本文選題：加氫空冷器　切入點：氣體泄漏　出處：《浙江理工大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：本文以中石化楊子石化芳烴廠1#加氫裂化裝置的空氣冷卻器EC102為原型,設計檢測加氫空冷器泄漏的裝置。目前在EC102上使用的是可燃氣體檢漏報警裝置,而這種裝置存在較大的漏檢隱患,實時性也較差,且工作人員需要爬上空冷器架才可以查看氣體濃度數(shù)據(jù),這種查看方式很不方便。針對上述可燃氣體檢漏裝置的缺陷,本文設計的檢漏裝置在保留氣體檢漏技術的基礎上增加超聲波檢漏技術,并使超聲波檢漏實現(xiàn)加氫空冷器的全面覆蓋,降低漏檢發(fā)生的概率,提高檢漏的實時性;運用多傳感無線網(wǎng)絡通訊技術將每個傳感器采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給安裝在現(xiàn)場的網(wǎng)關,網(wǎng)關融合超聲波信號和氣體濃度信號對泄漏進行判斷,提高對泄漏判斷的準確度,并用LCD顯示相關數(shù)據(jù),也可將數(shù)據(jù)通過工廠網(wǎng)絡傳送至中控系統(tǒng),實現(xiàn)現(xiàn)場泄漏情況的實時傳送。本論文的主要內(nèi)容如下:1.設計氣體傳感器節(jié)點和超聲波傳感器節(jié)點分別檢測加氫空冷器發(fā)生泄漏時的兩個特征信號:可燃氣體信號和超聲波信號。氣體傳感器采用催化燃燒式可燃氣體傳感器TGS6812-D00,設計放大電路、ZigBee電路,并編寫采樣、轉換和發(fā)送程序,得到空氣中可燃氣體的濃度數(shù)據(jù),并將濃度數(shù)據(jù)發(fā)送給匯聚節(jié)點。分析超聲波檢漏的原理,選擇超聲波傳感器TC40-A18及設計超聲波傳感器節(jié)點位置模型,使超聲波檢漏實現(xiàn)加氫空冷器的全面覆蓋,在硬件上設計超聲波信號的模擬放大、濾波、程控放大電路、信號處理和ZigBee電路,軟件上設計FFT變換數(shù)字信號處理程序,提取泄漏信號的特征數(shù)據(jù),并設計無線發(fā)送程序。對氣體和超聲波傳感器節(jié)點進行功能測試,發(fā)現(xiàn)氣體傳感器節(jié)點可以檢測到可燃氣體的濃度,超聲波傳感器節(jié)點可以提取特征信號的幅值數(shù)據(jù)。2.使用ZigBee通訊技術實現(xiàn)多傳感器節(jié)點和匯聚節(jié)點間網(wǎng)絡構建和數(shù)據(jù)傳輸。在網(wǎng)關上移植嵌入式Linux系統(tǒng),并編寫LCD驅動程序。分析融合方法中的模糊理論,并給出了氣體濃度、氣體濃度變化率和超聲波聲壓級三個輸入量的隸屬度函數(shù)。在搭建的Linux系統(tǒng)上編寫多傳感融合應用程序,包括數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)預處理、融合判斷和LCD顯示。對多傳感無線網(wǎng)絡和多傳感融合應用程序進行測試,發(fā)現(xiàn)無線網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸和多傳感融合判斷的功能都得到了實現(xiàn)。3.分析檢漏裝置的測試數(shù)據(jù)表明,使用多傳感融合方法判斷泄漏的準確度要高于僅使用單一傳感器判斷的準確度,多傳感融合的方法有助于降低漏檢事故發(fā)生的概率。
[Abstract]:In this paper, the air cooler EC102 of the 1# hydrocracking unit in Yangzi Petrochemical aromatic Plant of Sinopec is used as the prototype to design a unit to detect the leakage of the hydrogenation air cooler. At present, a flammable gas leak detection alarm unit is used on the EC102. However, this kind of device has big hidden trouble of leakage and poor real time, and the workers need to climb on the air cooler to view the gas concentration data. This kind of viewing method is very inconvenient. In view of the defects of the above-mentioned combustible gas leak detection device, The leak detection device designed in this paper adds ultrasonic leak detection technology on the basis of retaining gas leak detection technology, and makes ultrasonic leak detection realize the overall coverage of hydrogenation air cooler, reduces the probability of leak detection, and improves the real-time performance of leak detection. The multi-sensor wireless network communication technology is used to transmit the data collected by each sensor to the gateway installed in the field. The gateway combines the ultrasonic signal and the gas concentration signal to judge the leakage and improve the accuracy of the leak judgment. The data can be displayed by LCD, and the data can also be transmitted to the central control system through the factory network. The main contents of this thesis are as follows: 1. Design two characteristic signals of gas sensor node and ultrasonic sensor node to detect leakage of hydrogenation air cooler: combustible gas signal. The gas sensor uses the catalytic combustion type combustible gas sensor TGS6812-D00. the ZigBee circuit is designed to amplify the gas sensor. The sampling, conversion and sending program are written to get the concentration data of combustible gas in the air, and the concentration data are sent to the convergent node. The principle of ultrasonic leak detection is analyzed. Select the ultrasonic sensor TC40-A18 and design the ultrasonic sensor node position model, make the ultrasonic leak detection realize the overall coverage of the hydrogenation air cooler, design the analog amplification, filter and program control amplification circuit of the ultrasonic signal on the hardware, Signal processing and ZigBee circuit, software design FFT transform digital signal processing program, extract the characteristic data of leakage signal, and design wireless sending program. Test the function of gas and ultrasonic sensor node. It is found that the gas sensor node can detect the concentration of combustible gas, The ultrasonic sensor node can extract the amplitude data of the characteristic signal. The ZigBee communication technology is used to realize the network construction and data transmission between the multi-sensor node and the convergent node. The embedded Linux system is transplanted on the gateway. The fuzzy theory of fusion method is analyzed, and the membership function of gas concentration, gas concentration change rate and ultrasonic sound pressure level is given. The multi-sensor fusion application program is written on the Linux system. Including data reception, data preprocessing, fusion judgment and LCD display. Test multi-sensor wireless network and multi-sensor fusion application. It is found that the functions of wireless network data transmission and multi-sensor fusion judgment have been realized. 3. The analysis of the test data of leak detection device shows that, The accuracy of using multi-sensor fusion method to judge leakage is higher than that of only using a single sensor. The multi-sensor fusion method is helpful to reduce the probability of leakage accident.
【學位授予單位】：浙江理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ051.5

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本文編號：1600023