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技術頻道

華北平原上的原油管道守望者

The Challenge:

  近年來我國原油泄漏事故頻仍,造成巨大經濟損失和環境污染,所以需要一個能夠及時發現并精確定位的監測系統。

The Solution:

  針對原油在長距離傳輸過程中泄漏,導致損失的問題,天津大學基于NI LabVIEW 開發了一套實時性較好的監測系統。利用NI 硬件及LabVIEW 強大的信號處理函數,能夠及時而準確地定位泄漏點。目前這套系統已經成功地應用在勝利油田和華東輸油管理局等管線,并取得了可觀的經濟效益。


系統的總體構成示意圖

  "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。其特點是持續時間短、泄漏量較大,屬于突發事故,對此,天津大學采用了負壓力、流量聯合等判斷方法。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,監視管道運行狀況。"

  原油泄漏,不僅造成了巨大的經濟損失,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測能力,并且及時而準確地定位泄漏發生的位置,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,如壓力梯度法、超聲波檢測法等。然而國外的現成技術不能完全適應中國原油輸送的特點,而且價格昂貴。國內,天津大學等多家研究機構也在不斷研發適合中國的管道監測系統。

基于LabVIEW 實現實時監測系統

  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。其特點是持續時間短、泄漏量較大,屬于突發事故,對此,天津大學采用了負壓力、流量聯合等判斷方法。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,監視管道運行狀況。但由于工業現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對信號的特征作了深入的分析和預處理,使得系統能夠針對不同的信號做出相應的處理。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,我們采用電話網絡實現數據通信,各個子站的數據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據,判斷是否有泄漏發生。”

簡單易用、功能強大的LabVIEW 平臺

  “作為虛擬儀器開發平臺,LabVIEW 在采集、分析、顯示等方面顯示出了強大的優勢。我們綜合運用了數字濾波、中值濾波、頻譜分析等信號處理函數,使用起來只需連連線;小波分析軟件包也為現場應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,并很快實現了現場調試。”目前這套系統已經成功地安裝在臨盤- 濟南和滄州-臨邑的兩條管線上,并取得了不錯的成績。據統計,在勝利油田臨盤- 濟南管線,2001 年3、4月份,共監測到泄漏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,發現泄漏40多處,為國家挽回經濟損失數十萬元。

  ni.com/labview/zhs

  ni.com/signalprocessing

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