摘要：一、研制開發(fā)的重要性和必要性 目前，國內(nèi)針對原油的運送方式主要采用管道加熱輸送工藝。原油在管道輸送中每間隔4090km就設(shè)一個分站來進行加熱、加壓。為降低能源消耗我國輸油管

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        一、研制開發(fā)的重要性和必要性 
　　 
　　目前，國內(nèi)針對原油的運送方式主要采用管道加熱輸送工藝。原油在管道輸送中每間隔4090km就設(shè)一個分站來進行加熱、加壓。為降低能源消耗我國輸油管道都進行了現(xiàn)代化技術(shù)改造實現(xiàn)了計算機監(jiān)控。在輸油管道監(jiān)控系統(tǒng)中為保護管線防止出站壓力超高造成爆管，在出站及泵出口匯管處安裝了壓力開關(guān)。為防止輸油泵抽空在進站管線及泵入口管線上也安裝了壓力開關(guān)。但目前使用的壓力開關(guān)存在如下問題： 
　　1、工作不可靠。在對進站壓力開關(guān)進行校驗時多次發(fā)現(xiàn)，當(dāng)給定壓力低于設(shè)定壓力時，壓力開關(guān)仍不動作，當(dāng)用物體敲擊時又恢復(fù)正常。 
　　2、誤動作。用戶反應(yīng)曾多次發(fā)生當(dāng)管線內(nèi)壓力產(chǎn)生輕微波動時造成甩泵。致使某些壓力開關(guān)長期不能投用，使輸油泵失去應(yīng)有的保護，帶來不安全因素。 
　　3、精度低、校準難。在校驗時需反復(fù)進行試驗才能確定設(shè)定值。 
　　4、密閉。流程解除后由于進站壓力較低，使壓力開關(guān)無法使用。 
　　 
　　二、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù) 
　　 
　　（一）結(jié)構(gòu)原理 
　　智能電子壓力開關(guān)外型結(jié)構(gòu)由壓力傳感器、主機板及防爆外殼等部分組成。智能電子壓力開關(guān)由以下幾部分組成： 
　　1、壓力傳感器件采用單晶硅智能壓力傳感器。該傳感器具有高精度（±0.075%）、高穩(wěn)定性（優(yōu)于0.1%FS／年）、抗高過壓和高靜壓（耐壓16MPa）、量程遷移比大（201）等特點。選用單晶硅智能壓力傳感器作為傳感部件，使智能電子壓力開關(guān)的控制精度及可靠性有了保證。 
　　2、信號調(diào)理部分采用集成運放及電子元件，它對壓力傳感器信號進行調(diào)理，變成微電腦能接受的信號送給微電腦。 
　　3、微電腦采用低功耗嵌入式單片機C8051F007，該單片機具有供電電壓低（2.7～3.6V）、功耗低（可低于1mA）、體積?。?mm×8mm）、功能強等特點。微電腦將采集到的壓力信號進行分析、處理、記憶，消除干擾及壓力波動，發(fā)出正確的壓力開關(guān)狀態(tài)信號。 
　　4、電子開關(guān)將微電腦發(fā)出的壓力開關(guān)狀態(tài)信號轉(zhuǎn)化為智能電子壓力開關(guān)的導(dǎo)通及斷開。 
　　5、校準按鈕在對智能電子壓力開關(guān)校驗時，只要按下“校準按鈕”，微電腦就會自動記憶當(dāng)前壓力值，并把該值作為智能電子壓力開關(guān)設(shè)定值，從而實現(xiàn)壓力開關(guān)的智能校驗。 
　　6、流程選擇開關(guān)，旁接罐流程、密閉流程可設(shè)置不同的門檻值，旁接罐流程設(shè)置的門檻值可適當(dāng)降低，從而克服了旁接罐流程壓力開關(guān)不能投用的難題。 
　?。ǘ╆P(guān)鍵技術(shù) 
　　1、模型識別技術(shù)。輸油泵入口壓力較低時會對葉輪產(chǎn)生氣蝕造成輸油泵的損壞，因此輸油站設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并在進站及泵入口安裝了壓力開關(guān)，當(dāng)進站壓力較低時調(diào)節(jié)系統(tǒng)會首先進行調(diào)節(jié)，當(dāng)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)后進站壓力若繼續(xù)下降，達到壓力開關(guān)動作值時就會進行甩泵從而達到保護輸油泵的目的。但實際運行情況表明，當(dāng)發(fā)生異常情況時，由于自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在滯后，未等自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)揮作用壓力開關(guān)就產(chǎn)生動作造成甩泵。突然甩泵給輸油設(shè)備造成的危害比短時間泵入口壓力超低造成的危害還要大。合理的選擇是依據(jù)泵站實際情況建立泵入口壓力允許模型，壓力開關(guān)依據(jù)該模型進行識別后決定是否甩泵。 
　　2、信號自動分段技術(shù)。經(jīng)過對現(xiàn)場信號多次模型分析，采用信號自動分段技術(shù)與模型識別技術(shù)從而能有效的克服壓力波動等各種干擾，提高壓力開關(guān)的可靠性。信號自動分段方法的基本原理是選用一個固定的窗選取平穩(wěn)運行的信號作為參考段，不斷與當(dāng)前信號作比較，非平穩(wěn)性（如上站停泵引起的信號特性的變化），可以由不同段之間的過程統(tǒng)計特性和頻譜性的改變顯示出來。當(dāng)判據(jù)大于一定的閾值或當(dāng)前段低于設(shè)定值時，就認為信號進入了另一段（異常段）。 
　　3、斜率均值距離。擬合數(shù)據(jù)段長度，當(dāng)前段信號的斜率，kci為xci－xc（i+j）段的*小二乘擬合斜率，j為擬合數(shù)據(jù)段長度。定義波形結(jié)構(gòu)統(tǒng)計判據(jù)D=aD1+bD2+cD3，其中權(quán)值a、b、c根據(jù)檢測要求和3個距離的重要性，通過實驗確定。通過每段計算出的D與Dthres閾值相比較，來確定信號是否進入新段（異常段），同時，當(dāng)前段小于給定值時也確定信號進入新段（異常段）。 
　　信號進入新段后設(shè)置t=0（識別模型內(nèi)的t），開始計時，并進行模型識別。識別判據(jù)B=xc-yt，其中yt由y計算，為當(dāng)前段信號的均值，當(dāng)判據(jù)B小于0時，壓力開關(guān)動作。若進入新段8s內(nèi)，判據(jù)B均大于0，新段結(jié)束程序進入到平穩(wěn)段。 
　　 
　　三、與同類產(chǎn)品的比較 
　　 
　　智能電子壓力開關(guān)目前與普通的壓力開關(guān)相比有如下特點： 
　　1、采用了模型識別技術(shù)克服了現(xiàn)有壓力開關(guān)的壓力瞬間超低時，壓力開關(guān)動作造成不正常甩泵。 
　　2、增加了流程選擇開關(guān)，旁接罐流程、密閉流程可設(shè)置不同的閾值，旁接罐流程設(shè)置的閾值可適當(dāng)降低，從而解決了旁接罐流程壓力開關(guān)不能投用的問題。 
　　3、增設(shè)了校準按鈕，在對智能電子壓力開關(guān)校驗時只要按下“校準按鈕”，微電腦就會自動記憶當(dāng)前壓力值，并把該值作為“智能電子壓力開關(guān)”設(shè)定值，從而實現(xiàn)壓力開關(guān)的智能校驗。 
　　 
　　四、技術(shù)指標 
　　 
　　技術(shù)指標包括：1、精度：0.002MPa；2、導(dǎo)通壓降：12V；3、非導(dǎo)通工作電流：≤6mA；4、系統(tǒng)供電：24V；5、環(huán)境溫度：-10～50；6、耐壓：16MPa。 
　　
       五、結(jié)論 
　　智能電子壓力開關(guān)選用了壓力傳感器件，采用了模型識別及信號自動 分段技術(shù)，消除了壓力波動等各種干擾，解決了由于自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)滯后造成的甩泵。一年多的現(xiàn)場應(yīng)用表明該智能電子壓力開關(guān)，性能可靠，適用于輸油管道。 

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