長輸天然氣管道泄漏檢測技術(shù)的研究

【摘要】： 作為五大運輸行業(yè)之一的管道運輸系統(tǒng),他在國民經(jīng)濟中的地位越來越為重要。實施西部大開發(fā)戰(zhàn)略帶來大量的天然氣管道投入建設(shè)和運行。管道一旦泄漏會造成巨大的經(jīng)濟損失以及人身傷害,及時發(fā)現(xiàn)泄漏并準確進行泄漏點定位成為發(fā)生泄漏后的需要解決的首要問題,這對于減少經(jīng)濟損失、維護管道安全運行顯得十分重要。天然氣管道漏點在線實時泄漏監(jiān)測與定位系統(tǒng)的研究與應(yīng)用,使得泄漏能夠被及時發(fā)現(xiàn)并確定泄漏點的位置,從而降低因天然氣泄漏造成的經(jīng)濟損失,同時對提高天然氣輸送管線的自動化管理水平有著深遠的意義。 通過對國內(nèi)外各種管道泄漏檢測技術(shù)的研究和分析比較,本課題采用聲波檢測方法應(yīng)用于輸氣管道的泄漏檢測。介紹了輸氣管道泄漏聲波信號的基本特征和聲波泄漏檢測方法的基本原理。 根據(jù)課題實際要求,搭建了20米長的管道模型。在實驗中,首先利用聲卡對不同的泄漏信號進行采樣分析,根據(jù)各種泄漏信號的特點設(shè)計了以高速單片機為核心的采集傳輸硬件系統(tǒng)。在信號處理方面采用了虛擬儀器軟件設(shè)計了天然氣管線聲波泄漏實時監(jiān)測定位系統(tǒng),對泄漏聲波信號進行波形實時顯示、數(shù)字濾波、相關(guān)運算以及泄漏點定位等操作。通過對實驗結(jié)果綜合分析與比較,驗證了這套管道漏點定位系統(tǒng)的正確性與可行性,實現(xiàn)了管線泄漏檢測的自動化。 實驗結(jié)果表明,應(yīng)用泄漏聲波監(jiān)測方法對充氣管道泄漏進行檢測定位具有成本低,施工簡便、靈敏度高、反應(yīng)速度快等優(yōu)點。 【關(guān)鍵詞】：聲波監(jiān)測 天然氣管道 泄漏檢測 泄漏定位 泄漏聲波 管道泄漏
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TE973.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 選題背景10
• 1.2 本文研究的意義10-11
• 1.3 國內(nèi)外泄漏檢測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.4 論文的主要工作及章節(jié)安排13-14
• 1.4.1 論文的主要工作13
• 1.4.2 論文的章節(jié)安排13-14
• 第二章 管道泄漏聲波檢測機理及定位方法14-27
• 2.1 輸氣管道泄漏聲波傳播機理14-17
• 2.1.1 輸氣管道泄漏聲波的衰減特性14-15
• 2.1.2 聲波在輸氣管道內(nèi)的傳播性質(zhì)15-17
• 2.1.3 輸氣管道泄漏聲波波速的確定17
• 2.2 常用管道檢測方法的比較17-20
• 2.2.1 直接檢測法簡介及評估17-18
• 2.2.2 間接檢測法簡介及評估18-19
• 2.2.3 泄漏檢測方法的綜合評估標準19-20
• 2.3 管道泄漏聲波檢測與定位原理20-26
• 2.3.1 聲波泄漏檢測研究回顧20
• 2.3.2 聲波泄漏檢測的原理20-22
• 2.3.3 相關(guān)算法在管道泄漏定位中的應(yīng)用22-24
• 2.3.4 聲波泄漏信號的相關(guān)算法24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 管道泄漏檢測系統(tǒng)總體設(shè)計27-30
• 3.1 試驗模型的建立27-28
• 3.2 下位機采集系統(tǒng)應(yīng)完成的任務(wù)28-29
• 3.3 上位機計算機定位系統(tǒng)應(yīng)完成的任務(wù)29
• 3.4 本章小結(jié)29-30
• 第四章 管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)上位機部分設(shè)計30-43
• 4.1 虛擬儀器及 LabVIEW 語言概述30-33
• 4.1.1 虛擬儀器的優(yōu)點31
• 4.1.2 傳統(tǒng)儀器與虛擬儀器的比較31
• 4.1.3 虛擬儀器的組成31-33
• 4.2 上位機模塊設(shè)計33-40
• 4.2.1 通信模塊33-37
• 4.2.2 雙通道相關(guān)定位模塊37-38
• 4.2.3 單通道時頻域分析模塊38-40
• 4.3 利用隊列操作提高上位機運行效率40-42
• 4.4 本章小結(jié)42-43
• 第五章 管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)下位機部分設(shè)計43-59
• 5.1 下位機系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)43-44
• 5.2 傳感器及前置放大器的選擇44-46
• 5.3 信號傳輸模塊設(shè)計46-50
• 5.3.1 USB 簡介46-47
• 5.3.2 USB 主控制芯片的選擇47-48
• 5.3.3 數(shù)據(jù)傳輸電路的設(shè)計48-49
• 5.3.4 固件與驅(qū)動程序設(shè)計49-50
• 5.4 數(shù)據(jù)采集模塊電路及程序設(shè)計50-53
• 5.4.1 采集模塊C8051F020 簡介50-51
• 5.4.2 數(shù)據(jù)采集模塊指標51-53
• 5.5 采集模塊軟件設(shè)計53-54
• 5.6 下位機設(shè)計中應(yīng)注意的問題54-58
• 5.6.1 硬件電路中的抗干擾問題54-56
• 5.6.2 軟件設(shè)置注意事項56-58
• 5.7 本章小結(jié)58-59
• 第六章 管道泄漏實驗與結(jié)果分析59-72
• 6.1 使用聲卡驗證的總體方案59
• 6.2 采用聲卡采集信號59-61
• 6.3 實驗系統(tǒng)搭建及系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置61-63
• 6.4 管線泄漏聲波實驗數(shù)據(jù)分析63-66
• 6.5 利用管線泄漏聲波實時監(jiān)測軟件進行檢測66-71
• 6.6 實驗結(jié)論71
• 6.7 本章小結(jié)71-72
• 第七章 結(jié)論72-73
• 參考文獻73-75
• 附錄A 上位機系統(tǒng)用戶操作界面75-76
• 附錄B 下位機總體電路圖76-77
• 附錄C 下位機系統(tǒng)單片機程序77-80
• 在學研究成果80-81
• 致謝81

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