基于虚拟仪器的原油管道泄漏检测技术研究

论文摘要

管道泄漏检测是多领域、跨学科的课题,涉及到管道流体力学、热力学、传感技术、微弱信号检测、信号处理等多个学科。本文首先介绍了当前管道运输的发展状况。将压力流量联合判别法应用于管道泄漏检测中,并通过捕捉压力波的突降时刻进行管道泄漏点定位。分析了管道内的流体温度随传输距离而变化的规律,并指出了此规律对管道负内压力波传播速度的影响。指出了常负压力波波速定位方法的局限性,并采用改进的负压力波定位技术,将管道内的负压力波速公式采用复化辛普森公式进行了改造。结合管道两端接收到负压力波的时间差,采用遗传算法搜索管道内的泄漏点。本文对系统中用到的小波变换法数据去噪,泄漏检测和泄漏定位从原理到计算机实现的核心算法等都进行了详细的分析和讨论。本文主要应用MATLAB软件来进行数据处理。在利用MATLAB这一具有强大的信号处理功能的工具对采集的信号进行分析时,主要进行了原始数据去噪和信号特征的提取。并为了定位准确,采用GPS来统一首末端数据采集系统的系统时间。最后,结合课题提出了基于无线扩频网络数据传输的负压波法泄漏检测系统的总体方案。采用虚拟仪器技术设计了一套各站独立的分立式原油集输管道泄漏检测及定位系统,并对其软、硬件方案进行了设计。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 输油管线计算机实时泄漏检测系统的研究意义
• 1.2 管道泄漏检测技术的发展现状及方法概述
• 1.3 本文的研究目的和主要工作
• 第二章 负压波泄漏检测与定位关键技术
• 2.1 负压波法泄漏检测原理及定位公式
• 2.2 负压力波波速的确定
• 2.3 因泄漏产生的负压波的强度传播规律
• 2.4 两端压力变送器的动态响应时间差
• 2.5 原油温度的沿程变化
• 2.6 对常波速定位方法的改进
• 2.7 压力流量联合判别方法的应用
• 2.8 本章小结
• 第三章 泄漏检测及泄漏点定位
• 3.1 小波变换方法在泄漏点检测中的作用
• 3.2 用小波变换进行输油管线泄漏检测
• 3.3 离散小波变换在压力信号消噪中的应用
• 3.4 泄漏点定位
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于虚拟仪器的集输管网支线泄漏检测系统设计
• 4.1 泄漏检测系统的总体构成
• 4.2 检测系统的硬件组成
• 4.3 时间基准校对技术的研究
• 4.4 无线扩频网络数据传输
• 4.5 本章小结
• 第五章 虚拟仪器技术在管道泄漏检测系统中的应用
• 5.1 虚拟仪器的基本概念
• 5.2 虚拟仪器的特性
• 5.3 虚拟仪器的硬、软件组成
• 5.4 检测系统的软件设计
• 5.5 系统软件实现
• 5.6 本章小结
• 全文总结
• 致谢
• 参考文献