輸油管道綜合實(shí)驗(yàn)

1、輸油管道綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱輸油管道綜合實(shí)驗(yàn)一、所涉及的課程及知識點(diǎn)：工程流體力學(xué)、輸油管道設(shè)計(jì)與管理二、實(shí)驗(yàn)要求(1) 學(xué)習(xí)和掌握測定管路特性曲線、用圖解法求管路與泵站聯(lián)合工作時(shí)的工作點(diǎn)的方法；(2) 熟悉“泵到泵”密閉輸送工藝運(yùn)行時(shí)輸油管路各站協(xié)調(diào)工作的情況；(3) 觀察管道發(fā)生異常工況或突然事故時(shí)（如某泵站突然停電等）全線運(yùn)行參數(shù)的變化，學(xué)會根據(jù)運(yùn)行參數(shù)變化，分析事故原因、事故發(fā)生地點(diǎn)及應(yīng)采取的處理措施，在實(shí)驗(yàn)中加以驗(yàn)證；(4) 觀察翻越點(diǎn)后的流動狀態(tài)，分析影響翻越點(diǎn)的因素和消除翻越點(diǎn)的措施，在實(shí)驗(yàn)中加以驗(yàn)證；(5) 學(xué)習(xí)和掌握清管球的收、發(fā)操作，觀察清管球在管道中的運(yùn)動狀況；(6) 了

2、解計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成及運(yùn)行情況。三、實(shí)驗(yàn)原理在密閉輸送的多泵站等溫輸油管道系統(tǒng)中，泵站和管道組成一個統(tǒng)一的水力系統(tǒng)，管道所消耗的能量（包括摩阻損失、高程差、站內(nèi)局部摩阻和終點(diǎn)所要求的剩余壓力）等于泵站所提供的能量，二者必然保持能量供需的平衡關(guān)系。全線的能量供需平衡關(guān)系式如下：式中：Q管道的工作流量，m3/s；N全線運(yùn)行的泵站數(shù)； f單位流量的水力坡降；Hs1管道首站進(jìn)站壓頭，m液柱；HsZ管道終點(diǎn)剩余壓頭，m液柱；L管道總長度，m；ZQ、ZZ管道起、終點(diǎn)高程，m；hm每個泵站的站內(nèi)損失，m液柱。根據(jù)上述能量平衡方程，可以確定管道的輸量和各個站的進(jìn)出站壓力，分析事故工況時(shí)運(yùn)行參數(shù)的變化趨勢

3、。流程說明：各站內(nèi)泵為串聯(lián)方式。收發(fā)球裝置在2號和3號站之間；2、V18為堵塞閥；3、各站間均設(shè)置一個泄漏閥；4、翻越點(diǎn)位于管道末端。四、實(shí)驗(yàn)裝置流程設(shè)備安裝1、泵站每座泵站配有兩臺離心式清水泵，兩臺泵之間采用串聯(lián)方式。1#泵采用變頻控制方式，便于流量調(diào)節(jié)。泵的出口設(shè)有閥門方便流量調(diào)節(jié)，泵前有單向閥，以便于越泵運(yùn)行。可以實(shí)現(xiàn)泵運(yùn)行的遠(yuǎn)程和本地控制。2臺不銹鋼離心泵，緊湊放置在實(shí)驗(yàn)臺（1200×800）上，高度350mm，每泵出口有調(diào)節(jié)閥。泵站與管線臺架通過閥門連接。泵站的流程如下圖所示。離心泵采用了杭州南方特種泵業(yè)制造的高效不銹鋼泵，型號為ZS50-32-200/3.0SSC，泵的性

4、能參數(shù)見下表。首站流程： 正輸、站內(nèi)泵串并聯(lián)、計(jì)量。2#泵站流程： 正輸、站內(nèi)泵串并聯(lián)、壓力越站、發(fā)清管球、收清管球。3#泵站流程： 正輸、站內(nèi)泵串并聯(lián)、計(jì)量、壓力越站。4#站流程： 正輸、站內(nèi)泵串并聯(lián)、翻越點(diǎn)觀察。流量Q(m3/h)36.3912.5151820揚(yáng)程H(m)34.934.133.3323129.828.9泵站及管線的平面布置圖如下管線罐1#泵站2#泵站4#泵站3#泵站2、實(shí)驗(yàn)管道系統(tǒng)根據(jù)工藝計(jì)算設(shè)計(jì)結(jié)果，等溫輸油管路實(shí)驗(yàn)裝置全線采用密閉輸送方式，管內(nèi)徑40mm，全長346m左右。全線總共設(shè)有四個泵站，即首站1座，中間泵站2座，末站1座。每座泵站配有兩臺離心式清水泵，兩臺泵之間

5、采用串、并聯(lián)方式，可以來回切換。全線工藝流程圖見圖1。管道采用螺旋鋪設(shè)方式，4層管架結(jié)構(gòu)，每個站間管道放置在一層，層間相距35cm，能夠保證站間管線閥門的安裝、維修和開關(guān)，實(shí)驗(yàn)臺架 高度大約1.4m左右。中間泵站流程中，在3站到4站管路之間，設(shè)置收發(fā)球裝置；在2站到3站之間，設(shè)置堵塞閥以及泄漏點(diǎn)。在進(jìn)末站之前設(shè)置一個高點(diǎn)作為實(shí)驗(yàn)的翻越點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)中以各站1#泵同時(shí)運(yùn)行為正常工況。在彎頭連接點(diǎn)，采用圓滑的管線，以減少局部摩阻的影響。站外管線總長度：346m 453表2-1 泵站及管線建設(shè)情況表站號1234站間距m3333站間號1-22-33-44-1站間管線長度m86868688站外總長度m346圖

6、1 等溫輸油管路實(shí)驗(yàn)裝置工藝流程圖3、 收發(fā)球裝置發(fā)球裝置由快開法蘭盲板，收球筒、發(fā)球筒，直通球閥，觀察管段組成。收球筒和發(fā)球筒直徑均為150mm，通過發(fā)球閥與管道連接。配置DN100清管器：聚氨酯清管器2個，泡沫清管器2個，清管球2個其中觀察管段長8米，為DN100有機(jī)玻璃管，分4段連接。直通球閥 DN100采用浮動式球閥Q41法蘭硬密封 。發(fā)球閥 DN150采用浮動式球閥Q41法蘭硬密封。直通球閥和發(fā)球閥均采用上海恒星泵閥公司的電動球閥。4、翻越點(diǎn)在地形起伏較大的地區(qū)，輸油管道的末段通過線路上的高峰時(shí)，油品自該高點(diǎn)至終點(diǎn)所得的位能可能大于為克服流動時(shí)的摩擦阻力所需的能量，這樣的高點(diǎn)稱為翻越

7、點(diǎn)。油品過翻越點(diǎn)后不僅可以自流，還會因位能有余而使流速加快，從而在管道中出現(xiàn)不滿流。不滿流不僅浪費(fèi)能量，還會使水擊壓力增大；在順序輸送的管道上，則會導(dǎo)致混油量增大。為避免不滿流的危害，防止停輸時(shí)管內(nèi)油品的靜水壓力可能超過管道強(qiáng)度的容許值，在翻越點(diǎn)之后要采取措施增加摩阻，如在管道沿線高差很大的管段上設(shè)減壓站，并設(shè)置分隔靜水壓力的截?cái)嚅y等。翻越點(diǎn)是長距離輸油管道設(shè)計(jì)和運(yùn)行中必須考慮和經(jīng)常遇到的工藝問題。在翻越點(diǎn)后的一部分管段將出現(xiàn)不滿流，即通過局部流速的增加來消耗剩余壓力。不滿流現(xiàn)象的存在，將影響管道運(yùn)行的平穩(wěn)性，使管道內(nèi)壓力波動增大，更容易產(chǎn)生水擊現(xiàn)象，且水擊壓力變化的幅度也將加大。本實(shí)驗(yàn)裝置在

8、管道的最末端設(shè)計(jì)了一段并行的管路，最高點(diǎn)在3米。當(dāng)流量減少到一定程度時(shí)，就會在此處現(xiàn)出不滿流的現(xiàn)象。學(xué)生們可以通過觀察翻越點(diǎn)后的不滿流現(xiàn)象，加深對翻越點(diǎn)概念的理解。5、配電柜5.1泵站配電柜每個泵站有2臺泵，全線共8臺泵，順序編號為1-8#泵。每個泵站的1#泵沒有調(diào)頻控制；而每個泵站的2#泵采用調(diào)頻控制，即2#、4#、6#、8#泵。泵頻率的設(shè)定在面板上，固定的開始頻率為50Hz，根據(jù)控制情況的不同，可以通過面板的設(shè)定來改變。每次設(shè)定后的頻率自動保存，下次開機(jī)時(shí)仍為本次設(shè)定的頻率。配電柜內(nèi)部配電柜面板配電柜開機(jī)送電開機(jī)時(shí)，打開配電柜門，合上總閘，再依次合上各個泵的控制開關(guān)。短期內(nèi)停機(jī)時(shí)，可只斷開

9、總電源開關(guān)；長期不用時(shí)建議將各個開關(guān)都置于斷開的位置。變頻器 變頻器采用了國內(nèi)最先進(jìn)的變頻器廠商德力西（杭州）變頻器有限公司生產(chǎn)的 CDI9100 系列變頻調(diào)速器。變頻器的日常保養(yǎng)、定期檢查請仔細(xì)參照變頻器使用說明書進(jìn)行。簡單的日常應(yīng)用參照如下步驟。CDI9100系列變頻器提供了三種控制方式，包括鍵盤運(yùn)行、端子運(yùn)行及 RS-485 運(yùn)行，用戶可以根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境及工作需要選定相應(yīng)的控制方式。具體選擇請見參數(shù) P00.00 說明。鍵盤設(shè)定頻率的方法 使用鍵盤設(shè)定頻率我們可以采用鍵盤數(shù)字直接設(shè)定和用鍵盤電位器設(shè)定兩種方式，可以通過修改參數(shù)P00.01 來選擇控制方式。 1、用數(shù)字鍵盤直接設(shè)定頻率 A

10、首先設(shè)置參數(shù) P00.01的值為 1。 B 在變頻器運(yùn)行時(shí)，可按、鍵進(jìn)入頻率設(shè)定方式；此時(shí)顯示例如。 C 再按、鍵調(diào)整到所需設(shè)定頻率，如 48.00Hz, 此時(shí)顯示。 D 此時(shí)調(diào)整后的設(shè)定頻率將自動存儲到參數(shù) P00.02 中。 E 按 MODE 鍵后回到參數(shù)設(shè)定方式，再按 MODE 鍵回到運(yùn)行監(jiān)視方式，此時(shí)顯示。 F 只有在運(yùn)行時(shí)可以用數(shù)字鍵盤改變頻率設(shè)定值。 2、用鍵盤電位器設(shè)定頻率 首先設(shè)置參數(shù) P00.01 的值為 0，然后用戶可左右旋轉(zhuǎn)鍵盤上的電位器旋鈕來調(diào)整所需的設(shè)定頻率，此時(shí)的頻率設(shè)定值不會自動存入?yún)?shù) P00.02。 5.2電動球閥控制收發(fā)球裝置采用電動球閥來控制開關(guān)。電動球閥

11、控制柜的控制開關(guān)在配電柜最左側(cè)和數(shù)據(jù)采集柜內(nèi)。送電后，綠燈亮表明電動球閥開到底，紅燈亮?xí)r表明電動球閥關(guān)到底，兩燈都不亮表明球閥處于半開關(guān)狀態(tài)，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。6、數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由壓力、溫度、流量變送器+高速數(shù)據(jù)采集卡+主機(jī)+控制柜組成。每個泵站布置3個壓力變送器，在1#泵站出口、在4#泵站末端各布置1個流量計(jì)。所有的測量信號均為標(biāo)準(zhǔn)420mA信號，總計(jì)輸入模擬信號15路。高速數(shù)據(jù)采集卡用于事故工況下和發(fā)生水擊時(shí)的數(shù)據(jù)記錄。6.1 硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)組成包括數(shù)據(jù)采集控制臺、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、信號采集箱、壓力傳感器、流量計(jì)等。6.1.1

12、、數(shù)據(jù)采集控制臺6.1.2、計(jì)算機(jī)6.1.3、數(shù)據(jù)采集卡數(shù)據(jù)采集卡采用了研華公司的多功能USB數(shù)據(jù)采集卡USB4711A。 USB4711A是一款功能強(qiáng)大的多功能數(shù)據(jù)采集卡。它采用便攜設(shè)計(jì)，總線供電方式，支持USB 2.0，帶有一個150KS/s 12位分辨率A/D轉(zhuǎn)換器。USB4711A可以提供16路單端模擬量輸入或8路差分模擬量輸入，也可以組合輸入。它帶有8路DI，8路DO， 2路AO和1路32位計(jì)數(shù)器。外置帶有接線端子。詳見USB4711A數(shù)據(jù)采集卡使用說明書。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集卡安裝本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集卡采用了研華工控公司的高精度高速采集卡USB4711A。采集卡的安裝安裝如下步驟進(jìn)行。1.1

13、將USB4711A電纜連接好計(jì)算機(jī)，開機(jī)1.2 計(jì)算機(jī)顯示有新設(shè)備需要安裝1.3 插入采集卡附帶的安裝盤，按提示一步步安裝即可1.4 或者點(diǎn)擊光盤上的網(wǎng)運(yùn)行文件，setup.exe 運(yùn)行軟件界面1.5 首先安裝 設(shè)備管理器非常有用，這是一個研華采集卡簡易檢測程序?？梢燥@示各通道的電壓值。1.6再安裝各種采集卡的驅(qū)動。1.7 在此窗口下選擇“USB”系列驅(qū)動程序1.10 選擇“USB 4711A”系列驅(qū)動，點(diǎn)擊進(jìn)行安裝1.11 也可選擇安裝VB或VC的各種例程。1.12 驅(qū)動程序安裝完成后，還需要從設(shè)備管理器進(jìn)行設(shè)置。從“計(jì)算機(jī)屬性”進(jìn)入“設(shè)備管理器”找到USB Devices 更新驅(qū)動程序，成

14、功后出現(xiàn)“Advabtech USB4711A”。1.13 重新啟動計(jì)算機(jī)，即可成功安裝。6.1.4、采集箱布置布置了16路電壓電流轉(zhuǎn)換電路，1個24V直流電源，能為壓力及流量變送器供電，并將變送器的4-20mA電流信號轉(zhuǎn)換為1-5V電壓信號供計(jì)算機(jī)采集。6.1.5、壓力傳感器壓力變送器采用了中美合資麥克傳感器有限公司的MPM480型壓阻式壓力變送器。該壓力變送器采用帶不銹鋼隔離膜的壓阻式OEM壓力傳感器作為信號測量元件，并經(jīng)過計(jì)算機(jī)自動測試，用激光調(diào)阻工藝進(jìn)行了寬溫度范圍的零點(diǎn)和溫度性能補(bǔ)償。信號處理電路位于不銹鋼殼體內(nèi)，將傳感器信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)輸出信號。該產(chǎn)品經(jīng)嚴(yán)格測試及老化篩選，性能穩(wěn)定可

15、靠。該產(chǎn)品以其優(yōu)良的可靠性、靈活性和多樣性，廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、水文等工業(yè)過程現(xiàn)場的壓力測量和控制中。本傳感器采用2線制輸出方式，接插件連接式插腳定義如下。插腳二線1電源正(+V)2電源負(fù)(0V/+OUT)3空傳感器量程分為0-700Kpa和-100Kpa-500Kpa 2種。負(fù)壓傳感器主要安裝在離心泵的入口點(diǎn)。6.1.6、流量計(jì)型號：LW-40型輸出信號：4-20mA電流(二線制)北京格樂普高新技術(shù)有限公司生產(chǎn)的傳感器具有精度高，結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝維修和輸出脈沖信號遠(yuǎn)距離傳送且外表美觀等特點(diǎn)。它廣泛用于水和氣體及工業(yè)流體，以及化工產(chǎn)品的液體體積流量的計(jì)量，更主要用于油田高低壓注

16、水系統(tǒng)中水的檢測計(jì)量。軸承采用硬質(zhì)合金，既抗腐蝕又耐磨，此產(chǎn)品有測液體、氣體兩種系列。采用全硬質(zhì)合金（碳化鎢）屏蔽式懸臂梁結(jié)構(gòu)軸承，集轉(zhuǎn)動軸承與壓力軸承于一體，大大提高了軸承壽命，并可在有少量泥沙與介質(zhì)中工作。采用 1Cr18Ni9Ti 全不銹鋼結(jié)構(gòu)，（渦輪采用 2Cr13 ），防腐蝕性能好。采用釤鈷永磁合金作信號檢測器，輸出信號強(qiáng)，磁穩(wěn)定性好。溫度范圍寬，可在 0120 范圍內(nèi)正常的工作。6.2軟件系統(tǒng)6.2.1軟件系統(tǒng)組成數(shù)據(jù)處理與教學(xué)軟件采用VB語言和組態(tài)軟件混合編程，由主機(jī)和5臺從機(jī)組成一個實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄，事故報(bào)警，緊急處理、智能幫助。6.2.2 輸油管道實(shí)驗(yàn)裝置采集軟件的

17、安裝a 找到“輸油管道Setup.exe”文件b 點(diǎn)擊該文件，安裝提示一步步進(jìn)行，即可順利安裝數(shù)據(jù)采集文件c 安裝完成后可在“開始”-“程序”中找到“輸油管道數(shù)據(jù)采集”快捷方式。d 安裝成功。6.23 數(shù)據(jù)處理與教學(xué)軟件系統(tǒng)功能數(shù)據(jù)處理與教學(xué)軟件采用VB語言和組態(tài)軟件混合編程，由主機(jī)和5臺從機(jī)組成一個實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄、事故報(bào)警、緊急處理、智能幫助。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)列表、數(shù)據(jù)曲線、信號波形顯示、實(shí)驗(yàn)流程顯示、設(shè)備參數(shù)顯示設(shè)置、傳感器設(shè)置，教學(xué)實(shí)驗(yàn)演示、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告生成、事故報(bào)警、事故處理措施、歷史數(shù)據(jù)回放、管道泄漏檢測、泄漏點(diǎn)預(yù)報(bào)、數(shù)據(jù)分析等功能。1) 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)列表:

18、以數(shù)據(jù)表格的形式實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前壓力、流量數(shù)據(jù)，電壓、電流。2) 信號波形顯示：在虛擬示波器上顯示當(dāng)前的各通道的溫度、壓力、流量的電壓值。3) 流程顯示：以流程為背景實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的各通道的溫度、壓力、流量。4) 顯示方式：修改系統(tǒng)配置硬件參數(shù)、屏幕顯示方式功能。5) 傳感器設(shè)置：建立傳感器與各個數(shù)據(jù)采集通道的對應(yīng)關(guān)系。壓力零點(diǎn)；在裝置空置狀態(tài)下讀取壓力傳感器的零點(diǎn)或零點(diǎn)查詢。6) 教學(xué)實(shí)驗(yàn)演示、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告生成、建立實(shí)驗(yàn)檔案：以人機(jī)交互方式建立實(shí)驗(yàn)名稱、實(shí)驗(yàn)日期、實(shí)驗(yàn)人員姓名，用來建立實(shí)驗(yàn)檔案。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行正常工況計(jì)算和停電工況計(jì)算。7) 事故報(bào)警等功能。進(jìn)出站壓力的高低限報(bào)警，。8

19、) 事故工況的判斷和報(bào)警、事故處理措施、歷史數(shù)據(jù)回放：對各類事故進(jìn)行判斷，提出事故預(yù)案與處理措施，對歷史數(shù)據(jù)回放，分析事故形成的原因。9) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理功能。10) 幫助信息。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟給實(shí)驗(yàn)裝置操作控制臺送電，開啟泵機(jī)組控制柜總電源，打開計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。根據(jù)輸油管道設(shè)計(jì)與管理課程的要求，確定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下：1、學(xué)習(xí)管道正常啟動、正常啟停泵站的操作方法(1) 按下1#站1#泵的啟動開關(guān)，緩慢打開1#站出站閥；(2) 待壓力、流量穩(wěn)定后，啟動3#站1#泵，打開3#站出站閥；(3) 待壓力、流量穩(wěn)定后，啟動2#站1#泵，打開2#站出站閥；(4) 待壓力、流量穩(wěn)定后，啟

20、動4#站1#泵，打開4#站出站閥。管道正常啟動時(shí)記錄各站進(jìn)出站壓力和管道流量，分析壓力參數(shù)的變化情況。停運(yùn)時(shí)的操作順序與啟動時(shí)相反。全線以四個泵站的1#泵全部投入運(yùn)行作為正常運(yùn)行工況，規(guī)定各站進(jìn)站壓力不得低于-10kPa，出站壓力不得高于230kPa。2、管路特性曲線測定管路特性曲線是指管路摩阻與流量之間的關(guān)系曲線。測定管路特性的實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1) 啟動1#站1#泵，打開1#站出站閥，待壓力、流量穩(wěn)定后，記錄各站進(jìn)出站壓力和流量；(2) 啟動3#站1#泵，打開3#站出站閥，待壓力、流量穩(wěn)定后，記錄同上數(shù)據(jù)；(3) 啟動2#站1#泵，打開2#站出站閥，待壓力、流量穩(wěn)定后，記錄同上數(shù)據(jù)；(4)

21、啟動4#站1#泵，打開4#站出站閥，待壓力、流量穩(wěn)定后，記錄同上數(shù)據(jù)；(5) 啟動2#站2#泵，打開2#泵出口閥，待壓力、流量穩(wěn)定后，記錄同上數(shù)據(jù)。整個實(shí)驗(yàn)共啟動5臺泵，取得5組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，由此可以得出管道的摩阻曲線。3、異常工況及事故分析處理(1) 模擬管道堵塞實(shí)驗(yàn)裝置恢復(fù)到正常運(yùn)行工況，關(guān)小2#泵站和3#泵站之間的堵塞閥門，模擬管道堵塞情況。理論分析應(yīng)采取什么措施才能使管道恢復(fù)正常工作，列出調(diào)節(jié)步驟并在實(shí)驗(yàn)中加以驗(yàn)證。調(diào)節(jié)好管道運(yùn)行參數(shù)后，記錄各站進(jìn)出站壓力和流量。(2) 模擬泵站突然停電實(shí)驗(yàn)裝置恢復(fù)到正常運(yùn)行工況，停2#泵站，模擬突然停電。觀察數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中水力坡降線的變化情況，觀察水泵有

22、無異常聲響，實(shí)驗(yàn)狀況穩(wěn)定后記錄各站進(jìn)出站壓力和流量。理論分析應(yīng)采取什么調(diào)節(jié)措施才能使管道重新恢復(fù)正常工作（即各站的進(jìn)出站壓力處于規(guī)定范圍），列出調(diào)節(jié)步驟并在實(shí)驗(yàn)中加以驗(yàn)證。調(diào)節(jié)好管道運(yùn)行參數(shù)后，記錄各站的進(jìn)出站壓力和流量。(3) 模擬管道泄漏實(shí)驗(yàn)裝置恢復(fù)到正常運(yùn)行工況，打開泄漏閥，注意觀察水力坡降線的變化情況，記錄泄漏后各站進(jìn)出站壓力和漏點(diǎn)前后流量。4、翻越點(diǎn)及翻越點(diǎn)后的流動狀態(tài)觀察操作步驟：(1) 保持1#站1#泵在運(yùn)行，其余各站泵停止運(yùn)行調(diào)整到合適的流量；(2) 打開閥QF6和閥QF7，關(guān)閉閥QF5，將流程切換到翻越點(diǎn)觀察流程；(3) 若此時(shí)透明管的最高點(diǎn)不是翻越點(diǎn)（即最高點(diǎn)后無不滿流現(xiàn)象

23、發(fā)生），請分析如何才能使最高點(diǎn)變?yōu)榉近c(diǎn)？(4) 通過調(diào)節(jié)流量，使透明管的最高點(diǎn)變?yōu)榉近c(diǎn)，并觀察翻越點(diǎn)后的流動狀態(tài)，記錄管道的流量和各站的進(jìn)出站壓力；(5) 分析消除不滿流的措施并在實(shí)驗(yàn)中加以驗(yàn)證；(6) 若要將翻越點(diǎn)處的動水壓力提高到某個設(shè)定值（比如0.2MPa）以上，分析應(yīng)采取的措施并在實(shí)驗(yàn)中加以驗(yàn)證；(7) 打開閥QF5，關(guān)閉閥QF6和閥QF7，將流程恢復(fù)到正常工況流程。5、停運(yùn)針對正常工況，按合理順序停運(yùn)輸油管道實(shí)驗(yàn)裝置，關(guān)閉相關(guān)的閥門和電源。（保留1#泵進(jìn)行下面的清管球收發(fā)作業(yè)。6、清管球收發(fā)作業(yè)圖2 清管球收發(fā)系統(tǒng)流程圖操作步驟：收發(fā)清管器之前首先檢查清管器實(shí)驗(yàn)流程，確認(rèn)收發(fā)球筒

24、上各閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。步驟1：導(dǎo)通流程。先打開旁通球閥QF14和QF17，關(guān)閉閥門QF4，導(dǎo)通發(fā)球流程，使觀察管內(nèi)正常流動。步驟2：裝清管器。確認(rèn)發(fā)球筒內(nèi)沒有水，打開快開閥11，清管器頂入發(fā)球筒最內(nèi)端，并用發(fā)球桿頂結(jié)實(shí)，關(guān)閉快開球閥11。再打開球閥QF13，清管器內(nèi)注滿水，打開上部放氣閥，把發(fā)球筒內(nèi)的氣體排出，關(guān)閉放氣閥。步驟3：準(zhǔn)備收球流程。先打開電動球閥QF15，打開球閥QF18，關(guān)閉球閥17。步驟4：發(fā)清管器。打開電動球閥QF12，關(guān)閉閥門QF14，觀察壓力表的變化情況，當(dāng)壓力表指針發(fā)生先高后低的急劇變化時(shí)，清管器就順利發(fā)送出去。步驟5：跟蹤觀察清管器的運(yùn)行狀況。觀察清管器在管道內(nèi)的運(yùn)行

25、，并記錄觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。步驟6：收清管器。清管器進(jìn)入收球筒，注意觀察壓力表的變化情況。確認(rèn)清管器進(jìn)入收球筒后，關(guān)閉電動球閥QF15，關(guān)閉球閥QF18。步驟7：放水取球。打開收球筒底部放水口，必要時(shí)需要打開上部進(jìn)氣閥。確定收球筒內(nèi)沒有水后，打開快開閥16，取出清管器。步驟8：打開閥QF4，關(guān)閉閥QF14和QF17，流程恢復(fù)到正常工況流程。收發(fā)清管器實(shí)驗(yàn)結(jié)束。全部實(shí)驗(yàn)完成后，關(guān)閉所有相關(guān)的閥門和電源。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理與教學(xué)軟件采用VB語言和組態(tài)軟件混合編程，組成一個實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，具有數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄，事故報(bào)警，數(shù)據(jù)處理、智能幫助等功能，硬件采用研華多功能數(shù)據(jù)采集卡PCI1713U。在每個泵站布置有

26、3個壓力變送器，分別測量泵站入口、1#泵出口和泵站出口的壓力。在1#泵站出口后和4#泵站出口后各安裝有1臺流量計(jì)，用于測量管道的流量或泄漏點(diǎn)前后的流量。所有的壓力和流量信號均為標(biāo)準(zhǔn)420mA信號，傳入數(shù)據(jù)采集箱供計(jì)算機(jī)采集。1、研華采集卡PCI1713 選用研華PCI1713作為數(shù)據(jù)采集模塊，32路模擬量輸入模塊，配接端子，接入壓力和流量傳感器。2、渦輪流量計(jì)該流量計(jì)由渦輪流量變送器、前置放大器、數(shù)字積算器、瞬時(shí)流量（頻率）指示表組成。當(dāng)流體流過變送器時(shí)，變送器的渦輪旋轉(zhuǎn)，將流體動能轉(zhuǎn)化成電能輸出，產(chǎn)生電脈沖信號，輸出的電脈沖頻率f與流量Q之間成線性關(guān)系：Q=f /，其中是渦輪流量計(jì)每流過單位

27、體積液體所發(fā)出的電脈沖數(shù)（脈沖次數(shù)/升），稱為渦輪流量計(jì)的平均常數(shù)。3、壓力傳感器在實(shí)驗(yàn)裝置中，泵站的進(jìn)站壓力有時(shí)會低于大氣壓或者為真空，因此需要選用絕壓傳感器，其壓力零點(diǎn)為真空；泵站的出站壓力一般要高于大氣壓，只需選用表壓傳感器，壓力零點(diǎn)為大氣壓。實(shí)驗(yàn)裝置管道中最高壓力為0.5MPa。本實(shí)驗(yàn)裝置共安裝了13個壓力傳感器，其中P1、P3、P5、P7四個傳感器為絕壓傳感器，接在各泵站的進(jìn)口處；其余傳感器為表壓傳感器，接在各站1#泵的出口和泵站出口處。各傳感器相對于起點(diǎn)的位置見表2。表2 壓力傳感器位置傳感器標(biāo)號首站2#站P1P9P2P3P10P4距起點(diǎn)的位置（m）00.61.98686.687.

28、9傳感器標(biāo)號3#站4#站末站P5P11P6P7P12P8P13距起點(diǎn)的位置（m）172172.6173.9258258.6259.93464、數(shù)據(jù)采集軟件雙擊桌面上的<輸油管道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)>圖標(biāo)進(jìn)入系統(tǒng)操作界面。系統(tǒng)主界面中包括顯示類型、系統(tǒng)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存盤、界面切換、幫助、關(guān)于等7個子項(xiàng)菜單，各子菜單項(xiàng)有不同的功能。在主界面上還有3個功能按鈕“單次讀數(shù)”、 “平均讀數(shù)”和“清管操作”，這三個按鈕用于讀取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和進(jìn)行清官球收發(fā)操作功能的演示。系統(tǒng)菜單共有7項(xiàng)，見下表3。表3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能顯示類型系統(tǒng)設(shè)置數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)存盤界面切換幫助關(guān)于實(shí)時(shí)顯示傳感器設(shè)置開始采集開始存

29、盤流程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容關(guān)于數(shù)據(jù)處理采集壓力零點(diǎn)停止采集停止存盤示波器實(shí)驗(yàn)方法結(jié)束壓力零點(diǎn)顯示高速采集存盤周期列表實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)檔案存盤文件水力坡降線實(shí)驗(yàn)演示軟件操作1）啟動計(jì)算機(jī)2）打開控制柜電源3）雙擊桌面上的<輸油管道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)>進(jìn)入操作界面五、軟件界面運(yùn)行軟件后首先進(jìn)入系統(tǒng)主界面。1系統(tǒng)主畫面系統(tǒng)主界面中菜單包括“顯示類型、系統(tǒng)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存盤、界面切換、幫助、關(guān)于”等7個子項(xiàng)，各子菜單項(xiàng)有不同的功能。在主界面上還有3個功能按鈕“單次讀數(shù)”、 “平均讀數(shù)”和“清管操作”，這三個按鈕用于讀取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和進(jìn)行清官球收發(fā)操作功能的演示。多次數(shù)據(jù)取平均清管器收發(fā)演示單次數(shù)據(jù)讀取2系統(tǒng)菜

30、單 系統(tǒng)菜單共有7項(xiàng)，見下表。顯示類型系統(tǒng)設(shè)置數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)存盤界面切換幫助關(guān)于實(shí)時(shí)顯示傳感器設(shè)置開始采集開始存盤流程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容關(guān)于數(shù)據(jù)處理采集壓力零點(diǎn)停止采集停止存盤示波器實(shí)驗(yàn)方法結(jié)束壓力零點(diǎn)顯示存盤周期列表實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)檔案存盤文件水力坡降線實(shí)驗(yàn)演示2.1顯示類型顯示類型包括“實(shí)時(shí)顯示、數(shù)據(jù)處理、結(jié)束”3個子項(xiàng)?！皩?shí)時(shí)顯示”狀態(tài)下，數(shù)據(jù)軟件以實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)流程狀態(tài)顯示。點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)處理”進(jìn)入數(shù)據(jù)處理窗口界面。此界面包括了文件打開、數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告3個子項(xiàng)。分別用于打開數(shù)據(jù)文件，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板等。此界面下還有“打開文件、泵特性曲線、管路特性曲線、合并、清除、返回”等功能按鈕

31、，分別用于打開數(shù)據(jù)文件、繪制泵特性曲線、繪制管路特性曲線、合并離心泵和管路的特性曲線、清除繪制的曲線、返回主界面等。2.2系統(tǒng)設(shè)置系統(tǒng)設(shè)置包括傳感器設(shè)置、采集壓力零點(diǎn)、顯示零點(diǎn)壓力、實(shí)驗(yàn)檔案。2.2.1傳感器設(shè)置界面如下：此界面下可以設(shè)置壓力、溫度、流量傳感器的流程及其修正的二次方程。一般情況下只需要設(shè)置各傳感器的名稱、最大值和最小值。此時(shí)各傳感器的輸出特性為線性方程。只有傳感器經(jīng)過較長時(shí)間的使用，且經(jīng)過標(biāo)定其輸出特性不為線性時(shí)，方可使用二次方程。使用二次方程描述各傳感器時(shí)，需同時(shí)選擇開關(guān)，打勾。在此界面下按“確定”按鈕，壓力傳感器的設(shè)置只在本次實(shí)驗(yàn)中使用，關(guān)閉軟件后修改值并不保存。按“保存設(shè)

32、置”按鈕，各傳感器的修改值保存到文件中，并在本次實(shí)驗(yàn)中使用，且下次開機(jī)，數(shù)據(jù)已保存。2.2.2采集壓力零點(diǎn)由于壓力傳感器經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)驗(yàn)會有零點(diǎn)漂移。為了消除壓力傳感器的零點(diǎn)漂移現(xiàn)象，需要采集新的零點(diǎn)，作為壓力傳感器的基準(zhǔn)值。點(diǎn)擊該菜單，即進(jìn)入壓力零點(diǎn)采集界面。2.2.3顯示零點(diǎn)壓力點(diǎn)擊此菜單可以顯示壓力傳感器的零點(diǎn)值并進(jìn)行修正，修正后的零點(diǎn)值存入零點(diǎn)文件。2.2.4 實(shí)驗(yàn)檔案實(shí)驗(yàn)檔案可以輸入每次實(shí)驗(yàn)信息并保存，供以后保存文件。此界面包括系統(tǒng)參數(shù)、輸入檔案信息、實(shí)驗(yàn)裝置基本信息、傳感器位置。3、數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)采集包括“開始采集”和“停止采集”2項(xiàng)。 點(diǎn)擊“開始采集”將打開數(shù)據(jù)采集卡啟動程序，

33、并按照一定的頻率將模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示或保存。點(diǎn)擊“停止采集”將關(guān)閉數(shù)據(jù)采集卡轉(zhuǎn)換程序。但不影響采集軟件的運(yùn)行。4、數(shù)據(jù)存盤 數(shù)據(jù)存盤包括“開始存盤”、“停止存盤”、“存盤周期”、“存盤文件”4項(xiàng)。“開始存盤”數(shù)據(jù)文件存入指定的文件名。如果未指定文件名，此時(shí)將存入自動生成的文件?！巴Ｖ勾姹P”文件存盤停止并關(guān)閉文件。“存盤周期”指定文件的保存周期。默認(rèn)存盤周期為1秒?！按姹P文件”指定數(shù)據(jù)文件的存盤文件名。每次實(shí)驗(yàn)時(shí)指定。5、界面切換界面切換包括“流程”、“水力坡降線”、“數(shù)據(jù)列表”、“電壓波形”?！傲鞒獭憋@示實(shí)驗(yàn)裝置的流程，以流程為背景實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的各通道的溫度、壓力、流量?！八ζ陆稻€”把各泵站采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。以泵站位置為橫坐標(biāo)，以壓力為縱坐標(biāo)，把各個泵站的進(jìn)出站壓力顯示出來形成水力坡降線。 “電壓波形”以示波器的形式顯示各個傳感器的電壓值，用于數(shù)據(jù)診斷。 “數(shù)據(jù)列表”以滾動列表的形式各個傳感器的采集值。 6、幫助幫