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管道内检测器电源智能管理系统研究与设计

发布时间:2018-10-10 16:40
【摘要】:伴随社会经济建设的迅猛发展,能源开发与利用的重要性日益提高。其中石油成为社会建设不可或缺的重要能源,其传输方式多为管道传输。在我国石油管道运输全面展开,网络覆盖全国各个地区。现有石油管道中多采用漏磁检测技术作为主要技术进行无损探伤检测,检测工作主要应用管道内检测器来完成。首先,提出了内检测器中用电设备的用电需求分析,分析出了检测传感器、各功能模块控制芯片、数据存储硬盘等用电设备所需要的电源提供的准确稳定的电压与电流值。其次,提出了内检测器电源管理系统功能模块的划分。电池荷电状态SOC估计(State of Charge)模块负责由检测采样得到的电池电压电流值与温度值来配合SOC估计算法计算得到SOC值并修正。电源充放电模块负责管理由外接220V、50Hz市电充电与自发电系统对电池充电电路。电源监控模块负责监控电源管理系统中每个电流电压转换单元。当出现异常时,发出故障封锁信号,封锁转换单元,同时切断用电回路,保护设备。电源监控模块同时负责电压电流数据的采样。电源能耗模块负责计算检测器处于不同模式时功耗与能耗的计算,然后基于不同模式下进行能耗的预测,估算出内检测器可继续运行时长。模块间的通信通过CAN总线完成。再次,提出了内检测器电源管理系统采用的SOC估计方法。充分考虑了电池充电倍率、温度、自放电率、电池老化与循环、参数值测量误差等因素对SOC估计的影响,并结合内检测器工作特点设计出SOC值的估计方法,其中包括SOC的计算与修正两部分。最后,提出了内检测器工作模式的划分和模式智能转换控制策略。内检测器工作状态模式分为:正常工作模式、电量不足模式、充电模式、待机模式四种模式。当处于不同工作模式时,内检测器调用各功能模块的方式不同。针对每种模式的特点,本文具体设计了调用四种功能模块的方法。预想内检测器可能遇到的各种模式切换情况,提出由SOC值为判断依据的模式智能转换的具体控制策略。本论文充分考虑了内检测器长期在管道中运行的实际工作特点。设计出了完整的内检测器电源管理系统控制方案,有效保证了内检测器检测工作的安全、高效、稳定进行。
[Abstract]:With the rapid development of social economic construction, the importance of energy development and utilization is increasing day by day. Oil has become an indispensable and important energy source for social construction, and its transmission mode is mostly pipeline transmission. In our country oil pipeline transportation is carried out in an all-round way, the network covers all parts of the country. In the existing oil pipeline, magnetic flux leakage detection technology is used as the main technology for nondestructive flaw detection, and the detection work is mainly completed by the pipeline detector. Firstly, the demand analysis of the electric equipment in the inner detector is put forward, and the accurate and stable voltage and current value of the power supply needed by the electric equipment such as the detection sensor, the control chip of each function module and the data storage hard disk are analyzed. Secondly, the partition of the function module of the power management system of the inner detector is put forward. The SOC estimation (State of Charge) module of the charged state of the battery is responsible for calculating and correcting the SOC value by combining the voltage current value and the temperature value obtained from the detection and sampling with the SOC estimation algorithm. The charging and discharging module is responsible for managing the charging circuit of the battery from the external 220 V / 50 Hz charging and self-generating system. The power monitoring module is responsible for monitoring each current and voltage conversion unit in the power management system. When abnormal, send fault blocking signal, block the conversion unit, at the same time cut off the circuit, protect the equipment. The power monitoring module is responsible for the sampling of voltage and current data at the same time. The power consumption module is responsible for calculating the power consumption and energy consumption when the detector is in different modes. Then based on the prediction of energy consumption in different modes, the length of time that the inner detector can continue to run is estimated. The communication between modules is accomplished by CAN bus. Thirdly, the SOC estimation method used in the internal detector power management system is proposed. The effects of battery charging rate, temperature, self-discharge rate, battery aging and cycle, parameter measurement error on SOC estimation are considered. The estimation method of SOC value is designed according to the working characteristics of the inner detector. It includes the calculation and correction of SOC. Finally, the working mode partition of internal detector and the control strategy of mode intelligent conversion are proposed. The internal detector mode is divided into four modes: normal mode, insufficient mode, charging mode and standby mode. When working in different modes, the internal detector calls each functional module in different ways. According to the characteristics of each mode, the method of calling four functional modules is designed in this paper. In order to predict the various mode switching situations which may be encountered by the inner detector, a specific control strategy based on the SOC value for the intelligent mode conversion is proposed. In this paper, the practical characteristics of long-term operation of inner detector in pipeline are fully considered. A complete control scheme of the internal detector power management system is designed, which effectively ensures the safety, efficiency and stability of the internal detector detection.
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TE973.6;TM912

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本文编号:2262509

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