CN105953079A - 一种油气管道清管球定位系统 - Google Patents

Abstract

一种油气管道清管球定位系统，主要由低频声波发射装置、音波传感器、数据采集处理终端、堵塞监测定位服务器、监控终端组成，其特征在于：低频声波发射装置产生强度较大的可选择频率的低频声波并传导到被检测管道之中，通过设置在管道上的音波传感器感测到该声波信号并实时将管道中的声波信号转换为电信号传输给前端处理模块；然后，数据采集处理终端把接收的音波传感器采集到的音波信号进行预处理与放大，转换为数字域的多通道音波信号传送给堵塞监测定位服务器。

Description

一种油气管道清管球定位系统

技术领域

本发明涉及一种油气管道清管球定位系统，实现对管道内清管球及堵塞点的定位，从而减少其对管输造成的影响。

背景技术

声呐技术最早于1906年由英国海军发明，距今已有一百余年历史，声呐是各国海军进行水下监视使用的主要技术，用于对水下目标进行探测、分类、定位和跟踪；进行水下通信和导航，保障舰艇、反潜飞机和反潜直升机的战术机动和水中武器的使用。此外，声呐技术还广泛用于鱼雷制导、水雷引信，以及鱼群探测、海洋石油勘探、船舶导航、水下作业、水文测量和海底地质地貌的勘测等。除军事领域外，声呐技术还可用于海洋测速，海流流速测量，海洋渔业，水声通信等领域。声呐技术目前的应用领域还存在一定局限性，所以我公司依据主动声呐技术的原理，自主研发并设计了清管球综合监测系统，致力于解决气体、液体及多相流管道的清管球实时监测、堵塞发现等问题。

发明内容

根据以上现有技术中的不足，此发明旨在实时定位清管球位置，并解决清管球在管道内卡塞位置无法确定的问题，还可解决除清管球外其他异物堵塞等流动性异常状况，保障管道流动性安全，确保管道稳定、可靠、安全的运营。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种油气管道清管球定位系统，主要由低频声波发射装置、音波传感器、数据采集处理终端、堵塞监测定位服务器、监控终端组成，其特征在于：低频声波发射装置产生强度较大的可选择频率的低频声波并传导到被检测管道之中，通过设置在管道上的音波传感器感测到该声波信号并实时将管道中的声波信号转换为电信号传输给前端处理模块；然后，数据采集处理终端把接收的音波传感器采集到的音波信号进行预处理与放大，转换为数字域的多通道音波信号传送给堵塞监测定位服务器，堵塞监测定位服务器实时接收各个数据采集终端节点传来的数据，通过计算识别管道流动状态，当发生堵塞等流动状态异常时，当低频次声波遇到清管球或管道堵塞时，管道声阻抗将发生明显变化，平面声波将发生反射，并沿着管道传输回发射点，通过测量发射声波和反射回声的时间延迟，并结合管道内声速，可精确计算出油气管道内清管球的实时位置，并定位油气管道内堵塞点的位置，在电子地图上显示，并快速生成去定位点的最优路线。

所述低频声波发射装置主要有三个部分组成，第一部分是波形产生器，其产生一定形式的波形信号；第二部分是功率放大器，对波形产生器产生的信号进行功率放大处理；第三部分是负载换能器，其将电信号转换成声信号，并辐射到介质中去。

所述数据采集处理终端主要由放大器、滤波器、AD转换器组成。

基于音波的用于管道堵塞监测的系统具有如下特点：

1)安装简单，成本及维护费用不高；

2)反应灵敏，能够及时检测到管道堵塞；

3)进行堵塞点监测时，不需要管道停输，不会对管道及管道生产造成不利影响，安全性高；

4)避免了正压波技术对管道的损伤，安全性高；

5)系统采用开放式的软硬件系统架构和模块化的结构，便于系统维护和升级，也有利于系统性能的进一步提升。

该产品与传统方法相比，具有安全性高，灵敏度好，定位精度高等有点，能够避免高压作业，大大降低危险性。

附图说明

附图1为油气管道清管球定位系统结构图。

具体实施方式

下面对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

如图1所示，一种油气管道清管球定位系统，主要由低频声波发射装置、音波传感器、数据采集处理终端、堵塞监测定位服务器、监控终端组成，其特征在于：低频声波发射装置产生强度较大的可选择频率的低频声波并传导到被检测管道之中，通过设置在管道上的音波传感器感测到该声波信号并实时将管道中的声波信号转换为电信号传输给前端处理模块；然后，数据采集处理终端把接收的音波传感器采集到的音波信号进行预处理与放大，转换为数字域的多通道音波信号传送给堵塞监测定位服务器，堵塞监测定位服务器实时接收各个数据采集终端节点传来的数据，通过计算识别管道流动状态，当发生堵塞等流动状态异常时，当低频次声波遇到清管球或管道堵塞时，管道声阻抗将发生明显变化，平面声波将发生反射，并沿着管道传输回发射点，通过测量发射声波和反射回声的时间延迟，并结合管道内声速，可精确计算出油气管道内清管球的实时位置，并定位油气管道内堵塞点的位置。

所述低频声波发射装置主要有三个部分组成，第一部分是波形产生器，其产生一定形式的波形信号；第二部分是功率放大器，对波形产生器产生的信号进行功率放大处理；第三部分是负载换能器，其将电信号转换成声信号，并辐射到介质中去。

所述数据采集处理终端主要由放大器、滤波器、AD转换器组成。

低频声波发射装置的主要作用是产生强度较大的可选择频率的低频声波并高效的传导到被检测管道之中。根据实际管道需要选择不同的频率。低频声波发射装置在进行堵塞点监测时，不需要管道停输，不会对管道生产造成不利影响，尤其是对液体管道，避免了压力波水击现象产生的压力对泵、阀门和管道的寿命影响。

低频声波发射装置主要有三个部分组成，第一部分是波形产生器，它的功能是产生一定形式的波形信号，其工作频率、脉冲长度和重复周期都是可以选择的。第二部分是功率放大器，由波形产生器产生的信号，功率很小，不能够直接驱动换能器向介质辐射足够的声波能量。第三部分是发射机的负载换能器，它担负着将电信号转换成声信号，并辐射到介质中去的任务。

音波传感器，实时将管道中的声波信号转换为电信号传输给前端处理模块。系统采用定制的高灵敏度的音波传感器，有效地解决了微弱音波信号的捕捉问题，为系统的可靠运行打下了坚实的基础。

数据采集处理终端，数据采集处理终端主要功能是把音波传感器采集到的音波信号进行预处理与放大，转换为数字域的多通道音波信号，通过维纳滤波、自适应滤波等多种方法对信号进行预处理，利用时钟同步系统进行精确时间同步，并通过通讯网络，实时传输到堵塞监测定位服务器。

以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (3)

1.一种油气管道清管球定位系统，主要由低频声波发射装置、音波传感器、数据采集处理终端、堵塞监测定位服务器、监控终端组成，其特征在于：低频声波发射装置产生强度较大的可选择频率的低频声波并传导到被检测管道之中，通过设置在管道上的音波传感器感测到该声波信号并实时将管道中的声波信号转换为电信号传输给前端处理模块；然后，数据采集处理终端把接收的音波传感器采集到的音波信号进行预处理与放大，转换为数字域的多通道音波信号传送给堵塞监测定位服务器，堵塞监测定位服务器实时接收各个数据采集终端节点传来的数据，通过计算识别管道流动状态，当发生堵塞等流动状态异常时，当低频次声波遇到清管球或管道堵塞时，管道声阻抗将发生明显变化，平面声波将发生反射，并沿着管道传输回发射点，通过测量发射声波和反射回声的时间延迟，并结合管道内声速，可精确计算出油气管道内清管球的实时位置，并定位油气管道内堵塞点的位置。

2.根据权利要求1所述的油气管道清管球定位系统，其特征在于：低频声波发射装置主要有三个部分组成，第一部分是波形产生器，其产生一定形式的波形信号；第二部分是功率放大器，对波形产生器产生的信号进行功率放大处理；第三部分是负载换能器，其将电信号转换成声信号，并辐射到介质中去。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：其数据采集处理终端主要由放大器、滤波器、AD转换器组成。