Author(s):
李 莊 - 天津大學精密測試技術(shù)及儀器國家重點實驗室
周 琰 - 天津大學精密測試技術(shù)及儀器國家重點實驗室
王 立坤 - 天津大學精密測試技術(shù)及儀器國家重點實驗室
Industry:
Oil and Gas
Products:
Software, Data Acquisition
The Challenge:
近年來我國原油泄漏事故頻仍，造成巨大經(jīng)濟損失和環(huán)境污染，所以需要一個能夠及時發(fā)現(xiàn)并精確定位的監(jiān)測系統(tǒng)。
The Solution:
針對原油在長距離傳輸過程中泄漏，導(dǎo)致?lián)p失的問題，天津大學基于NI LabVIEW 開發(fā)了一套實時性較好的監(jiān)測系統(tǒng)。利用NI 硬件及LabVIEW 強大的信號處理函數(shù)，能夠及時而準確地定位泄漏點。目前這套系統(tǒng)已經(jīng)成功地應(yīng)用在勝利油田和華東輸油管理局等管線，并取得了可觀的經(jīng)濟效益。
系統(tǒng)的總體構(gòu)成示意圖
原油泄漏，不僅造成了巨大的經(jīng)濟損失，還嚴重地污染了河流、泥土等自然資源。然而，在綿延幾千公里的石油管道中，檢測出原油泄漏的位置并非易事。我們迫切需要的是提高對石油管道的監(jiān)測能力，并且及時而準確地定位泄漏發(fā)生的位置，以便最大限度地減少損失和污染程度。
當前，對于管道檢測國際上已有各種成熟的技術(shù)，如壓力梯度法、超聲波檢測法等。然而國外的現(xiàn)成技術(shù)不能完全適應(yīng)中國原油輸送的特點，而且價格昂貴。國內(nèi)，天津大學等多家研究機構(gòu)也在不斷研發(fā)適合中國的管道監(jiān)測系統(tǒng)。
基于LabVIEW 實現(xiàn)實時監(jiān)測系統(tǒng)
在中國，原油泄漏的主要原因之一是人為，通常由偷油車造成。其特點是持續(xù)時間短、泄漏量較大，屬于突發(fā)事故，對此，天津大學采用了負壓力、流量聯(lián)合等判斷方法。他們使用LabVIEW 以及NI 采集卡平臺不間斷地采集壓力、流量等參數(shù)，監(jiān)視管道運行狀況。但由于工業(yè)現(xiàn)場存在不可避免的電磁干擾、輸油泵的振動等，因此采集到的信號序列附加了大量噪聲，如何從噪聲當中準確地提取出信號的特征點是定位的關(guān)鍵。
“首先，因為不同條件下的信號具有不同的特征，我們利用LabVIEW中豐富的信號處理函數(shù)對信號的特征作了深入的分析和預(yù)處理，使得系統(tǒng)能夠針對不同的信號做出相應(yīng)的處理。然后，我們采用Signal Processing 軟件包里提供的小波分析的動態(tài)庫來捕捉壓力波變化的特征點，從而確定泄漏位置。由于管道全線長180 公里，我們采用電話網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，各個子站的數(shù)據(jù)都可以實時傳到中心站，線路中斷能夠自動重新連接。主程序每一分鐘調(diào)用一次泄漏判斷子程序，該子程序綜合運用負壓波法、壓力梯度法和流量差法分析采集到的工況數(shù)據(jù)，判斷是否有泄漏發(fā)生。”
簡單易用、功能強大的LabVIEW 平臺
“作為虛擬儀器開發(fā)平臺，LabVIEW 在采集、分析、顯示等方面顯示出了強大的優(yōu)勢。我們綜合運用了數(shù)字濾波、中值濾波、頻譜分析等信號處理函數(shù)，使用起來只需連連線；小波分析軟件包也為現(xiàn)場應(yīng)用提供了很大的方便。我們僅用了兩個多月就在實驗室完成了全部程序的編寫，并很快實現(xiàn)了現(xiàn)場調(diào)試。”目前這套系統(tǒng)已經(jīng)成功地安裝在臨盤- 濟南和滄州-臨邑的兩條管線上，并取得了不錯的成績。據(jù)統(tǒng)計，在勝利油田臨盤- 濟南管線，2001 年3、4月份，共監(jiān)測到泄漏39 次，抓獲盜油車輛8 輛；在滄州- 臨邑管線，2001 年4、5 月份，共抓獲盜油車輛17輛，發(fā)現(xiàn)泄漏40多處，為國家挽回經(jīng)濟損失數(shù)十萬元。
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