工业无线现场总线在石化安全监测的应用研究

发布时间：2025-02-13 19:59

　　在石油化工行业的生产制造中,存在着很多负责连接和控制气体运动的阀门,这些阀门的工作环境时常伴随着腐蚀、氧化、高温、冷冻等恶劣情况,随着阀门工作时间的延长,会出现不同程度的泄漏,较大的泄漏可以用视觉和听觉识别,但对于无色无体且泄漏较小的气体,不易被察觉;如何能够快速准确识别泄漏故障,及时更换故障的阀门,对于保护人民群众的人身安全和减少能源损失有很大的意义。现有的气体泄漏检测装置分为手持式和介入式,手持式检测仪不能实时监测阀门的泄漏情况且受人为误差,环境噪音,风向等影响较大;介入式检测的焊接过程给部分易燃气体造成安全隐患且会改变流体形态,导致测量参数误差加大,因此以上两种检测气体泄漏方式没有得到大范围的推广应用。本文在现有的气体泄漏检测技术基础上设计了一套基于Wireless HART无线通信协议的实时非介入式阀门气体泄漏检测系统。以输送蒸汽的管道为例,该系统首先利用检测模块采集小孔泄漏产生的高频超声波,利用数字信号技术对信号进行处理,利用频谱分析技术为蒸汽泄漏定级,利用声压级与雷诺数的关系为蒸汽泄漏定量,然后将检测结果送到控制模块MSP430处理,控制模块将根据Wireless HART无...

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 阀门气体泄漏监测技术的研究现状
    1.3 阀门泄漏检测技术的发展方向
    1.4 课题主要研究的内容及章节安排
第二章 工业无线网络技术
    2.1 工业无线网络概述
    2.2 WIA-FA无线传感器网络
    2.3 ISA100.11A无线网络
    2.4 WIRELESSHART无线网络
    2.5 系统的无线网络选择
第三章 超声波检测方案理论分析研究
    3.1 声学原理
    3.2 利用超声波检测阀门泄漏的原理
    3.3 超声信号的采样
    3.4 信号滤波和频谱分析
    3.5 泄漏等级与泄漏量的理论分析
第四章 监测系统的硬件设计
    4.1 系统硬件设计概述
    4.2 超声波传感器的选择
    4.3 控制模块
    4.4 MCU电路设计
        4.4.1 MSP430电路设计
        4.4.2 4-20mA的输入输出电路设计
    4.5 WIRELESSHART无线模块
第五章 系统软件设计
    5.1 检测模块的软件设计
        5.1.1 信号的A/D采样的实现
        5.1.2 数字滤波器的实现
        5.1.3 频谱分析的实现
    5.2 控制模块的软件设计
        5.2.1 MSP430初始化
    5.3 无线通信模块的软件设计
        5.3.1 WirelessHART无线模块与控制模块通信机制及报文格式
        5.3.2 WirelessHART无线模块的信息配置与读取
    5.4 系统调试和测试结果分析
        5.4.1 WirelessHART组网调试
        5.4.2 监测系统测试点的选取和实验设计
        5.4.3 测试结果分析
第六章 总结
    6.1 论文完成的工作
    6.2 问题及展望
参考文献
在学期间的研究成果
致谢



本文编号：4034038