Author(s):
李 莊 - 天津大學(xué)精密測(cè)試技術(shù)及儀器國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
周 琰 - 天津大學(xué)精密測(cè)試技術(shù)及儀器國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
王 立坤 - 天津大學(xué)精密測(cè)試技術(shù)及儀器國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

Industry:
Oil and Gas

Products:
Software, Data Acquisition

The Challenge:
近年來我國(guó)原油泄漏事故頻仍，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染，所以需要一個(gè)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并精確定位的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

The Solution:
針對(duì)原油在長(zhǎng)距離傳輸過程中泄漏，導(dǎo)致?lián)p失的問題，天津大學(xué)基于NI LabVIEW 開發(fā)了一套實(shí)時(shí)性較好的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。利用NI 硬件及LabVIEW 強(qiáng)大的信號(hào)處理函數(shù)，能夠及時(shí)而準(zhǔn)確地定位泄漏點(diǎn)。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(jì)效益。

Gallery

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(jì)損失，還嚴(yán)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(cè)出原油泄漏的位置并非易事。我們迫切需要的是提高對(duì)石油管道的監(jiān)測(cè)能力，并且及時(shí)而準(zhǔn)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(dāng)前，對(duì)于管道檢測(cè)國(guó)際上已有各種成熟的技術(shù)，如壓力梯度法、超聲波檢測(cè)法等。然而國(guó)外的現(xiàn)成技術(shù)不能完全適應(yīng)中國(guó)原油輸送的特點(diǎn)，而且價(jià)格昂貴。國(guó)內(nèi)，天津大學(xué)等多家研究機(jī)構(gòu)也在不斷研發(fā)適合中國(guó)的管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

基于LabVIEW 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在中國(guó)，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(diǎn)是持續(xù)時(shí)間短、泄漏量較大，屬于突發(fā)事故，對(duì)此，天津大學(xué)采用了負(fù)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(tái)不間斷地采集壓力、流量等參數(shù)，監(jiān)視管道運(yùn)行狀況。但由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)存在不可避免的電磁干擾、輸油泵的振動(dòng)等，因此采集到的信號(hào)序列附加了大量噪聲，如何從噪聲當(dāng)中準(zhǔn)確地提取出信號(hào)的特征點(diǎn)是定位的關(guān)鍵。

“首先，因?yàn)椴煌瑮l件下的信號(hào)具有不同的特征，我們利用LabVIEW中豐富的信號(hào)處理函數(shù)對(duì)信號(hào)的特征作了深入的分析和預(yù)處理，使得系統(tǒng)能夠針對(duì)不同的信號(hào)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(dòng)態(tài)庫(kù)來捕捉壓力波變化的特征點(diǎn)，從而確定泄漏位置。由于管道全線長(zhǎng)180 公里，我們采用電話網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，各個(gè)子站的數(shù)據(jù)都可以實(shí)時(shí)傳到中心站，線路中斷能夠自動(dòng)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(yùn)用負(fù)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?！?/p>

簡(jiǎn)單易用、功能強(qiáng)大的LabVIEW 平臺(tái)

“作為虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)，LabVIEW 在采集、分析、顯示等方面顯示出了強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。我們綜合運(yùn)用了數(shù)字濾波、中值濾波、頻譜分析等信號(hào)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(chǎng)應(yīng)用提供了很大的方便。我們僅用了兩個(gè)多月就在實(shí)驗(yàn)室完成了全部程序的編寫，并很快實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試?！蹦壳斑@套系統(tǒng)已經(jīng)成功地安裝在臨盤- 濟(jì)南和滄州-臨邑的兩條管線上，并取得了不錯(cuò)的成績(jī)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在勝利油田臨盤- 濟(jì)南管線，2001 年3、4月份，共監(jiān)測(cè)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(guó)家挽回經(jīng)濟(jì)損失數(shù)十萬(wàn)元。