一种冶金工业中的管道故障智能诊断装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种冶金工业中的管道故障智能诊断装置，属于浆体输送技术领域。本发明专利技术所述故障定位信号采集端的输出端与故障定位信号调理模块的输入端连接，故障预警信号采集端的输出端与故障预警信号调理模块的输入端连接，故障定位信号调理模块、故障预警信号调理模块输出端都与数据采集器连接，数据采集器连接微型处理器，微型处理器通过RS232串口通信与ZigBee无线数据传输模块连接，ZigBee无线数据传输模块通过无线网络与远程工业PC机通信，GPS授时装置通过RS232接口与工业PC机连接，工业PC机连接报警器及显示器。本发明专利技术采用硬件设备少，连接简单，操作便捷，工作可靠稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种冶金工业中的管道故障智能诊断装置
本专利技术涉及一种冶金工业中的管道故障智能诊断装置，属于浆体输送

技术介绍
冶金工业为国民经济的增长、国际地位的提高贡献了不朽的力量，加速了建筑、交通、军事、国防等领域的发展。浆体的管道输送作为新兴的矿物运输方式，使矿物运输具备高效性、便捷性、经济性等优势。近年来国内四条浆体输送管道的顺利运行奠定了复杂流体管道运输的基础。因管道运输运力大、绿色环保、经济效益高、适用于复杂流体输送，在国内外金属矿山和煤矿中得到了广泛的应用。国内外矿产资源多集中于地形复杂地带。复杂地形给公路、铁路等运输方式带来安全性与经济性的考验，而使用管道运输将有着无可比拟的优势。然而，由于管道的弯度及坡度设计不合理、管道材质固有缺陷、施工质量不达标、浆体流速达不到要求等等因素均会造成浆体管道发生故障。常见的故障有堵塞和泄漏。浆体管道堵塞将造成停浆及停泵、管道内压力升高、增加管道泄露风险。当管道内压力大于临界值时将造成管道爆裂，将会引发生产事故并造成重大经济损失。同时，自然灾害与地质灾害(雷击和山体滑坡)所导致的管道破裂引发泄露也是一个不能忽视的问题。因为管道故障的影响因素繁多，给管道故障检测及定位带来了极大困难。因此在浆体输送的过程中对管道故障(堵塞或泄露)进行诊断及故障定位显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种冶金工业中的管道故障智能诊断装置，以用于解决现有管道故障诊断装置存在的结构、连接、预警及时间同步问题。本专利技术的技术方案是：一种冶金工业中的管道故障智能诊断装置，包括故障定位信号采集端1、故障预警信号采集端2、故障定位信号调理模块3、故障预警信号调理模块4、数据采集器5、微型处理器6、ZigBee无线数据传输模块7、无线网络8、远程工业PC机9、GPS授时装置10、报警器11、显示器12、供电模块13；所述故障定位信号采集端1的输出端与故障定位信号调理模块3的输入端连接，故障预警信号采集端2的输出端与故障预警信号调理模块4的输入端连接，故障定位信号调理模块3、故障预警信号调理模块4的输出端与数据采集器5的输入端连接，数据采集器5连接微型处理器6，微型处理器6通过RS232串口通信与ZigBee无线数据传输模块7连接，ZigBee无线数据传输模块7通过无线网络8与远程工业PC机9通信，GPS授时装置10通过RS232接口与远程工业PC机9连接，远程工业PC机9连接报警器11和显示器12。所述故障定位信号采集端1采用两个罗斯蒙特3051TG型压力传感器，安装于泵站管道入口处。所述故障预警信号采集端2采用FP18-100型薄膜式压力传感器，安装于相邻泵站管道出口处，其与采集故障定位信号的压力传感器距离间隔可为8-12m。所述故障定位信号调理模块3、故障预警信号调理模块4包括Sallen-key二阶滤波器、放大器、8通道24位的ADS1256高性能A/D转换器。所述数据采集器5可采用NI公司的USB-6366数据采集器。所述报警器11为声光报警器，且根据远程工业PC机设置参数阈值进行报警。所述微型处理器6采用STM32单片机最小系统；供电模块13采用太阳能供电模块；ZigBee无线数据传输模块7可选用CC2530芯片集成增强型8051CPU控制的无线数据传输模块；远程工业PC机9可选用IBM-PC机。本专利技术的有益效果是：通过获取并分析故障预警信号采集端和故障定位信号采集端的压力信号，不但能对浆体管道进行故障预警，而且在接收到预警信号后可立即监测管道故障具体的故障点。本装置硬件设备少，简单易行，工作可靠稳定。附图说明图1是本专利技术的结构框图；图2是本专利技术的实际装配图；图3是本专利技术的管道故障定位示意图；图中：1-故障定位信号采集端，2-故障预警信号采集端，3-故障定位信号调理模块，4-故障预警信号调理模块，5-数据采集器，6-微型处理器，7-ZigBee无线数据传输模块，8-无线网络，9-远程工业PC机，10-GPS授时装置，11-报警器，12-显示器，13-供电模块。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术作进一步说明。实施例1：如图1所示，一种冶金工业中的管道故障智能诊断装置，包括故障定位信号采集端1、故障预警信号采集端2、故障定位信号调理模块3、故障预警信号调理模块4、数据采集器5、微型处理器6、ZigBee无线数据传输模块7、无线网络8、远程工业PC机9、GPS授时装置10、报警器11、显示器12、供电模块13；所述故障定位信号采集端1的输出端与故障定位信号调理模块3的输入端连接，故障预警信号采集端2的输出端与故障预警信号调理模块4的输入端连接，故障定位信号调理模块3、故障预警信号调理模块4的输出端与数据采集器5的输入端连接，数据采集器5连接微型处理器6，微型处理器6通过RS232串口通信与ZigBee无线数据传输模块7连接，ZigBee无线数据传输模块7通过无线网络8与远程工业PC机9通信，GPS授时装置10通过RS232接口与远程工业PC机9连接，远程工业PC机9连接报警器11和显示器12。如图2所示：实际运用中根据两泵站间的管道长度，所述的冶金工业中的管道故障智能诊断装置为一个以上，在两个泵站之间分别按照故障定位信号及故障预警信号传感器距离范围进行安装，两端距离泵站45-55m。本专利技术的工作原理是：管道故障诊断的工作原理为：如图3所示，在泵站上下游设置压力传感器，如当浆体管道XL处发生堵塞时，堵塞点前段部分产生憋压，即产生瞬态正压力波；堵塞点后段失去前段能量供给，产生瞬态负压力波。而当浆体管道发生泄露时，高速溢出的浆体同样会引起管道内压力降落。通过以上原理，故障预警信号采集端2的FP18-100型薄膜式压力传感器采集到压力波变化信号，通过故障预警信号调理模块4，先采用Sallen-key二阶滤波器进行滤波并放大，对压力信号进行失调和增益调整以及压力信号放大，输入8通道24位的ADS1256高性能A/D转换器，转换成数字信号。该信号输入数据采集端5进行数据采集。所采集的浆体管道故障预警信号暂存入微型处理器6的存储器上，当ZigBee无线数据传输模块7上电，存储器中数据通过无线网络8发送并存储至远程工业PC机9。为保证预警数据、定位数据与实时检测时间的同步，用GPS授时装置10对远程工业PC机9接收的压力波数据进行时间同步。并且工业PC机9与显示器12连接，可以对授时同步后的管道压力波数据进行实时展示。而后工业PC机9的数据处理程序将实时接收的压力波数据与事先设置的管道正常状态下压力值进行比较，若误差超出设定阈值，则远程工业PC机9发出报警指令，报警器11中的无线信号接收装置将接收到报警指令并开始报警。管道故障定位的工作原理为：在相邻的泵站两侧，当管道发生故障后，管道内流体压力在堵塞点或泄漏点前后端会相应产生压力波上升或下降。而堵塞点或泄露点上下游的压力波传输速度不同，此时，故障定位信号采集端1的压力传感器采集到的数据输入故障定位信号调理模块3，经过滤波、放大、A/D转换后送入USB-6366数据采集器5，将信号处理的结果送至STM32单片机最小系统控制模块，STM32单片机最小系统控制模块通过RS232串口通信与ZigBee无线数据传输模块7连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冶金工业中的管道故障智能诊断装置，其特征在于：包括故障定位信号采集端(1)、故障预警信号采集端(2)、故障定位信号调理模块(3)、故障预警信号调理模块(4)、数据采集器(5)、微型处理器(6)、ZigBee无线数据传输模块(7)、无线网络(8)、远程工业PC机(9)、GPS授时装置(10)、报警器(11)、显示器(12)、供电模块(13)；所述故障定位信号采集端(1)的输出端与故障定位信号调理模块(3)的输入端连接，故障预警信号采集端(2)的输出端与故障预警信号调理模块(4)的输入端连接，故障定位信号调理模块(3)、故障预警信号调理模块(4)的输出端都和数据采集器(5)连接，数据采集器(5)与微型处理器(6)连接、微型处理器(6)通过RS232串口通信与ZigBee无线数据传输模块(7)连接，ZigBee无线数据传输模块(7)通过无线网络(8)与远程工业PC机(9)远程通信，GPS授时装置(10)通过RS232接口与远程工业PC机(9)连接，远程工业PC机(9)连接报警器(11)和显示器(12)。

【技术特征摘要】
1.一种冶金工业中的管道故障智能诊断装置，其特征在于：包括故障定位信号采集端(1)、故障预警信号采集端(2)、故障定位信号调理模块(3)、故障预警信号调理模块(4)、数据采集器(5)、微型处理器(6)、ZigBee无线数据传输模块(7)、无线网络(8)、远程工业PC机(9)、GPS授时装置(10)、报警器(11)、显示器(12)、供电模块(13)；所述故障定位信号采集端(1)的输出端与故障定位信号调理模块(3)的输入端连接，故障预警信号采集端(2)的输出端与故障预警信号调理模块(4)的输入端连接，故障定位信号调理模块(3)、故障预警信号调理模块(4)的输出端都和数据采集器(5)连接，数据采集器(5)与微型处理器(6)连接、微型处理器(6)通过RS232串口通信与ZigBee无线数据传输模块(7)连接，ZigBee无线数据传输模块(7)通过无线网络(8)与远程工业PC机(9)远程通信...

【专利技术属性】
技术研发人员：周成江，吴建德，袁徐轶，杨静宗，王晓东，冯早，范玉刚，黄国勇，冷婷婷，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53