地下供热一次管网膨胀节损害智能监测系统的研究

摘要

本文针对地下供热系统中波纹管膨胀节在使用时出现破裂失效导致波纹管内部流体泄漏的实际问题，深入研究了波纹管膨胀节在不同情况下的失效机理；通过宏观检测如扫描电镜法(SEM)、X射线衍射法(XRD)、能谱分析法(EDS)等测试方法，对波纹管的裂纹和断口形貌以及成分进行了分析并观察了该组织结构；确定了地下供热管网膨胀节损坏原因，是由于不锈钢中形变马氏体、残余应力、介质中氯离子等侵蚀性离子的耦合作用，这些因素都可能导致波纹管膨胀节由于腐蚀引起不同程度的失效。在此基础上开发了地下供热一次管网膨胀节损害的在线智能监测系统。
　　针对地下供热一次管网在役或新建两种情况，研制了在线监测膨胀节损坏监控报警仪。该设备以微控制器STC89C54RD+为核心的膨胀节损害状态检测，其主要有以下五种功能模块：温度采集模块，电导监测模块，加速度测试模块，液位监测模块以及远程监控模块等。温度采集模块采用了4路温度传感器，在膨胀节周围采集温度点即定时判别膨胀节的泄露情况；电导监测模块主要是采用电导测试泄漏情况；加速度测试模块采用加速度传感器分析了膨胀节的震动对其的影响，包括路面车辆震动、膨胀节自身震动等影响；液位监测模块通过液位分析了水位对膨胀节的影响；获取的温度、电导、液位等测试数据通过GPRS网络基于TCP/IP协议发送到服务器端，实现远程在线实时监控功能。在此基础上提出了基于模拟退火函数嵌入到竞争神经网络的架构模式实现对该系统的智能识别功能，与传统分类方法相比提出的模拟退火神经网络(ACCLN)模型的识别精度高达96.3％，实验表明：模拟退火神经网络识别方法在膨胀节损害监测方面的有效性和可行性。
　　所研制的地下供热管网膨胀节损坏监控报警仪在某热电厂实际应用，效果良好。

目录

声明

1 绪论

1.1选题背景及研究意义

1.2 国内外地下供热管网系统泄漏检测研究现状

1.3研究内容

1.4 论文的结构

1.5 本章小结

2 地下管网波纹管膨胀节腐蚀失效研究和分析

2.1 实验及测试方法

2.2 结果与讨论

2.3 波纹管表面裂纹的SEM分析

2.4 耐应力腐蚀破裂的地下管网膨胀节研制

2.5 本章小结

3 波纹管膨胀节损害在线监测研究方法

3.1 技术原理

3.2 技术路线

3.3 膨胀节损坏监控报警技术方案

3.4 本章小结

4 膨胀节监测系统设计与实现

4.1 系统工作原理和总体设计

4.2 系统的硬件设计

4.3基于神经网络架构的膨胀节泄露模型

4.4 本章小结

5 系统调试和实验结果

5.1 膨胀节现场泄漏检测

5.2 数据采集和显示界面

5.3 基于泄露模型分析膨胀节损害程度

5.4 本章小结

6 研究结论与展望

致谢

参考文献