管道内腐蚀监测系统的设计与实现_郑利锋

文章编号:1000-2634(2002)02-0068-03

管道内腐蚀监测系统的设计与实现

郑利锋1,杨小雪1,张平2

(1.西南交通大学计算机与通信工程学院,四川成都610031;2.西南石油学院机电工程学院)

摘要:腐蚀监测技术是指测试设备正常运行时的内部腐蚀或破坏情况,以避免重大事故发生,延长设备寿命,使生产设备能更有效的运行。以通用微型计算机、调制解调器、可编程逻辑控制器(F X-2N)、信号变送器、腐蚀探针为硬件核心,以虚拟仪器编程环境LabVI EW为软件平台,开发设计了管道内腐蚀监测系统。该系统通过电阻(ER)腐蚀探针、线性极化电阻(L PR)腐蚀探针监测设备内部的电化学腐蚀程度、氢脆趋势,评价缓蚀剂效果。应用该系统对川西北矿区部分管道进行了腐蚀监测,现场监测结果表明,该系统能对管道内腐蚀情况进行高效、可靠的在线监测。

关键词:虚拟仪器;管道腐蚀;远程监测

中图分类号:T E973.6 文献标识码:A

引　言

在石油、化工、动力、食品等工业中,广泛使用的各种管道,经常受到有腐蚀性液体或气体的侵蚀。当管体被腐蚀,其壁厚减薄到一定程度后,会产生泄漏或破裂,造成极大的危害和损失。因此,监测它们被腐蚀的情况,是非常必要的。通过腐蚀监测,获得腐蚀过程和操作参数之间相互关联的信息,以便对问题进行判断,改善腐蚀控制,从而达到改善生产能力,延长设备寿命,减少投资和操作费用的目的[1]。

管道内腐蚀监测系统用于监测设备内部腐蚀状况,系统通过电阻(ER)腐蚀探针、线性极化电阻(LPR)腐蚀探针监测设备内部的电化学腐蚀程度、氢脆趋势、评价缓蚀效果,并分析介质压力、流速、温度等工艺参数对腐蚀的影响。目前的腐蚀监测系统大都存在腐蚀数据精度不够、抗干扰能力差、操作烦琐和人机界面不友好等问题,本研究在总结前人工作的基础上,设计出了以计算机、可编程逻辑控制器、信号变送器、腐蚀探针为核心的硬件核心,以虚拟仪器编程环境LabVIEW为软件平台的计算机监测系统,解决了现有监测系统中存在的问题,提高了监测系统的性能指标。

1　系统硬件组成

管道内腐蚀监测系统硬件结构(如图1)。该硬件系统由腐蚀探针、信号变送器、可编程逻辑控制器(PLC)、调制解调器(MODEM)、微型计算机等部分组成。腐蚀探针包括电阻(ER)探针、线性极化(LPR)探针和氢探针,分别用来测量不同的腐蚀量。各种腐蚀探针都有相应型号的信号变送器和它相连接。信号变送器将检测到的信号变化量转化为4～20mA的电流,传送到可编程逻辑控制器中。可编程逻辑控制器用于采集数据[2],存储由信号变送器传送的数据,等待计算机提取。计算机具有强大的分析处理能力,用于对采集的数据进行分析、处理、显示和存储,并且负责与PLC通信和对PLC进行控制

。

图1　系统硬件结构

2　系统软件结构

2.1　开发平台及软件功能介绍

操作系统选用中文Window s98,系统开发软件

第24卷　第2期西南石油学院学报 V ol.24　No.2　2002年　4月 Journal of Southwest Petroleum Institute A pr　2002　

收稿日期:2001-11-26

作者简介:郑利锋(1977-),女(汉族),四川内江人,在读研究生,从事虚拟仪器、数字信号处理等方面的研究。

采用美国NI 公司的LabVIEW 。LabV IEW 是采用图形模块化的可视编程语言,功能强大、编程方便,具有丰富的测试用图形元素控件,提供数据处理、数据分析等多种工具包,内含串行通信(Serial )函数库,与可编程逻辑控制器相结合,可方便的完成各种测控功能[3]。

管道内腐蚀监测软件具有对PLC 进行设置、远程通信、数据采集、数据库存储、实时显示、表格和图表显示数据、打印等功能。

(1)数据采集。系统能同时采集16个通道的数据,包括各种类型的腐蚀数据(如电阻法、线性极化法取得的数据)、压力、温度以及其他能以电流或电压等方式传送的参数。

采集的形式分为实时数据采集和历史数据采集两种,实时数据采集是为了进行实时监测,判断系统是否运行正常,所以这部分只在界面上显示采集的数据曲线图,而不做进一步的处理。历史数据采集是指PLC 具有一个存储区,可以存储7800个数据。在历史数据采集里需要注意的是历史数据采集间隔天数,它由通道数、通道最小采样周期来共同决定:

间隔天数=325＊采样周期/(通道数+1)。

必须在历史数据采集间隔天数内采集历史数据,否则,系统将按先入先出的原则,只保存最新历史数据采集间隔天数内的历史数据,其他数据自动溢出。历史数据采集到计算机后,系统将其保存到ACCESS 数据库中,以供日后的查询或分析。

(2)参数设置。参数设置是为了将采集的原始数据转化为可用于数据分析的带单位的值。在软件中将信号类型分为三类:ER —电阻探针信号;LPR —线性极化探针信号;电流信号—包括压力、温度信号。

(3)数据分析。数据分析主要有数据表格和数据趋势图两种形式。

①数据表格。在表格中可同时显示所有通道的数据,也可任意组合显示;

②数据趋势图。数据趋势图具有以曲线方式显示采集数据的功能,除此之外,在数据趋势图界面里可以完成打印、滤波、计算腐蚀速率、绘出腐蚀曲线、将数据输出到EXCEL 的操作。

2.2　设计要点

(1)串口通信的实现。PLC 与计算机之间通过串口进行通信。串口通信主要遵循以下几个步骤:初始化串口—>写串口—>读串口—>通信结束后,关闭串口,供其他程序使用。如图2所示的MO -DEM 拨号程序就是根据按照这个步骤设计的。在整个设计中,初始化串口是非常重要的。为了要达到通信双方(PLC 与计算机)之间的一致,必须根据通信协议进行以下参数的设置:端口号(Port Num -ber )、波特率(Baud Rate )、数据位位数(Data Bits )、停止位位数(Stop Bits )、奇偶校验(Parity )、缓冲区大小(Buffer Size )、流量控制(Flow Control )。

(2)连接ACCESS 数据库。因为LabV IEW

不

图2　M ODEM 拨号程序模块

直接供与数据库的接口,我们采用ADO 方式与数

提据库建立连接。ADO (AxtiveX Data Objects )是由微软公司推出的以AxtiveX 技术为基础的存取方

法,ADO 的主要特点是使用容易、访问速度快,而对

磁盘和存储容量的要求小。首先用Automation Open 子模块指定要连接的ActiveX 对象为AC -

第2期郑利锋等:　管道内腐蚀监测系统的设计与实现

CESS 。用OPENDATABASE 的方法打开数据库,然后将它的数据格式规格引入,用DOCM D 的方法

将一个数据文件导入数据库中,实现数据从应用软件转存到数据库的功能。程序流程图如图3所示

图3　用A DO 连接ACCESS 模块数据库

3　监测结果

应用该系统对川西北矿区部分管道进行腐蚀监测。图4是使用电阻法所取得的腐蚀数据曲线,其时间跨度为2001年7月8日至2001年7月16日。数据采集时间间隔为3h 。通过计算,这段时间内的管道腐蚀速率为0.051mm /a 。图5是氢探针从2001年9月3日到2001年9月8日的变化情况

。

数据采集时间间隔为6h 。在同年9月4日14时加入80kg 缓释剂C T2-4,从图5可看出,在加入缓释剂之前,H 2压力上升速度较快,加入缓释剂之后,H 2压力上升速度明显减慢,H 2压力值趋于稳定(注:1psi =7×10-3

M Pa )。运行结果表明,腐蚀监测系统

能够很好的跟踪并显示管道内部腐蚀情况。在加入缓释剂的情况下,能够检验缓释剂的使用效果。

4　结束语

本管道腐蚀监测系统充分的利用了PLC 抗干扰能力强,适用于工业现场的特点,又利用了计算机强大的数据处理和图像表现的能力,即满足系统在线监测的实时性要求,同时也满足离线的数据处理与管理功能。

该系统已在多个油田投入使用,运行结果表明,在现场腐蚀监测过程中,整个系统工作正常,能够及时准确地监测腐蚀速率,为防腐管理提供了一种有效的手段。

参考文献:

[1]　李挺芳.腐蚀监测方法综述[J ].石油化工腐蚀与防

护,1993,(2):10-12.

[2]　珥洪涛,孙德辉.可编程逻辑控制器(PLC )原理及应用

[M ].北京:中国水利水电出版社.1999.

[3]　NI .Co .U SA .N ational I nstruments Corpo ratio n [Z ].G

Programming Reference .1998.

(编辑　朱和平)

西南石油学院学报 2002年

developed based on the V ander Waals model.I n this paper, based o n the statistical thermodynamics,a new hydrate phase e-quilibrium model was derived.T he new mo del is applied no t on-ly to the prediction hy drate formation conditions for w ellbore and transpor ting pipe,but also for the calculation of the phase equilibrium of hy drate types I,II and H.I t is proved that the model is good ag reement w ith field data.

Key Words:wellbore;pipeline;hydrate;phase equilibri-um theoretical model;prediction

DESIGN AND IMPLEMENTATION OF INNER PIPELINE C ORROSION MONITORING SYSTEM

ZHENG Li-feng(School o f Computer Comm.Southwest Jiaotong U niversity,Sichuan Chengdu610031,China),YAN G Xiao-xue,ZHAN G Ping.　JOURN AL OF SOUT HWES T PET ROLEUM IN S TI TU TE,VOL.24,N O.2,68-70,2002 (ISS N1000-2634,IN CHIN ESE)

Corrosion monitoring technology is used to test the inner corrosion or destructio n of device,under the proper operation, to avoid the fatal accident,ex tend device's life-span,make de-vice wo rk effectively.T he pipeline inner corrosio n monitoring system was developed and designed as the hardw are core of mi-croco mputer,mo dem,programmable logical controller,sig nal transfer device,corrosio n probe and as the software platform of the vir tual instrument language LabVI EW.T he sy stem can be used to evaluate the effect of anti-cor rosion by the electronic re-sistance corrosion probe and linear polarization cor rosion probe in the lig ht of the inner electrochemistry corrosio n deg ree and hy-drogen brittle tendency.The system was used in the northwest of Sichuan digging s.T he results show that the effective,reli-able online mo nitoring o f the inner pipeline cor ro sion can be run by this sy stem.

Key Words:virtual instrument control;pipeline cor rosion; long-distance monitoring

FUZZY DEC ISION-MAKING TEC HNIQUE F OR OPTI-MIZATION OF OILFIELD DEVELOPMENT PROGRAM

G U O Xiu-ying(Southw est Petroleum Institute,N anchong Sichuan637001,China),ZHANG Yan-y un.　J OURN AL OF SOU TH WES T PE TROLEUM IN S TI T UT E,VOL.24, NO.2,71-74,2002(ISS N1000-2634,IN CHI NES E) O il and gas field development prog ram includes many tech-nology economic targets,their quantities and units aren't con-sistent.T hese technolo gy economic target values are dependent on o r contradictio n each other sometimes,therefor,we can't choose the best development program,by direct comparing one or all technology eco nomic targ et values of development pro-gram.A nd the development program is good or bad o n one tar-get is relativ e,has not definite boundary and is fuzzy.Co nse-quently,it is rational choo sing the best development program. We must consider all target information and specific proper ty and proceed comprehensive evaluation.Scholars studied the comprehensive evaluating method o f development prog ram opti-mization befo re,but these methods were sho rtag e.F or this rea-son,we apply multiple attribute decision theory and fuzzy theo-ry,in this paper,a fuzzy decision-making technique was devel-oped to evaluate an oilfield development prog ram for ratio nal, accurate and operated easily.I t based o n studding these fuzzy decisions-making techniques of an oilfield development prog ram that ex isted.T he paper presented a successful ex ample.

Key Words:oil and gas field;development pro ject;deci-sion;fuzzy mathematics

INVESTIGATING THE MANA GEMENT INN OVATI ON OF CHINA FR OM THE NEW OPINION IN THE WEST ENTER-PRISE MA NAGEMENT

L IU Ping(Southwest Petroleum Institute,Nanchong Sichuan637001,China),ZHA NG Bin.　J OURN AL OF SOUT HWES T PET ROL EU M INS T I TU TE,VOL.24, NO.2,75-78,2002(ISSN1000-2634,IN CHINESE) With the emerging of K nowledge economy,the traditional managing co nception,management theory and method have been shocked for many years.Since the1990s,many new trends hav e come out in western management,including the re-fo rger of corporation,the management with kno wledge capital, CS stra tegy,and strategy alliance.Building up cultivating orga-nization etc.T he new trend of western management is the in-evitable outcome of being suited to economic globalization.mar-ketization and informationization.N ow w e are facing with get-ting to the one with inter national eco nomy.O nly using the suc-cessful experience of management innovation of foreig n co rpora-tions for reference on the base of inhering traditions and inno-vating activ ely can we adapt to the objective demand of national competitions and the marketing economy.T his paper analyzed and expounded the new viewpoint of western management and put fo rward the new considerations of our management innova-tion in Chinese features.

Key Words:western co rporation;manag ement innova-tion;new viewpoint

ⅥAbstract 2002