温差法非介入式输气管道积液检测装置的研究与开发

摘要

积液量的多少不仅是输气管道是否运行正常的参考依据,也是管道清管时的一个重要参数。积液量的测量方法可以分为直接测量法和间接测量法两大类。直接测量法具有测量精度高的优点,但同时由于需要对管线结构进行改动,破坏了管道系统的整体性,在高压条件下容易留下安全隐患;而目前常用的间接测量法由于参数、速度和模型匹配等因素的限制,积液检测结果往往不准确,无法实现积液量的实时检测。
　　 针对输气管道积液检测方法的缺点,本文利用管道内部气液两相之间热容差别大及对流换热的性质,采用温差法,结合热成像方法和图像处理技术,研究和开发了温差法非介入式输气管道积液检测装置,并根据功能不同将该装置划分为管道加热子系统、数据采集子系统以及数据处理子系统。
　　 管道加热子系统的功能是加热管道外壁,目的是在管道外壁表面形成一个可以反映管道内积液量多少的温度梯度变化。本文通过大量实验对比选取了合适的管道外壁加热方法,并在此基础上详细确定了管道加热子系统的各个参数和注意事项。数据采集子系统的功能是根据该子系统的各个参数实时采集管壁表面的温度图像,并将图像传送到数据处理子系统。数据处理子系统的功能是设置该子系统和数据采集子系统的各个参数及对数据采集子系统传输过来的图像进行处理,通过恰当的检测算法确定输气管道内部的积液量。在软件方面,针对数据处理子系统的要求,采用了可视化开发工具Visual C++6.0开发了输气管道积液检测软件。该软件主要包括数据采集控制模块、数据接收模块、数据显示模块、积液检测模块、数据存储模块和报表打印模块。通过大量实验测试,确定了数据采集子系统和数据处理子系统的各个参数和注意事项,改进和完善了检测软件的各项功能。
　　 实验室和现场实验的调试检测表明,本文所研究、开发的温差法非介入式输气管道积液检测装置取得了很好的效果,能够满足积液检测现场应用的要求。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 积液检测装置加热方法的选取与确定

2.1 积液检测装置检测的基本原理

2.1.1 气液两相流

2.1.2 温差法基本原理

2.1.3 红外热成像技术

2.1.4 数字图像处理技术

2.1.5 影响检测结果的因素

2.2 加热方法的选取与确定

2.2.1 实验室介绍

2.2.2 加热方法的对比与选取

2.3 本章小结

第3章 积液检测装置的结构设计

3.1 积液检测装置的总体设计

3.1.1 积液检测装置的设计要求

3.1.2 积液检测装置的总体结构

3.1.3 积液检测装置的操作流程

3.2 管道加热子系统的设计

3.2.1 管道加热子系统的设计要求

3.2.2 管道加热子系统器件的选择

3.2.3 管道加热子系统参数的确定

3.2.4 使用注意事项

3.3 数据采集子系统的设计

3.3.1 数据采集子系统的设计要求

3.3.2 数据采集子系统器件的选择

3.3.3 数据采集子系统参数的确定

3.3.4 使用注意事项

3.4 数据处理子系统的设计

3.4.1 数据处理子系统的设计要求

3.4.2 函数逼近问题

3.4.3 数据处理子系统参数的确定

3.5 本章小结

第4章 数据处理子系统的配套软件设计

4.1 数据采集控制模块

4.2 数据接收模块

4.3 数据显示模块

4.3.1 图像刷新程序设计

4.3.2 图像增强程序设计

4.4 积液检测模块

4.4.1 检测区域的选取

4.4.2 管道上、下边沿的检测

4.4.3 气流动、液静止情况下积液检测算法

4.4.4 气、液静止情况下积液检测算法

4.4.5 算法误差分析

4.4.6 最终检测结果的确定

4.5 数据存储模块

4.5.1 数据库的选择

4.5.2 数据存储程序设计

4.6 报表打印模块

4.7 本章小结

第5章 积液检测装置的实验测试

5.1 实验室测试

5.2 现场测试

5.2.1 测试位置的选取

5.2.2 测试位置的预处理

5.2.3 测试实验及结果

5.3 本章小节

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢