基于LabVIEW的高温压力管道安全监测系统

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在工业发展迅速的当今社会,压力管道的使用范围越来越广泛,在石油化工、航空航天、钢铁能源、环境保护、制药等各类工业制造业中都有大量使用,管道的安全问题受到越来越多的重视,尤其是在油气输送、火电厂发电等高温高压环境下的工作的压力管道,其输送的物质为有毒、易燃易爆介质,易发生毒性气体泄漏、管道爆炸等事故。目前国内外用于管道监测的技术都还存在缺陷性,不适用于高温环境下的管道安全监测,高温压力管道的安全监测急需新技术的加入。近年来光纤光栅传感技术(FiberBraggGrating,FBG)和虚拟仪器技术得到了快速的发展,应用范围也变得越来越广泛,本论文通过研究分析高温环境下压力力管道发生破坏的形式,得出高温蠕变和管壁腐蚀减薄为主要破坏形式,依据高温蠕变特性结合光纤光栅的传感特性,研制开发了基于LabVIEW的高温压力管道安全监测系统。本监测系统主要由光纤光栅表面应变传感器、光纤光栅解调仪、LabVIEW计算机软件以及GSM通信模块等组成,通过光纤光栅表面应变传感器检测被测物体表面应变,接入光纤光栅解调仪解调光纤光栅中心反射波长,然后由计算机软件LabVIEW系统采集传感器的波长信息输入到计算机当中分析处理。本论文设计的计算机软件由LabVIEW编写完成,主要由用户系统、数据采集、数据处理、预警系统四大部分组成。用户系统包括用户登录和用户管理功能。具有普通权限的用户可登录系统进行监测,而具有的管理员权限的用户还可对用户信息进行管理,具有增加或删除用户的权利。数据采集采用了LabVIEW系统与仪器通信连接的方式,利用仪器驱动,系统可以和仪器直接实现数据采集。数据处理部分则包括数据的优化处理、存储与查询、监测报告等。数据优化使用了移动平均的概念,减少了数据的波动性,提高可观测度;数据存储采用了数据库系统,通过LabVIEW数据库管理工具和SQL数据库操作语言实现数据的管理;监测报告则是使用了LabVIEW的报表生成工具,实现了监测任务的情况汇总报告。预警系统包括数据的阈值处理,预警方式和短消息预警系统。阈值处理方面,设计了累积应变和加速应变两种应变预警方式,预警方式上包括:弹窗预警提示、预警提示灯以及报警鸣音。同时加入了GSM模块的使用,实现了预警时预警短消息的自动发送功能。为了反映压力管道的外壁应变情况,本论文设计了基于悬臂梁的应变实验。将光纤光栅表面应变传感器贴装在悬臂梁表面,然后向悬臂梁加载砝码,使其产生应变。实验验证了本监测系统的实时监测功能,能够从监测系统中读取到传感器的实时数据信息和整个应变的变化趋势。同时,监测系统能够在应变过程的时候发出预警信息,实现预警功能。此外,监测系统软件的各按键功能、各个显示窗的功能均能正确实现。
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