度，则回 路中便有电流流动，这就是温差效应，也称塞贝克效应，有时温差电动势亦称为塞贝克电动势。南每露。：菇蠡§逮459把两种金属换成P型和N型半导体，囱半导体的塞贝克 系数很大，就可以制作把热能转变为电能悄温差发电器了，图1是TEG的原理示意图。温差电偶的蔺饕博。P型和N型半导体热电材料组成，一端用金属以歇搏接触相连，其温度为Tt； 另一端通过欧姆接触与电阻。Rl括连，温度为710，当T，710 时，由于塞贝克效应，负载电阻RL中便有电流流过，构成温差发电器。图lTEG原理圈由于一对半导体材料产生的电功率很有限，所以必须把一定数量的半导体电偶对串、并 联起来才能构成一“有使用价值的热电发生器。如一个120W的TEG，共由80个热电偶组成，每个产生84mV的电压，共可以提供出6．7V／18A的电能。图2是TEG的结构设计图。从图2中可以看出TEG是由3个 部分组戚：热源(加热池)、热电偶阵和冷却片。整个装置以热电偶为中心，只要其两佣保持有温度差，就会不断地产生电势差。TEG原则上可采用任意一种热能 使之发电，如核能、太阳能，液体和气体燃料的燃烧能等。目前工程应甩的多是以气体燃料为能源的TEG。热电偶的热端由一燃料喷嘴来维持其高温(538℃)，所用的气体燃料有丙图2TEG结构设计图烷、丁烷及天然气，热电偶的冷端由一组1一热螭电扳-2一狰蜡电楹l3一电绝鼍体l 4--热绝馨体}5一热散热片来保护其相对低温(163C)，散热电柱}6一制狰散热片I7一气密寄封仓，8一燃烧室片将热量自然散至周围的空气中，为防不测，热电偶均装在气密密封外壳内，热电偶阵周围装有绝缘材料，以便最大限度地减少热量损失。3 TEG的设计与应用在无电地区选择电源时，所选电源的容量选择与交流整流器的选择比起来显得更为重要。 这是因为在无电地区所选电源容量的富裕量的成本要远高于交流电源容量富裕量的成本。而在无电地区供电系统，包括TEG在内，通常都要使其满足装置的要求。TEG系统的输出功率设计通常的安全系数在20％至30％的富裕量。它将能确保在任何条件下维持系统的寿命及完全地阴极保护。根据管遭对二E壤的保护电位，也就是满足一850mY的标准电位的要求，来确定阴极保护 系统的容量。为维持这个管道对土壤的保护电位，就必须提供一个确定的电流。这个电流的 数值由被保护的管道或套管的数据来确定，并且这个需求电流能在通常的阴极保护系统的设 计过程中估算出来。这个需求电流的估算与采用交流整流器供电及TEG供电都是一样的。然而，要指出的是对于重(改