长输管道静水压检测控制系统的设计.pdf

CHINA PETROLEUM MACHINERY
201年第39卷第8期
经验集锦◆
长输管道静水压检测控制系统的设计
王文军刘丹'龚卫斌
(].江汉机械研究所2.长庆油田分公司建设工程处第三施工项目部)
摘要人工进行油管试压时,一旦管道出现泄漏就会伤人,甚至危及生命。为此,利用单片
机自动控制静水压试验,对加压和保压过程实行远程控制。设计的检测控制系统以AT89C51单片
机作为控制器,控制油管的压カ及显示器的显示。系统软件采用结构化程序C51语言编写。新疆
某油田的静水压检测表明,设计的检测控制系统检测结果准确,满足使用要求。
关键词油管试压单片机自动控铡静水压
油管试压一方面可检查油管是否存在泄漏现象,电路反馈给单片机系统,单片机系统发出信号打开
另一方面可检査油管是否满足气密性及带压要求,加压泵的电磁阀,同时关闭注水泵的电磁开关。此
可消除油管在成形过程中产生的残余内应力。因时系统处于加压状态,当管道内的压力值达到设定
此,油管试压工艺在油管生产质量控制中具有重要值时,单片机系统会给出信号使加压泵的电源开关
地位。为了反应容器某些元件或结构在操作温度下断开。在这个过程当中,鎯压阀处设计了1个安全
的变形行为,总是将试验压力超出工作压力某个百阀,主要是为了确保安全。
分数来进行较高应力试验。如果人工试压,一且管
电源
10
道出现泄漏就会伤人,甚至危及生命。为此,笔者
利用单片机自动控制静水压试验,对加压和保压过
电源
程实行远程监控,既解决了安全问题,又提高了试
压精确度。
设计方案
图1试压工艺流程图
1.1工作原理
一注水泵;2一电磁开关;3一加压泵;4一卸压;5一单
试压工艺流程如图1所示。首先单片杋通电复
片机系统;6一安全阀;7一调理电路;8一压力变送器;9
密封头;10一压力表;1ー二位三通换向阀;12一单向阀。
位开始工作,发出指令让注水泵将水注人到油管,
由于循环水路使用的是单向阀,所以一旦加压
直到油管加满水。在这个过程中需要解決排气泵停止工作,系统就会一直保持这个压力直到单片
题。为防止气囊的产生,问时保证系统的安全,一机系统发出指令使卸压阀工作。这样管道中的水便
般可采取以下措施:①泵站在首次充水时,要控制会通过卸压阀流比,从而完成整个试压过程。
充水速度,使排气充分。②の輸水管道下坡段易积气1.2控制系统设计
爆管的地方必须增设排气闷,为使管内气体尽早排
单片机系统的控制框图见图2。为便于单片机
出不形成气囊,下弯管线与直管线的交点均应设排控制,首先在原液压系统上增加压力传感器。当油
气阀;同时下弯管线所增设的排气阀不能取代最高管内充满液体时,启动试压泉给油管加压,同时压
点的排气。③管道试压注水时,为排尽管道内空力传感器开始工作,将检测到的压力信号转换为电
气,应采取先装入清管器后注水的方法,以水推动信号,经过放大、滤波等调理后转化为标准信号,
清管器将整个管段注满水。
送人单片机系统。当检测到的实时压力值大于或等
油管加满水后,水循环系统会产生一个压力、于系统的设定值时,单片机系统输出控制信号使液
这个压力通过压力传送器产生信号,信号经过调理压泵停止工作,进行保压,同时开始记时。保压结
2011年第39卷第8期
王文军等:长管道静水压检测控制系统的设计
束后,系统自动判断试压结果是否合格,自动存储对这些数据的判断,单片机会给予相应的指令来控
试压结果,同时输出信号使电控卸压阀通电卸压。制固态继电器?实现各个工作泵电源的开或闭。
片力传感器
2现场试验
理电路
单片机控-打即
制电路
该检测控制系统在新疆某油田对1条容积为
电动机阀组开关
307.6m2'的输油管道进行了静水压检测试验,得
图2单片机系统控制框图
到的试压时间曲线如图4所示。在2h的保压过程
AT89C.51单片机作为控制器控制油管的压
中,系统检测到管道中的静水压力下降了约7kPa,
力和显示器的显示,其具体过程为:压力变送器将
说明管道存在泄漏。卸压后,检测管道中水的体积
检测到的压力信号送到8路模拟开关,具体接受哪
减少了1.4L,验证了系统试压检测的准确性。
个通道的信号要看另一侧3个引脚的输入状态。
次试压只需用1个压力变送器,所以始终让其保
持1个对应的通道开通。然后将信号传到A/D转
换器,把模拟信号转换为数字信号,数字信号经过
数据总线直接进入单片机,单片机经过分析处理后
发出控制信号,控制信号经数摒总线传到扩展芯片
8255,正是由于这个信号的作用,和扩展芯片
时间/min
8255连接的固态继电器就会工作。
图4试压时间曲线
1.3软件设计
系统的主程序流程如图3所示。系统软件采用3结束语
结构化程序C51语言编写,具有实时数据采集、实
时数据处理及实时控制等功能;试压监控软件则采
设计的长输管道静水压检测控制系统以
用面向对象的程序语言VC编写,可对实时数据进
AT89C51单片机作为控制器,控制油管的压力和
行分析、图形显示、历史数据的存取及查询等操作
显示器的显示。系统在单片机通电复位后正常工
单片机通电复位开始工作
作,并不断读取来自压力传感器传递过来的数据,
读入当前压力值
打印结果
正是通过对这些数据的判断,单片机会给予相应的
是否需要现场
指令来控制固态继电器实现各个工作泵电源的开或
打印试压结果
闭。新疆某油田的静水压检测试验表明,设计的检
注水泵停止,加压泵工作
测控制系统检测结果准确,满足使用要求。
数据记录
参考文献
合格判
沈德金,陈粤初、MCS-51系列单片机接电路与
记录数据、绘制曲线
是否达到
应用程序实例「[M].北京:北京航空航天大学出
读入当前压力值
结東门限
版社,1990:263
是否达到
读入当前压力
2]孙蕾,王福荫.闐态继电器及其在自控中的应用
试压压力
[J].中国仪器仪表,1998(5):26-29,42.
存泵、保压计
Y
读入当前压力
是否达到
第一作者简介:王文车,工程师,生于1978年,2001
值,绘曲线
保压时问
年毕业于西安石油学院焊接工艺与设备专业,现从事油田
检测设备的研发工作。地址:(434000)湖北省荆州市。电
图3主程序流程图
话:(0716)8121625。E-mail:wsjc(@china.com
整个工作过程按加压→保压→卸荷一结束的步
收稿日期;2011-03-09
骤进行。系统在单片机通电复位后正常工作,并不
(本文编辑王刚庆)
断读取来自压力传感器传递过来的数据,正是通过