一种原油输送管线泄漏检测系统架构及泄漏位置检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种原油输送管线泄漏检测系统架构及泄漏位置检测方法，包括管线上游站点架构和管线下游站点架构，其中上游压力变送器、输油泵变频器和上游流量计分别设置于管道上游站点，其中上游压力变送器、输油泵变频器、上游流量计分别连接上游站点已建PLC，所述下游压力变送器和下游流量计分别设置于管道下游站点，其中下游压力变送器和下游流量计分别连接下游站点已建PLC，其中上游站点已建PLC和下游站点已建PLC分别通过通信网络以Modbus for TCP/IP协议连接系统组件，其中系统组件可直接采集上游站点已建PLC和下游站点已建PLC的数据。

【技术实现步骤摘要】
一种原油输送管线泄漏检测系统架构及泄漏位置检测方法
本专利技术属于油气输送
，具体涉及一种原油输送管线泄漏检测系统架构及泄漏位置检测方法。
技术介绍
传统的基于压力信号和流量信号分析的泄漏检测系统，系统基本组成大同小异，其中信号采集装置是泄漏检测系统的专用设备和主要硬件成本，信号采集装置多采用独立RTU，实现数据采集、通信和GPS对时等功能。信号采集装置负责将压力（或流量）变送器的电流信号（4~20mA）转换为数字信号，并通过以太网或串口等通信方式传送到监控系统的主计算机，还接收GPS时钟的同步信号，实现上下游数据包的严格时间同步。但是现有系统中每个压力变送器、流量计和输油泵变频器均需要配备一个信号分配器，多个信号分配器分别连接一个信号采集装置，信号采集装置通过通信网络连接系统软件，由于信号分配器和信号采集装置成本高，费用大，造成泄漏检测系统整体成本高，提高了建设成本，增加了维护工作量，不利于推广应用；同时由于信号采集装置的采样频率为100HZ，采样频率较高，但是在实际应用中，由于泄漏时管线压力通常变化较为缓慢，每秒采集10个信号已经完全可以满足泄漏检测的需要，因此现有信号采集装置造成了资源浪费，过高的采样频率并无意义；同时现有泄漏检测系统由于信号采集装置的局限，造成时间不同步，另外现有泄漏位置检测方法计算难度大，泄漏位置预测准确度不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种原油输送管线泄漏检测系统架构及泄漏位置检测方法，克服了现有技术中1：由于多个信号分配器分别连接一个信号采集装置，信号采集装置通过通信网络连接系统软件，由于信号分配器和信号采集装置成本高，费用大，造成泄漏检测系统整体成本高，提高了建设成本，增加了维护工作量，不利于推广应用；2：由于信号采集装置的采样频率为100HZ，采样频率较高，但是在实际应用中，由于泄漏时管线压力通常变化较为缓慢，每秒采集10个信号已经完全可以满足泄漏检测的需要，因此现有信号采集装置造成了资源浪费；3：现有泄漏检测系统由于信号采集装置的局限，造成时间不同步；4：现有泄漏位置检测方法计算难度大，泄漏位置预测准确度不高等问题。为了解决技术问题，本专利技术的技术方案是：一种原油输送管线泄漏检测系统架构，包括管线上游站点架构和管线下游站点架构，其中管线上游站点架构包括上游压力变送器、输油泵变频器、上游流量计和上游站点已建PLC，其中上游压力变送器、输油泵变频器和上游流量计分别设置于管道上游站点，其中上游压力变送器、输油泵变频器、上游流量计分别连接上游站点已建PLC，所述下游站点架构包括下游压力变送器、下游流量计、下游站点已建PLC和系统组件，其中下游压力变送器和下游流量计分别设置于管道下游站点，其中下游压力变送器和下游流量计分别连接下游站点已建PLC，其中上游站点已建PLC和下游站点已建PLC分别通过通信网络以ModbusforTCP/IP协议连接系统组件，其中系统组件可直接采集上游站点已建PLC和下游站点已建PLC的数据。优选的，所述上游压力变送器、输油泵变频器、上游流量计的电流均为4~20mA，其中下游压力变送器、下游流量计的电流均为4~20mA。优选的，所述上游站点已建PLC将采集到的上游压力、上游流量、外输泵变频器频率信号保存在固定地址的寄存器中，其中下游站点已建PLC将采集到的下游压力、下游流量保存在固定地址的寄存器中。优选的，所述系统组件包括计算机，以及计算机内的系统软件，其中系统软件内设有数据读取模块，其中数据读取模块可直接通过ModbusforTCP/IP协议从寄存器中读取数据。优选的，所述系统组件采集上游站点已建PLC或下游站点已建PLC数据的频率与上游站点已建PLC或下游站点已建PLC采集数据的频率相同，其中上游站点已建PLC或下游站点已建PLC采集数据的频率为10HZ。优选的，所述上游站点已建PLC和下游站点已建PLC均可通过系统组件的计算机获取标准时间，然后用该时间将采集到的每个数据打上时间标签，从而实现时间同步。优选的，一种如上任一项所述的原油输送管线泄漏检测系统架构的泄漏位置检测方法，包括以下步骤：步骤1）系统组件通过上游站点已建PLC采集上游压力、上游流量和外输泵变频器频率信号，通过下游站点已建PLC采集下游压力和下游流量，同时通过系统组件获取标准时间，然后用该时间将采集到的每个数据打上时间标签，从而实现时间同步；步骤2）对比采集到的上游压力和上游瞬时流量与下游压力和下游瞬时流量，当上游压力与下游压力之差大于ΔP，或者上游瞬时流量与下游瞬时流量之差大于ΔQ时，确定输送管线存在泄漏；当上游压力与下游压力之差小于ΔP，或者上游瞬时流量与下游瞬时流量之差小于ΔQ时，确定输送管线不存在泄漏；步骤3）当确定输送管线存在泄漏时，通过泄漏位置公式计算得到泄漏点位置，其中泄漏位置公式是通过负压波进行泄漏点位置定位，然后进行泄漏点的补漏。优选的，所述ΔP的确定方法如下：步骤2-1）对平稳运行的管道，系统组件提取管道正常运行时的一组上游压力数据序列{Pa0，Pa1，Pa2…Pan}，再提取一组下游压力数据序列{Pb0，Pb1，Pb2…Pbn}，数据序列取24小时内的数据，采样间隔为1s，由此得到数据序列长度n；步骤2-2）对两组数据序列分别求差值，得到一组上、下游压力差的数据序列{Pc0，Pc1，Pc2…Pcn}；对该组数据序列进行卡尔曼滤波做平滑处理后再求均值，得到PC，该值即为正常情况时上、下游压力的合理差值；步骤2-3）对PC乘以相应的放大系数μ，即可得到ΔP，放大系数μ可以在系统组件中设置，其中放大系数μ的范围为：1.05~1.2，所述ΔQ的确定方法与ΔP的确定方法相同。优选的，所述泄漏位置公式为：X式中：X-距离管道上游站点的放生泄漏点，m；a-负压波的传播速度，m/s；L-被测管道的长度，m；-上游压力变送器和下游压力变送器收到负压波的时间差；v-流体流速，m/s。相对于现有技术，本专利技术的优点在于：（1）本专利技术包括管线上游站点架构和管线下游站点架构，上游压力变送器、输油泵变频器和上游流量计分别设置于管道上游站点，其中上游压力变送器、输油泵变频器、上游流量计分别连接上游站点已建PLC，下游压力变送器和下游流量计分别设置于管道下游站点，其中下游压力变送器和下游流量计分别连接下游站点已建PLC，上游站点已建PLC和下游站点已建PLC分别通过ModbusforTCP/IP协议通信网络连接系统组件，本专利技术通过系统组件可直接采集上游站点已建PLC和下游站点已建PLC的数据，从而读取各检测仪表的信号，不需要信号分配器和信号采集装置，因此降低了泄漏检测系统整体成本，降低了建设成本，降低了维护工作量，有利于推广应用；（2）本专利技术系统组件采集上游站点已建PLC或下游站点已建PLC数据的频率与上游站点已建PLC或下游站点已建PLC采集数据的频率相同，其中上游站点已本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原油输送管线泄漏检测系统架构，其特征在于：包括管线上游站点架构和管线下游站点架构，其中管线上游站点架构包括上游压力变送器、输油泵变频器、上游流量计和上游站点已建PLC，其中上游压力变送器、输油泵变频器和上游流量计分别设置于管道上游站点，其中上游压力变送器、输油泵变频器、上游流量计分别连接上游站点已建PLC，所述下游站点架构包括下游压力变送器、下游流量计、下游站点已建PLC和系统组件，其中下游压力变送器和下游流量计分别设置于管道下游站点，其中下游压力变送器和下游流量计分别连接下游站点已建PLC，其中上游站点已建PLC和下游站点已建PLC分别通过通信网络以Modbus for TCP/IP协议连接系统组件，其中系统组件可直接采集上游站点已建PLC和下游站点已建PLC的数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种原油输送管线泄漏检测系统架构，其特征在于：包括管线上游站点架构和管线下游站点架构，其中管线上游站点架构包括上游压力变送器、输油泵变频器、上游流量计和上游站点已建PLC，其中上游压力变送器、输油泵变频器和上游流量计分别设置于管道上游站点，其中上游压力变送器、输油泵变频器、上游流量计分别连接上游站点已建PLC，所述下游站点架构包括下游压力变送器、下游流量计、下游站点已建PLC和系统组件，其中下游压力变送器和下游流量计分别设置于管道下游站点，其中下游压力变送器和下游流量计分别连接下游站点已建PLC，其中上游站点已建PLC和下游站点已建PLC分别通过通信网络以ModbusforTCP/IP协议连接系统组件，其中系统组件可直接采集上游站点已建PLC和下游站点已建PLC的数据。


2.根据权利要求1所述的一种原油输送管线泄漏检测系统架构，其特征在于：所述上游压力变送器、输油泵变频器、上游流量计的电流均为4~20mA，其中下游压力变送器、下游流量计的电流均为4~20mA。


3.根据权利要求1所述的一种原油输送管线泄漏检测系统架构，其特征在于：所述上游站点已建PLC将采集到的上游压力、上游流量、外输泵变频器频率信号保存在固定地址的寄存器中，其中下游站点已建PLC将采集到的下游压力、下游流量保存在固定地址的寄存器中。


4.根据权利要求3所述的一种原油输送管线泄漏检测系统架构，其特征在于：所述系统组件包括计算机，以及计算机内的系统软件，其中系统软件内设有数据读取模块，其中数据读取模块可直接通过ModbusforTCP/IP协议从寄存器中读取数据。


5.根据权利要求4所述的一种原油输送管线泄漏检测系统架构，其特征在于：所述系统组件采集上游站点已建PLC或下游站点已建PLC数据的频率与上游站点已建PLC或下游站点已建PLC采集数据的频率相同，其中上游站点已建PLC或下游站点已建PLC采集数据的频率为10HZ。


6.根据权利要求4所述的一种原油输送管线泄漏检测系统架构，其特征在于：所述上游站点已建PLC和下游站点已建PLC均可通过系统组件的计算机获取标准时间，然后用该时间将采集到的每个数据打上时间标签，从而实现时间同步。

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【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫，郝颖珺，任晓峰，谭滨，郑晓利，蔡强，陈兆安，姚欣伟，杨晓锋，李健，刘元刚，
申请(专利权)人：西安长庆科技工程有限责任公司，中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61