管道共振监测分析方法研究.pdf

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1、第11期沈继忱等．管道共振监测分析方法研究管道共振监测分析方法研究沈继忱季玲玉付俊杰(东北电力大学自动化工程学院，吉林吉林132012)摘要为减小管道共振对工业生产及管线使用寿命造成的危害，首次提出利用LabVIEW对管道共振进行在线监测分析研究，并利用SFPCI-6122数据采集卡和PC机自带声卡编程对系统的稳定性进行验证。采集卡采集管道内压力脉动和机械振动产生的电信号，并通过LabVIEW编程对振动信号进行时域分析、谱分析和小波分析，对数据进行保存分析，实现报警及事故追忆等功能。通过在线监测及时采取相应的减振措施，保障生产安全。硬件部分主要包括传

2、感器、调理电路、数据采集卡和计算机；软件部分主要完成信号采集处理等功能。关键词管道共振LabVIEW在线监测信号采集中图分类号TH865文献标识码A文章编号1000—3932(2012)11—1477-03管道作为电力工业传输高温、高压水汽，石油、化工工业传输易燃易爆、有毒有害介质的基本元件，结构复杂且不易维修，往往浪费大量的人力、物力和时间，造成巨大的经济损失⋯。当管道内压力脉动产生的谐振频率与机械振动产生的频率相等或接近时就会产生共振。共振使管道系统的结构或者附件遭到破坏，减少管线使用寿命，如果管道的焊缝及弯头发生泄漏，会造成事故停产，一旦发生泄

3、漏事故后果不堪设想嵋1。而对于管道共振的研究大多局限于算法上的计算，或是对于管道单一振动的研究。本设计利用虚拟仪器实现管道振动的在线监测分析，能够实时了解振动的状况，及时发现事故隐患，进行报警监测和事故追忆H1，并能实时进行数据保存，便于进行分析。不但可以确保设备运行的安全、可靠，降低设备维护费用，提高整个机组的运行效率，而且通过对数据的分析可以找出引起共振的原因，对线路改造和及时处理提供直接有效的信息。基于LabVIEW的管道共振在线监测分析系统，包括硬件部分和软件部分：硬件部分主要由传感器、调理电路、数据采集卡和计算机组成”1；软件部分主要由La

4、bVIEW编程实现信号采集程序。分别利用压力传感器和振动传感器将管道压力脉动产生的谐振频率和机械的振动频率通过传感器将振动信号转换成电信号，通过信号调理电路后利用采集卡对电信号进行采集，通过LabVIEW编程实现数据采集、信号调理、数据存储及图形显示等功能，并对振动信号进行时域分析、谱分析和小波分析”1。当信号幅值增大到一定程度时进行报警，判断振动源和共振信号。以此来确定是由于结构布置、支吊架悬挂位置不适当，压力不均匀度过大，还是管线产生了共振，提出相应的减振措施，消除管线的异常振动，保障生产安全。1系统软件设计数据采集卡是外界信号进入计算机的通道，

5、在这个通道中要实现A／D转换及放大等功能。NI公司生产的采集卡价格上都梧对较高，为节约成本，采用非NI公司生产的SFPCI_6122采集卡进行编程。它是一款基于PCI总线的双通道高速模拟采集卡，每通道最高采集速率可达20MB／s，电压范围一5～+5V，可方便地应用于装有SFPCI总线插槽的计算机，适用于对宽带信号、通信信号、雷达信号和图像信号的高速连续数据采集处理。使用SFPCI--6122可以将传感器和控制器与计算机结合在一起，利用计算机强大的数据处理能力和灵活的软件编程方式，对信号进行分析披E理、显示与记录∞“o。管道共振在线监测系统如图1所示，

6、采集处理程序如图2所示一“o，信号处理界面如图3所示。收疆日期：2012-09—17(修改稿)1478化～l：自动化及仪表第39卷图1管道共振在线监测系统■_●■-一■-证矿j伊邺{譬榉图2PCI-6122采集处理程序图3信号处理界面2系统稳定性验证为了验证系统的稳定性，使用计算机自带声卡进行LabVIEW编程，利用声卡进行振动监测技术已经比较成熟，系统的稳定性已经过验证。计算机自带声卡是一个优秀的数据采集系统，它具有A／D和D／A转换功能，不仅价格低廉，而且兼容性好、性能稳定、通用性强，尤其软件特别是驱动程序升级方便Ⅲ3。经验证，利用SFPCI．6

7、122采集卡建立的管道共振在线监测系统是稳定可靠的。3结论3．1通过对信号波形的时域分析、谱分析和小波分析，确定共振源，采取相应措施。3．2基于LabVIEW图形化编程语言，实现了对管道振动信号采集系统的设计，整个系统实现了信号采集、信号调理、数据存储和图形显示几个功能，并通过系统验证，证明本系统是稳定可靠的。3．3对管道振动信号进行采集和存储，为进一步进行故障诊断、事故预防和提高工作效率都有重要意义。3．4与传统数据采集系统相比，基于LabVIEW的数据采集系统具有价格低廉、使用性强、开发周期短、数据处理简单方便及便于维护等优点。参考文献[1]周莘

8、莘，石成江，杨素芬，等．工艺管线振动控制的研究[J]．辽宁石油化工大学学报，2007，27(3)：41～43