基于labview的管道泄漏检测与定位系统

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1、基于LabVIEW的管道泄漏检测与定位系统

2、第1图1监测系统组成示意图500)this.style.ouseg(this)">图2VISA属性调制解调器通讯程序示意图负压力波泄漏监测与定位原理负压力波法是一种声学方法，所谓压力波实际是在管输介质中传播的声波。当管道突然发生泄漏时，相当于泄漏点处产生了以一定速度传播的负压力波向管道的两端传播，负压波中包含有泄漏的信息，通过检测负压波可以检测泄漏的发生，并根据泄漏产生的负压波传播到管道两端的时间差进行泄漏点定位。该方法具有很快的反应速度和较高的定位精度，是一种受到广泛重视的定位方法。由下式可计算出泄

3、漏点位置：(1)其中a为管输介质中压力波的传播速度，Dt为上、下游传感器接收压力波的时间差，L为管道长度。此公式的前提是压力波速为常数，对于国外来讲，大多是轻质油，常温输送即可，原油的密度沿管线变化不大，所以波速可以看作常数。而我国的原油具有高粘度、高含蜡和高凝点的特点，必须加热输送。从而导致压力波的传播速度并不是一个常数，受温度影响很大。考虑到液体的弹性、密度和管材的弹性的因素，压力波传播速度a应改写为：(2)式中：a—管内压力波的传播速度，m/s；K—液体的体积弹性系数，Pa；r—液体的密度，kg/m3；E—管材的弹性，Pa；D—管道直径，

4、m；e—管壁厚度，m；C1—与管道约束条件有关的修正系数；t—温度，℃。除了考虑温度因素的影响以外，根据我国的现状，由于只能在站内安装一台压力变送器，所以仅*压力是不能判断负压波是站内产生的还是站外产生的。而流量变化对于泄漏和站内操作具有不同性质，通过分析流量变化就可以甄别负压波的。基于以上考虑，我们采取压力流量联合判断的方法，分别在管道的出口和进口加装合适量程的压力变送器、温度变送器和流量变送器，连续采集原油的压力、温度和流量，监视管道的运行状况。我们选用NI公司的数据采集卡PCI-6023E，利用其两路模拟量单端输入和一个通用24位计数器。

5、从功能、价格和开发周期等因素来考虑，这款采集卡都非常适合我们的要求。系统设计以沧州－河间长输管线的泄漏监测系统为例介绍一下整个系统的设计。系统的组成如图1，由安装于临邑、德州、东光、沧州、和河间的五套子站装置和沧州调度室的中心站装置两个部分组成。各站的装置包括压力传感器、温度传感器、工控机、信号采集卡和调制解调器等。输油管道特别是长输管道，距离一般都较长，各站之间的距离也较长，以临邑－沧州－河间长输管线为例，管道全长260公里，总共五个站，两站之间的距离在40~50公里之间。由于沧州站与沧州中心站在一起，两台计算机的距离相差不过几百米，采用网卡

6、互联形成局域网，使用TCP/IP协议进行数据实时传输，其余各站与沧州中心站采用输油公司内部已有的微波通讯设施，使用高性能的调制解调器进行数据传输。各子站的压力、温度等数据除保存在本站的计算机上外，还实时传输到中心站。中心站实时监测各站运行状况，并将数据存档，供管理人员分析。监测系统很重要的特点是要综合各子站的数据来判断是否有泄漏发生，特别是必须有相应两站的数据才能定位泄漏点。根据监测系统子站要求实时地将采集的数据传送到中心站的特点和管道部门已有的通讯设施，系统中采用了两种数据远程传输方式：对于同中心站有网络连接的子站，计算机之间形成局域网，使用

7、网络TCP/IP协议进行数据远程传输；对于通过线进行通讯的子站，使用调制解调器和线连接，子站将采集到的数据远程实时地传送到中心站。在LabVIEEA-0183(Ver2.0)4800波特率，数据电平为TTL，每秒输出标准秒脉冲和含有时间信息的数据流，我们在VisualC++6.0环境下编写了读出GPS数据流、校正计算机系统时间的程序。为防止计算机时间芯片的漂移，我们在主程序中每一小时调用一次时间校正程序，采用动态调用的方式，占用内存少，而且工作稳定可*。调制解调器通讯部分负责将子站的压力数据传输到中心站。漏点定位部分是系统成功的关键部分，漏点定

8、位部分运用了SignalProcessingToolset软件包里提供的小波分析等信号处理技术准确地检测出信号的奇异点的特性，在实际应用中能精确地定出泄漏点的位置。在程序编制上采用了LabVIEanual,NationalInstruments[M].NationalInstrumentsCorporation，1998.2.SignalprocessingToolsetReferenceManual[M].NationalInstrumentsCorporation，1999.3.杨福生，‘小波变换的工程应用分析’，科学出版社，2000.