长输管道静水压检测控制系统的设计.pdf

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1、一9 0 一 石 油机械 C H I N A P E T R O L E U M M A C H I N E R Y 2 0 1 1 年第 3 9卷第 8期 经验集锦 长输管道静水压检测控制 系统 的设计 王文军 刘 丹 龚卫斌 ( 1 江汉机械研 究所2 长庆 油田分公 司建设工程处第三施 工项 目部 ) 摘要AS - 进行油管试压 时，一旦管道 出现泄漏就会伤人 ，甚至危及 生命。为此，利用单片 机 自动控制静水压试验，对加压和保压过程实行远程控制。设计的检测控制系统以 A T 8 9 C 5 1单片 机作为控制器 ，控制油管 的压力及显示器的显示。系统软件采用结构化程序 C 5 1语 言

2、编写。新疆 某油田的静水压检测表 明，设计的检测控制系统检测结果准确 ，满足使用要求。 关键词 油管试压 单片机 自动控制 静水压 油管试压一方面可检查油管是否存在泄漏现象， 另一方 面可检查油管是否满足气密性及带压要求 ， 可消除油管在成形过程 中产生 的残余内应力 。因 此，油管试压工艺在油管生产质量控制 中具有重要 地位 。为了反应容器某些元件或结构在操作温度下 的变形行为，总是将试验压力超出工作压力某个百 分数来进行较高应力试验。如果人工试压 ，一旦管 道出现泄漏就会伤人 ，甚至危及生命。为此 ，笔者 利用单片机 自动控制静水压试验，对加压和保压过 程实行远程监控 ，既解决 了安全问题

3、 ，又提高了试 压精确度。 1 设计方案 1 1 工作原 理 试压工艺流程如图 1 所示。首先单片机通电复 位开始工作 ，发出指令让注水泵将水注入到油管 ， 直到油管加 满水。在这个过程 中需要解 决排气问 题 。为防止气囊的产生 ，同时保证系统 的安全 ，一 般可采取以下措施 ：泵站在首次充水时 ，要控制 充水速度 ，使排气充分。输水管道下坡段易积气 爆管的地方必须增设排气阀，为使管内气体尽早排 出不形成气囊 ，下弯管线与直管线的交点均应设排 气阀；同时下弯管线所增设的排气阀不能取代最高 点的排气阀。管道试压注水时 ，为排尽管道内空 气 ，应采取先装入清管器后注水的方法 ，以水推动 清管器将

4、整个管段注满水。 油管加满水后 ，水循环 系统会产生一个压力， 这个压力通过压力传送器产生信号 ，信号经过调理 电路反馈给单片机系统 ，单片机系统发出信号打开 加压泵的电磁阀，同时关闭注水泵的电磁开关 。此 时系统处于加压状态 ，当管道内的压力值达到设定 值时，单片机系统会给出信号使加压泵的电源开关 断开。在这个过程 当中，卸压阀处设计了 1 个安全 阀 ，主要是为了确保安全 。 图 l试 压 工 艺 流 程 图 1 一注水泵 ；2 一 电磁开关 ；3 一加压泵 ；4 一卸压 阀；5 一单 片 机系统 ； 6 一 安全阀 ； 7 一调理 电路 ； 8 一压力 变送 器 ； 9 一 密封头 ；

5、1 0 一 压力表 ； 1 1 一二 位三通 换 向阀 ； 1 2 一 单向 阀。 由于循环水路使用的是单 向阀，所以一旦加压 泵停止工作 ，系统就会一直保持这个压力直到单片 机系统发出指令使卸压阀工作。这样管道 中的水便 会通过卸压阀流出，从而完成整个试压过程。 1 2控 制 系统设 计 单片机系统的控制框图见 图 2 。为便 于单片机 控制 ，首先在原液压系统上增加压力传感器。当油 管内充满液体时 ，启动试压泵给油管加压 ，同时压 力传感器开始工作，将检测到的压力信号转换为电 信号 ，经过放大、滤波等调理后转化为标准信号 ， 送人单片机系统。当检测到的实时压力值大于或等 于系统的设定值时，

6、单片机系统输 出控制信号使液 压泵停止工作 ，进行保压，同时开始记时。保压结 2 0 1 1 年第3 9卷第 8期 王丈军等：长输管道静水压检测控制系统的设计 束后 ，系统 自动判断试压结果是否合格 ，自动存储 试压结果 ，同时输出信号使电控卸压阀通电卸压。 图 2单 片 机 系统 控 制 框 图 A T 8 9 C 5 1单片机 作 为控制器控制 油管 的压 力和显示器的显示 ，其具体过程为：压力变送器将 检测到的压力信号送到 8 路模拟开关 ，具体接受哪 一个通道 的信号要看另一侧 3个 引脚 的输入状态 。 1 次试压只需用 1 个压力变送器 ，所 以始终让其保 持 1 个对应 的通道开

7、通 。然后将信号传到 A D转 换器 ，把模拟信号转换为数字信号 ，数字信号经过 数据总线直接进入单片机 ，单片机经过分析处理后 发 出控制信号 ，控制信号经数据总线传到扩展芯片 8 2 5 5 ，正是 由 于这 个 信 号 的 作 用 ，和 扩展 芯 片 8 2 5 5连接的固态继 电器就会工作 。 1 3 软件 设计 系统的主程序流程如图 3所示 。系统软件采用 结构化程序 C 5 1语言编写 ，具有实时数据采集 、实 时数据处理及实时控制等功能 ；试压监控软件则采 用面向对象的程序语 言 V C编写 ，可对实时数据进 行分析、图形显示 、历史数据的存取及查询等操作。 单 片机通 电复位开

8、 始工作 读 入当 前压力 值 一 一 一 是否达 到预 、 堡 堡 一 Y I 注水 泵停 止 ，加压 泵工作 否 达 到 ) 录 门限 ! 记录 数据 、绘制 曲线 读 入当 前压力 值 霍 箍 垩 YI 读入当前压力 I N 值，绘制曲线 r一 鑫 Y I 塞 。 丽 吾 l Y ， -、 否达 到 压 时 间 ? 图 3主程序流程 图 整个工作过程按加压一保压一卸荷一结束的步 骤进行 。系统在单片机通电复位后正常工作 ，并不 断读取来 自压力传感器传递过来 的数据 ，正是通过 对这些数据 的判断 ，单片机会给予相应 的指令来控 制 固态继电器 实现各个工作泵电源的开或闭。 2现场试 验

9、 该 检 测 控 制 系统 在 新 疆 某 油 田对 1条 容 积 为 3 0 7 6 m 的输 油管道进行 了静 水压检测试验 ，得 到的试压时间曲线如 图4所示 。在 2 h的保压过程 中，系统检测到管道 中的静水压力下降了约 7 k P a ， 说明管道存在泄漏。卸压后 ，检测管道 中水 的体积 减少了 1 4 L ，验证 了系统试压检测的准确性。 7 6 5 耋4 3 2 3 结束语 时 间 mi n 图4试压时 间曲线 设计 的 长 输 管 道 静 水 压 检 测 控 制 系 统 以 A T 8 9 C 5 1 单片机作 为控制器 ，控制油管 的压力 和 显示器的显示 。系统在单 片

10、机通 电复位后正常工 作 ，并不断读取来 自压力传感器传递过来 的数据 ， 正是通过对这些数据的判断，单片机会给予相应的 指令来控制固态继 电器实现各个工作泵电源的开或 闭。新疆某油 田的静水压检测试验表 明，设计的检 测控制系统检测结果准确 ，满足使用要求 。 参考文献 1 沈德金 ，陈粤初 MC S一5 1系列单片机接 口电路与 应用 程序 实例 M北 京 ：北京 航空 航天 大学 出 版社 ，1 9 9 0 ：2 6 3 2 孙蕾，王福荫 固态继电器及其在 自控中的应用 J 中 国仪器仪表 ，1 9 9 8 ( 5 ) ：2 6 2 9 ，4 2 第一作者简介 ：王文 军 ，工程师 ，生于 1 9 7 8年 ，2 0 0 1 年 毕业 于西安石油学 院焊接 工艺与设 备专 业 ，现从 事油 田 检测设 备 的研发 工作 。地址 ： ( 4 3 4 0 0 0 ) 湖 北省 荆 州市 。电 话 ： ( 0 7 1 6 ) 8 1 2 1 6 2 5 。E ma i l ： w s j c c h i n a c o m。 收稿 日期 ：2 0 1 1 O 3一 o 9 ( 本文编辑王刚庆 ) 壶