长输天然气管道泄漏检测技术的研究

【摘要】： 作为五大运输行业之一的管道运输系统,他在国民经济中的地位越来越为重要。实施西部大开发战略带来大量的天然气管道投入建设和运行。管道一旦泄漏会造成巨大的经济损失以及人身伤害,及时发现泄漏并准确进行泄漏点定位成为发生泄漏后的需要解决的首要问题,这对于减少经济损失、维护管道安全运行显得十分重要。天然气管道漏点在线实时泄漏监测与定位系统的研究与应用,使得泄漏能够被及时发现并确定泄漏点的位置,从而降低因天然气泄漏造成的经济损失,同时对提高天然气输送管线的自动化管理水平有着深远的意义。 通过对国内外各种管道泄漏检测技术的研究和分析比较,本课题采用声波检测方法应用于输气管道的泄漏检测。介绍了输气管道泄漏声波信号的基本特征和声波泄漏检测方法的基本原理。 根据课题实际要求,搭建了20米长的管道模型。在实验中,首先利用声卡对不同的泄漏信号进行采样分析,根据各种泄漏信号的特点设计了以高速单片机为核心的采集传输硬件系统。在信号处理方面采用了虚拟仪器软件设计了天然气管线声波泄漏实时监测定位系统,对泄漏声波信号进行波形实时显示、数字滤波、相关运算以及泄漏点定位等操作。通过对实验结果综合分析与比较,验证了这套管道漏点定位系统的正确性与可行性,实现了管线泄漏检测的自动化。 实验结果表明,应用泄漏声波监测方法对充气管道泄漏进行检测定位具有成本低,施工简便、灵敏度高、反应速度快等优点。 【关键词】：声波监测 天然气管道 泄漏检测 泄漏定位 泄漏声波 管道泄漏
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TE973.6
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 选题背景10
• 1.2 本文研究的意义10-11
• 1.3 国内外泄漏检测技术发展现状11-13
• 1.4 论文的主要工作及章节安排13-14
• 1.4.1 论文的主要工作13
• 1.4.2 论文的章节安排13-14
• 第二章 管道泄漏声波检测机理及定位方法14-27
• 2.1 输气管道泄漏声波传播机理14-17
• 2.1.1 输气管道泄漏声波的衰减特性14-15
• 2.1.2 声波在输气管道内的传播性质15-17
• 2.1.3 输气管道泄漏声波波速的确定17
• 2.2 常用管道检测方法的比较17-20
• 2.2.1 直接检测法简介及评估17-18
• 2.2.2 间接检测法简介及评估18-19
• 2.2.3 泄漏检测方法的综合评估标准19-20
• 2.3 管道泄漏声波检测与定位原理20-26
• 2.3.1 声波泄漏检测研究回顾20
• 2.3.2 声波泄漏检测的原理20-22
• 2.3.3 相关算法在管道泄漏定位中的应用22-24
• 2.3.4 声波泄漏信号的相关算法24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 管道泄漏检测系统总体设计27-30
• 3.1 试验模型的建立27-28
• 3.2 下位机采集系统应完成的任务28-29
• 3.3 上位机计算机定位系统应完成的任务29
• 3.4 本章小结29-30
• 第四章 管道泄漏监测系统上位机部分设计30-43
• 4.1 虚拟仪器及 LabVIEW 语言概述30-33
• 4.1.1 虚拟仪器的优点31
• 4.1.2 传统仪器与虚拟仪器的比较31
• 4.1.3 虚拟仪器的组成31-33
• 4.2 上位机模块设计33-40
• 4.2.1 通信模块33-37
• 4.2.2 双通道相关定位模块37-38
• 4.2.3 单通道时频域分析模块38-40
• 4.3 利用队列操作提高上位机运行效率40-42
• 4.4 本章小结42-43
• 第五章 管道泄漏监测系统下位机部分设计43-59
• 5.1 下位机系统总体结构43-44
• 5.2 传感器及前置放大器的选择44-46
• 5.3 信号传输模块设计46-50
• 5.3.1 USB 简介46-47
• 5.3.2 USB 主控制芯片的选择47-48
• 5.3.3 数据传输电路的设计48-49
• 5.3.4 固件与驱动程序设计49-50
• 5.4 数据采集模块电路及程序设计50-53
• 5.4.1 采集模块C8051F020 简介50-51
• 5.4.2 数据采集模块指标51-53
• 5.5 采集模块软件设计53-54
• 5.6 下位机设计中应注意的问题54-58
• 5.6.1 硬件电路中的抗干扰问题54-56
• 5.6.2 软件设置注意事项56-58
• 5.7 本章小结58-59
• 第六章 管道泄漏实验与结果分析59-72
• 6.1 使用声卡验证的总体方案59
• 6.2 采用声卡采集信号59-61
• 6.3 实验系统搭建及系统参数设置61-63
• 6.4 管线泄漏声波实验数据分析63-66
• 6.5 利用管线泄漏声波实时监测软件进行检测66-71
• 6.6 实验结论71
• 6.7 本章小结71-72
• 第七章 结论72-73
• 参考文献73-75
• 附录A 上位机系统用户操作界面75-76
• 附录B 下位机总体电路图76-77
• 附录C 下位机系统单片机程序77-80
• 在学研究成果80-81
• 致谢81

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