探析输油管道泄漏监测与定位系统的设计与若干技术研究

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1、东北大学硕士学位论文输油管道泄漏监测与定位系统的设计与若干技术研究姓名：郭涛申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：张化光;陈宪章20050201东北大学硕士学位论文摘要输油管道泄漏监测与定位系统的设计与若干技术研究摘要原油管道运输中的泄漏事故，不仅造成经济损失和环境污染，还有可能带来重大的人身伤亡。近些年来，管道泄漏更是事故频繁发生。为了保障管道安全运行和将泄漏事故造成的危害减少到最小，因此本文设计了一套输油管线泄漏监测与定位系统，同时，研究了输油管线泄漏检测技术，以获得更高的泄漏检测灵

2、敏度和更准确的泄漏点定位精度。本文主要进行了以下几方面的工作：1．提出了输油管线泄漏监测与定位系统的总体设计方案，然后对输油管线泄漏监测与定位系统的软、硬件设计和操作系统的选择进行了详细的介绍。在软件设计方面，将DOS作为监控站高速采集装置的操作系统，BorlaIldC语言为开发工具，w．mdows2000为监控站计算机和监控室计算机的操作系统，将ⅥsualC++6．O作为软件开发工具。硬件方面的设计则包括：高速采集装置的嵌入式微处理器的选择、A巾转换器的选择、∞计数板的选择和滤波板的设计等。2．对输

3、油管道发生泄漏时的压力、流量等状态的变化进行了研究，分析了管道发生泄漏时其相应参数的变化规律，并结合此规律，将压力流量联合判别法应用于管道泄漏检测中，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内负压力波传播速度的影响；分析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。3．在输油管道泄漏检测与定位系

4、统中，影响泄漏检测与定位结果的因素较多。比如：数据通讯的及时与否、被处理信号的时间是否一致等。针对上述问题，本文设计出在输油管道两端采用无线微波进行数据传输的方式来解决系统的远程通讯问题，及使用(沪S系统时钟为数据提供时间信息的方案来解决信号采集不同步的问题。4．介绍了输油管线泄漏监测与定位系统技术的创新点，同时，对该系统的特性进行了分析。关键词：输油管道、泄漏检测、负压力波、遗传算法东北大学硕士学位论文独创一1生声明独创性声明本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以

5、标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：新诱日期．加啤碉7棚学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。(如作者和导师同意网上交流，请在下方签

6、名；否则视为不同意。)学位论文作者签名：签字日期：导师签名：签字日期：东北赶学硕士学位论文第1章绪论1．1管道运输的发展状况和面临的问题1．1．1管道运输的发展现代管道运输起始于19世纪中叶。萨缪尔·凡·赛克尔(s锄nelv撕sychel)于1865年首先在美国宾夕法尼亚州泰特期绍尔油田内铺设了第一条输油管道，该管道的管径为50mm，全长约8km，日输量127m3。美国在1879年建成的泰德一瓦特输油管道(Tide—waterPipeline)，被称为全世界第一条长途输油管。该管道从柯里亚尔通往威廉港

7、，管道直径152nⅡn，全长174km，年输量50104m3。管道运输真正作为商业性运输手段，并经历不同恶劣环境考验的历史时期是在20世纪60年代之后。其主要表现在以下几条世界瞩目的输油管道的建成投产。前苏联1964年建起第一条“友谊输油管”，油管直径1020n吼，全长5500km；1977年又修建了第二条“友谊输油管”，直径1220Ⅱ1IIl，全长4412虹1，两条管道共建44座输油站；1983年又建起一条输送天然气到西欧的管道，该管道长达4450km，直径1420蛐，工作压力7．5Mpa，投资76

8、亿卢布。美国于1977年建成投产的横贯阿拉斯加的原油输送管道，该管道全长1276．8km，管径122咖m，总计投资77亿美元。1983年投产的阿拉伯东西原油管道全长1202km，管径1220InIIl，年输能力1亿多吨，耗资24亿美元【l】。目前，全世界大型输油管总长超过200万公里，并且以每年4—5万公里的速度递增。经过一百多年的发展，管道运输业已成为与铁路、公路、航空、水运并行的五大运输手段之一。比较几种运输方式，管道输送具有的特点是：第一，大大减少