申请/专利权人：西安电子科技大学

申请日：2020-05-07

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN111723498B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F119/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2020.10.27#实质审查的生效;2020.09.29#公开

摘要：本发明属于输油管道监测领域，涉及一种基于微处理器的输油管道内层温度外推监测方法,其特征是输油管道内层温度检测系统包括温度传感器，微处理器和终端。温度传感器模块布置于石油管道外壁，实时测量管壁温度，微处理器分析温度处于稳态或非稳态的不同假设加载不同算法计算内层温度并与当前测量的温度实时比较，差异不大完成测量，将处理器评估的内层温度通过无线网络上传到终端，对输油管道内层温度进行实时监测。本专利公开的测量方法可针对现有石油管道的升级与更换，结合智能物联网技术在能源领域的推广，可在不破坏石油管体的前提下实现实时、准确、高效的管道温度测量管理。

主权项：1.一种基于微处理器的输油管道内层温度外推监测方法，其特征是：包括以下步骤：1获取管体各层材料热参数，依据管体各层材料热参数建立多层输油管道模型，依据管道模型做关于时间t的拉普拉斯变换，得到各层管道在s域内的温度分布；2建立与多层输油管道同等厚度的单层管道在s域内的温度分布；3拟合最优等效参数，在内层任意初始条件下对单层管道最外层的温度进行数值模拟，数值上可以得到等效的温度分布；4依据温度分布模型进行拉普拉斯逆变换，实时地用单层管道进行数值分析，得到多层输油管道内流体温度；所述的步骤4实时地用单层管道进行数值分析，得到多层输油管道内流体温度，包括如下步骤：4.1启动温度数据采集，获得平均温度；4.2微处理器判断测量的温度为稳态温度或非稳态温度；4.3如果温度是稳态的，通过稳态公式获得稳定的内层温度；4.4如果温度是非稳态的,比较测量平均温度与计算理论值在一定时间内的累计差异变化；直到计算值和理论值相等，应用非稳态内外温度算法得到内层温度变化率，拟合内层温度；所述的步骤3进一步包括在管道热扩散的数学模型下 其中，ρ--石油管道密度，gcm3,C—石油管道比热容,Jkg·KT—温度,℃τ—时间，sr—管道半径,cm对于内部恒定温度下的热扩散，加载的稳态线性算法如下： 其中，λ--管道导热系数，Wm·Kh—管道换热系数，Wm2·Kt2—外壁温度，℃t1—管道内部温度，℃r2—管道外径，cmr1—管道内径，cm；所述的步骤4.4进一步包括非稳态温度预测算法：建立单层等效热扩散模型，利用格林函数求解非稳态温度场的级数解析表达式；对于一维无限长圆柱管体，对应的格林函数G满足： 其中，δ表示Dirac-Delta函数,其余参数设置如步骤4.3稳态公式中的稳态参数设置；对于此一维无限长圆柱管体，管道内部直接与石油液体接触，内边界为第一类边界条件；管道外边界在做参数提取实验时曝露在空气中，外边界与空气对流换热，应为第三类边界条件；利用已知的边界条件，得到输油管道外层的温度场表示如下: 其中qn是特征方程的第n个正根enr是等效单层管道物理模型的本征函数Ht是阶跃函数,p是下标，表示材料属性上述两个积分都可以用级数解析式表示出来，最终的级数解析式都与内层温度有关，该解析式仅有简单的乘法和累加组成，可加载至单片机上完成计算。

全文数据：

权利要求：

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