次声波管道泄漏检测系统经济投入
分析
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次声波管道泄漏检测系统经济投入分析 1、 投入内容
次声波管道泄漏检测系统经济投入分硬件和软件两个方面,硬件投入包括服务器、传感器、信号放大器、采集卡、嵌入式电脑系统、通讯系统和供电系统,软件投入包括信号采集、信号分析、降噪
方法
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设计、建模与模式匹配及其程序设计与编制。 2、 硬件投入
在次声波管道泄漏检测系统中,硬件设备是以分站系统的形式来投入的,一套分站系统包括传感器、信号放大器、采集卡、嵌入式电脑系统、通讯系统和供电系统;分站系统的设置跟管道长度、管道上所设泵站、阀室数量相关。管道越长,所需设置的分站系统越多,设备投入越大;管道泵站、阀室越多,所需设置的分站系统越多,设备投入越多。
1. 管道长度:根据声学原理,声波在介质中传播,因波束发散、吸收、反射、散射等
原因,使声波能量在传播中逐渐减少,其衰减量等于衰减系数与通路长度的乘积;
因此声波的传输距离有限,致使传感器的有效探测距离受到限制,管道越长,所需
传感器就越多,设备投入就越大。目前,我公司自行设计生产并拥有自主知识产权
的次声波传感器,在理想状态下最长有效距离为60公里,市场上目前尚无达到或
者超过60公里有效探测距离的次声波传感器产品出现。
2. 阀室与泵站:由于阀室存在关断的情况,关断之后,泄漏信号亦被相应切断,因此,
每个阀室至少应设置一套分站,阀室越多,所需设置的分站系统越多,设备投入越
大;泵站是完全切断了两端管线的信号传输,每个泵站应在泵站两端各配置一套分
站系统,泵站越多,所需设置的分站系统越多,设备投入越多。 3、 软件投入
1
在次声波管道泄漏检测系统中,软件特指信号分析软件,信号分析软件、数据服务器、中心控制室的监控电脑一同组成主站系统。信号分析软件的开发分三个阶段 1. 现场的信号采集:现场的信号采集包括采集管道的本体信号和管道的泄漏信号,这
是一个资料收集的过程,管道的本体信号采集可以通过系统正常运行获得,管道的
泄漏信号只能通过模拟试验来获得,方法是通过在管道的仪
表
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孔或者是放置传感器
的孔放油来模拟泄漏,从而获得泄漏信号。
2. 实验室的信号分析:收集到足够的信号之后,技术人员需要对信号进行分析归类,
寻找泄漏信号的波形特征、能量特征、幅值特征、频率范围,然后进行信号特征抽
取、信号模型建立、信号模式匹配、专家数据库的建立、软件算法的确定等工作。 3. 软件编制:根据确定的算法编制软件。
4、 主站价格
主站包括信号分析软件,主站管理软件,数据服务器,控制台电脑组成,主站系统价格为100万元整。
5、 分站价格
分站由传感器、前置放大器、信号采集卡、信号采集计算机、无线通讯设备和太阳能供电设备组成,各部件价格如下(见表8.5.1):
表8.5.1 分站各部件价格表
名称 部件名称 价格(万元) 合计 分站系统 传感器(根据现G1 12 12-20万
场实际距离选择G2 15
相应传感器) G3 20
采集系统 工业控制级主机 11 30万
现场分析软件
前置放大器 5.5
信号采集卡 6
通讯系统 无线通讯系统 1
供电系统 太阳能电池板 4.5
蓄电池 2
2
注 :G1次声传感器有效监控距离在10km以内;
G2次声传感器有效监控距离在10,20km以内;
G3次声传感器有效监控距离在20,60km以内。
6、 本项目的总体投入
在济邯线项目上,次声波管道泄漏检测系统包括2个主站和4个分站,主站分别安装在聊城站(济南管理处)调度室和濮阳站(河南管理处)调度室。分站位置分别是:第一个分站安装在河店站即7#阀室;第二个分站安装在俎店站即8#阀室;第三个分站安装在韩张集站即9#阀室;第四个分站安装在清丰站即10#阀室。
总体投入分析:根据四个分站间距均在20km之上,我们选择了G3传感器,项目整体投入300万元(见表8.6.1):
表8.6.1:济邯线项目总体投入
名称 部件 单价(万元) 数量(套) 合计(万元) 主站系统 100 1 100 分站系统 传感器 20 4 80
采集系统 30 4 120 总计 300 7、 长线管道的技术线路
泄漏信号的检测,与以下的方面有关:
1. 管道结构:
1)管道的长度:管道越长,受干扰的信号越多,信号处理越困难;
2)管道变径:大管径管道的信号频率偏低,小管径管道的信号频率偏高,变径时
信号变化很大
3)管道地势:平原上的管道,跟山区的管道信号差别很大,山区的管道,上山的
管道和下山的管道信号差别很大
2. 工艺流程:
1)泵的工作方式:泵的工作方式从上游到下游,呈现能量逐步递减的态势,每一
级泵都和上下游的泵的能量都不相同,因此,产生的噪声也不相同;同时,泵
的变频工作的特性,使得每个泵的工作状态也有较大差别,同样使产生的噪声
3
区别很大。由于泵的噪声在管道上影响十分明显,因此,泵的噪声的不同使得
各条管道本身的本体噪声差异化明显,给软件工作带来极大困难;
2)油的输送方式:油的输送方式有越站方式(不进罐)和非越站方式(进罐),不
同的输送方式,使得信号传输的方式发生了变化,有的完全切断了信号的输送,
这要求软件作出相应的处理;
3)不同的温度:加热输送方式和不加热输送方式,由于温度的不同,信号的输送
速度和振动频率都会发生相应变化,这使得软件分析更加困难,需要针对更多
的、不同频率和传输速度的信号进行采集和分析,找到信号的模式和规律;
4)不同的介质:管道输送的介质很多,包括国产原油、进口原油、成品油(柴油、
汽油)、天然气、二氧化碳,在这些介质中,次声波信号的传输距离、传输速度、
振动频率、介质的阻尼系数都完全不同,软件分析方法、特征抽取方法、建模
方式、模式匹配技术、专家数据库知识都会因此而不同,这些都使得信号采集、
分析以及软件编制的任务量大增。
根据以上分析,我们认为每条管道,乃至每段管道,由于管道结构不同、输送工艺不同、所处地势不同,造成管道的信号本体差异较大,分析软件应对管道的具体特性做针对性的信号分析工作,才能提高管道泄漏检测效率,提高报警准确度,降低误报率。
据了解,长输管道上,平均百公里就会设置一个泵站,平均25公里会设置一个阀室,因此,我们将两个泵站之间作为一个完整的信号处理段,在这一段中,管道受泵站的影响、管道本身的结构和输送工艺基本相同,本体信号和泄漏信号相对比较稳定,在这样一个区段,设置一个主站和五个分站,在技术上可行也比较合理。 8、 区段投入
目前,按照百公里一个主站,五个分站的结构,项目造价为350万元(见表8.1):
表8.1:百公里次声波管道泄漏检测系统造价表
名称 部件 单价(万元) 数量(套) 合计(万元) 主站系统 100 1 100
分站系统 传感器 20 5 100
采集系统 30 5 150
总计 350
4
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开始通讯模块
按照我们预测,进入批量生产之后,由于采购成本、制作成本的下降,百公里造价将降低到200
万元左右,节省经费42.8,。 给定输入向量
和期望输出
计算隐含层、
输出层各处理
单元的输出
修正权值计算期望输出
与实际输出的
偏差E
计算隐含层单
元误差
E,En满N足要求,
Y
结束
数据
5