基于labview的管道泄漏檢測(cè)與定位系統(tǒng)

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1、基于LabVIEW的管道泄漏檢測(cè)與定位系統(tǒng)

2、第1圖1監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成示意圖500)this.style.ouseg(this)">圖2VISA屬性調(diào)制解調(diào)器通訊程序示意圖負(fù)壓力波泄漏監(jiān)測(cè)與定位原理負(fù)壓力波法是一種聲學(xué)方法，所謂壓力波實(shí)際是在管輸介質(zhì)中傳播的聲波。當(dāng)管道突然發(fā)生泄漏時(shí)，相當(dāng)于泄漏點(diǎn)處產(chǎn)生了以一定速度傳播的負(fù)壓力波向管道的兩端傳播，負(fù)壓波中包含有泄漏的信息，通過(guò)檢測(cè)負(fù)壓波可以檢測(cè)泄漏的發(fā)生，并根據(jù)泄漏產(chǎn)生的負(fù)壓波傳播到管道兩端的時(shí)間差進(jìn)行泄漏點(diǎn)定位。該方法具有很快的反應(yīng)速度和較高的定位精度，是一種受到廣泛重視的定位方法。由下式可計(jì)算出泄

3、漏點(diǎn)位置：(1)其中a為管輸介質(zhì)中壓力波的傳播速度，Dt為上、下游傳感器接收壓力波的時(shí)間差，L為管道長(zhǎng)度。此公式的前提是壓力波速為常數(shù)，對(duì)于國(guó)外來(lái)講，大多是輕質(zhì)油，常溫輸送即可，原油的密度沿管線變化不大，所以波速可以看作常數(shù)。而我國(guó)的原油具有高粘度、高含蠟和高凝點(diǎn)的特點(diǎn)，必須加熱輸送。從而導(dǎo)致壓力波的傳播速度并不是一個(gè)常數(shù)，受溫度影響很大?？紤]到液體的彈性、密度和管材的彈性的因素，壓力波傳播速度a應(yīng)改寫為：(2)式中：a—管內(nèi)壓力波的傳播速度，m/s；K—液體的體積彈性系數(shù)，Pa；r—液體的密度，kg/m3；E—管材的彈性，Pa；D—管道直徑，

4、m；e—管壁厚度，m；C1—與管道約束條件有關(guān)的修正系數(shù)；t—溫度，℃。除了考慮溫度因素的影響以外，根據(jù)我國(guó)的現(xiàn)狀，由于只能在站內(nèi)安裝一臺(tái)壓力變送器，所以僅*壓力是不能判斷負(fù)壓波是站內(nèi)產(chǎn)生的還是站外產(chǎn)生的。而流量變化對(duì)于泄漏和站內(nèi)操作具有不同性質(zhì)，通過(guò)分析流量變化就可以甄別負(fù)壓波的?；谝陨峡紤]，我們采取壓力流量聯(lián)合判斷的方法，分別在管道的出口和進(jìn)口加裝合適量程的壓力變送器、溫度變送器和流量變送器，連續(xù)采集原油的壓力、溫度和流量，監(jiān)視管道的運(yùn)行狀況。我們選用NI公司的數(shù)據(jù)采集卡PCI-6023E，利用其兩路模擬量單端輸入和一個(gè)通用24位計(jì)數(shù)器。

5、從功能、價(jià)格和開發(fā)周期等因素來(lái)考慮，這款采集卡都非常適合我們的要求。系統(tǒng)設(shè)計(jì)以滄州－河間長(zhǎng)輸管線的泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為例介紹一下整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的組成如圖1，由安裝于臨邑、德州、東光、滄州、和河間的五套子站裝置和滄州調(diào)度室的中心站裝置兩個(gè)部分組成。各站的裝置包括壓力傳感器、溫度傳感器、工控機(jī)、信號(hào)采集卡和調(diào)制解調(diào)器等。輸油管道特別是長(zhǎng)輸管道，距離一般都較長(zhǎng)，各站之間的距離也較長(zhǎng)，以臨邑－滄州－河間長(zhǎng)輸管線為例，管道全長(zhǎng)260公里，總共五個(gè)站，兩站之間的距離在40~50公里之間。由于滄州站與滄州中心站在一起，兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的距離相差不過(guò)幾百米，采用網(wǎng)卡

6、互聯(lián)形成局域網(wǎng)，使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸，其余各站與滄州中心站采用輸油公司內(nèi)部已有的微波通訊設(shè)施，使用高性能的調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。各子站的壓力、溫度等數(shù)據(jù)除保存在本站的計(jì)算機(jī)上外，還實(shí)時(shí)傳輸?shù)街行恼尽Ｖ行恼緦?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各站運(yùn)行狀況，并將數(shù)據(jù)存檔，供管理人員分析。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)很重要的特點(diǎn)是要綜合各子站的數(shù)據(jù)來(lái)判斷是否有泄漏發(fā)生，特別是必須有相應(yīng)兩站的數(shù)據(jù)才能定位泄漏點(diǎn)。根據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)子站要求實(shí)時(shí)地將采集的數(shù)據(jù)傳送到中心站的特點(diǎn)和管道部門已有的通訊設(shè)施，系統(tǒng)中采用了兩種數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸方式：對(duì)于同中心站有網(wǎng)絡(luò)連接的子站，計(jì)算機(jī)之間形成局域網(wǎng)，使用

7、網(wǎng)絡(luò)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸；對(duì)于通過(guò)線進(jìn)行通訊的子站，使用調(diào)制解調(diào)器和線連接，子站將采集到的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)地傳送到中心站。在LabVIEEA-0183(Ver2.0)4800波特率，數(shù)據(jù)電平為TTL，每秒輸出標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖和含有時(shí)間信息的數(shù)據(jù)流，我們?cè)赩isualC++6.0環(huán)境下編寫了讀出GPS數(shù)據(jù)流、校正計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)間的程序。為防止計(jì)算機(jī)時(shí)間芯片的漂移，我們?cè)谥鞒绦蛑忻恳恍r(shí)調(diào)用一次時(shí)間校正程序，采用動(dòng)態(tài)調(diào)用的方式，占用內(nèi)存少，而且工作穩(wěn)定可*。調(diào)制解調(diào)器通訊部分負(fù)責(zé)將子站的壓力數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行恼尽Ｂc(diǎn)定位部分是系統(tǒng)成功的關(guān)鍵部分，漏點(diǎn)定

8、位部分運(yùn)用了SignalProcessingToolset軟件包里提供的小波分析等信號(hào)處理技術(shù)準(zhǔn)確地檢測(cè)出信號(hào)的奇異點(diǎn)的特性，在實(shí)際應(yīng)用中能精確地定出泄漏點(diǎn)的位置。在程序編制上采用了LabVIEanual,NationalInstruments[M].NationalInstrumentsCorporation，1998.2.SignalprocessingToolsetReferenceManual[M].NationalInstrumentsCorporation，1999.3.楊福生，‘小波變換的工程應(yīng)用分析’，科學(xué)出版社，2000.