高溫管道壁厚在線監(jiān)測及管理系統(tǒng)研發(fā).pdf

1、在石油化工、煤化工領(lǐng)域，廣泛存在多相流的沖蝕問題，會引起設(shè)備管道壁厚減薄及介質(zhì)泄漏問題，特別在原油劣質(zhì)化過程中以及煤化工過程中，局部沖刷穿孔是裝置非計劃停工及引發(fā)火災(zāi)、爆炸事故的主要成因?，F(xiàn)實中高溫管道壁厚的在線監(jiān)測是工程界關(guān)注的焦點，也是理論界研究的熱點，本文針對高溫高壓多相流管道的定點在線監(jiān)測的實際需求開展基于SH超聲導波脈沖測厚系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)的研發(fā)，為高溫多相流管道實時監(jiān)測技術(shù)提供理論基礎(chǔ)。
　　本研究工作主要分為三個部分:

2、第一，分析了高溫管道壁厚在線監(jiān)測的背景和研究意義，闡述了國內(nèi)外高溫管道的壁厚監(jiān)測原理和方法，確定了以超聲導波脈沖反射作為壁厚測量的基本原理，根據(jù)超聲導波在管壁中的傳播時間和傳播聲速計算管壁厚度;對超聲導波的基本理論和波動方程進行了研究，以在界面上反射和透射時不發(fā)生波形轉(zhuǎn)換的SH導波作為測量波源，并根據(jù)其傳播特性和基本理論設(shè)計了傳輸信噪比高、散熱性好的導波桿。第二，選取由漢寧窗函數(shù)調(diào)制的多周期脈沖信號作為聲波激勵源，利用ANSYS有限元分

3、析軟件對SH波在導波桿中的波形、能量衰減等特性進行仿真分析，驗證波源和導波桿設(shè)計的正確性和合理性，優(yōu)化并確定最佳工作參數(shù)。第三，對超聲導波測厚的信號處理、數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)管理等輔助系統(tǒng)進行選型設(shè)計，選擇ATmega128單片機作為信號處理系統(tǒng)的控制單元，并選用滿足系統(tǒng)要求的超聲波發(fā)射/接收電路、計數(shù)電路和ZigBee無線通信模塊;通過路由器和協(xié)調(diào)器組建基于ZigBee傳輸協(xié)議的無線網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠距離傳輸;利用LabWindows/CV