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1、1 前言LineGuard 电子型管线破裂检测系统，是一种安装在管线阀门处的自力式管线监控和管线破裂保护装置。该装置能采集数据，能（就地和远距离）监控单个阀门执行机构。LineGuard 2200产品由一套Fisher ROC300系列远距离操作控制器和FlashPAC流量管理硬件和固件组成。一套两用户程序可提供LineGuard功能。Fisher公司的Windows RocLink负责进行压力监控、数据记录和阀门控制；Daniel产业公司的SpectraCom负责Modbus信息处理。可提供客户定义型显示器，对两种程序的运行进行配置和监控。2 功能说明LineGuard 2200装置可进行压
2、力采样并根据压力采样进行压力和“压降速率（RoD）”计算。LineGuard 2200能连续监控和检测某些压力条件和压降速率（Rod）条件。这些条件分为“小”（Minor）事件条件和“大”（Major）事件条件，它们在本装置中可以进行配置。当探测到这些事件时，LineGuard 2200能按常规的配置间隔保持“压力”和“RoD”记录。如果“大”事件在可配置的“事件持续”时间里继续存在，LineGuard 2200装置就会驱动阀门关闭。可以选择性地关闭阀门。LineGuard 2200还能保存标明有日期和时间的“事件/报警”记录。借助Daniel Modbus协议，通过LineGuard 220
3、0可以实现所有外部通信。3 操作原理3.1 用户计算程序用户计算程序负责监控管线压力，计算压降速率（RoD），保持小事件和大事件记录和阀门控制。3.2 管线压力监控对管线静压每5秒钟采样一次，并作为“当前压力”（Live Pressure）加以保存。对“当前压力”按一个配置周期（称之为“平均采样周期”）进行平均，并作为“平均压力”（Average Pressure）加以保存。“平均采样周期”（Average Sample Period）可在5秒到60秒之间按5秒间隔进行配置。“平均采样周期”的系统设定值为60秒（或12次采样）。“平均压力”在活动时间窗上进行平均，该时间窗由“平均采样周期”进行
4、定义。每个采样周期对“平均压力”进行一次更新。用“平均压力”检测“大事件”和“小事件”管线破裂情况。“平均压力”将归档保存在“大事件”和“小事件”数据记录中。3.3 压降速率计算（RoD） LineGuard装置能对管线的压力降作出反映。能按最后一分钟“平均压力”的变化计算压降速率（RoD），且每个采样周期（5秒）产生一个计算结果。按“平均采样周期”将压降速率倒换成一个“平均RoD”。RoD计算用的“平均采样周期”等于计算平均压力所采用的采样周期。用“平均RoD” 检测“大事件”和“小事件”管线破裂情况。“平均RoD” 将归档保存在“大事件”和“小事件”数据记录中。3.4 数据记录LineGu
5、ard 装置可保存4种记录： “小事件数据记录”, “大事件数据记录”, “事件记录” 和 “报警记录”.3.5 小事件数据记录当一个小事件报警被激活并产生报警时，就可执行一个小事件记录。报警条件包括小于小事件低压设定值的 “平均压力”，大于小事件高压设定值的 “平均压力”和大于 小事件RoD设定值的 “平均 RoD”。小事件记录设定值和报警驱动标志可由用户配置。一个完整的“小事件记录”包括有起始时间标注 (MM/DD/YY HH:MM:SS), 60平均 压力值和 60 平均 RoD 值。这些值都按用户配置的“小事件记录周期”储存在记录中。小事件记录的有效记录周期有：30 秒，1 分, 2
6、分, 3 分, 4 分和5分。在每个记录周期，当前 “平均压力” 和 “平均RoD” 都被写入小事件记录中。一个小事件记录将不断地把“平均压力”和“平均RoD”值编档保存，直至记录完60个值（完整记录）为止，不管报警条件是否持续。一旦一个记录达到完整（收满60个值），该记录就会编档保存到存储器中。如果该小事件记录报警条件继续保持激活状态，则另外的记录就会激活。本装置中总共可储存100 个小事件记录。小事件数据记录为滚动记录，一旦记满了全部100个记录，最早的记录就会被最新的记录改写。小事件记录数据库在一个大事件记录报警条件激活之后，也会结束50个记录（每个记录60个值），并且一直到用户手动清除
7、该大事件记录报警状态之前不会恢复。3.6 大事件数据记录当一个大事件报警得到激活并产生报警和当该事件持续时间足够时，就会产生一个 “大事件记录”。报警条件包括小于大事件低压设定值的 “平均压力”，大于大事件高压设定值的 “平均压力”, 和 大于大事件RoD 设定值的“平均 RoD” 。大事件记录设定值和报警驱动标志和事件持续时间可由用户配置。一个完整的“大事件记录”包括有时间标注 (MM/DD/YY HH:MM:SS), 大事件报警激活前的30个“平均压力”值和 30 个“平均 RoD” 值 和大事件报警激活后的 30个 “平均压力” 值和30 个“平均 RoD” 值。该时间标注将表明管线破裂
8、的实际时间。LineGuard装置中只能保存一个大事件记录。在用户手动清除该大事件报警状态之前，大事件记录将会得到保持，且不会被改写。事件数值按用户配置的大事件记录周期储存在记录中。一个大事件记录的有效记录周期有 5 秒, 10秒, 15 秒和30 秒。在每个记录周期，当前“平均压力”和“平均 RoD” 会写入该大事件记录中。3.7 事件记录设定值或影响程序操作之参数的改变会触发“事件记录”。事件记录功能由标准的ROC或FloBoss固件执行。事件记录项中包括的条件有：为改变阀门位置、改变设定值和改变对 LineGuard的操作有影响的远程和就地指令。可用事件记录建立LineGuard状态和管
9、线阀门操作的历史资料。事件记录的最多记录项可达240项，而且产生的新事件会改写老的数据。3.8 报警记录超过操作范围和设定值时会激活“报警记录”。报警记录功能由标准的ROC或FloBoss固件执行。报警记录能收集和储存与操作员修改请求没有直接关系的数据。报警项包括蓄电池低压条件和任何其他输入值高点与低点条件。报警记录可储存达240项报警，而且新的报警会改写老的报警项。当一个小事件或大事件报警呈激活状态，当一个小事件或大事件报警呈等待状态和当阀门受驱动自动关闭时，也会产生一个报警项。计算程序能建立下列用户文本方式报警。“Auto Close Init”，能显示驱动阀门自动关闭的时间。“Major
10、 Low”，能显示大事件低报警呈激活状态或待用状态的数值和时间。“Major RoD”，能显示大事件RoD报警呈激活状态或待用状态的数值和时间。“Major High”，能显示大事件高报警呈激活状态或待用状态的数值和时间。“Minor Low”，能显示小事件低报警呈激活状态或待用状态的数值和时间。“Minor RoD”，能显示小事件RoD报警呈激活状态或待用状态的数值和时间。“Minor High”，能显示小事件高报警呈激活状态或待用状态的数值和时间。3.9 关机控制用户计算程序还能在检测到管线大破裂时负责阀门的自动关闭。 3.10 管线破裂检测可用“平均压力”和“平均 RoD” 检测每个采样
11、周期（5秒）的管线破裂情况。在满足以下4种条件下阀门会被驱动自动关闭：一项大事件报警被激活，激活的大事件报警保持时间达到配置的“事件持续时间”，该事件的自动关闭被启动，和定义为“关闭输出”。大事件记录将继续记录数据，直至记满后停止记录。对“事件持续时间”可从0秒到1800秒（30分）进行配置。如果在“事件持续时间”周期中“平均压力”或“平均RoD”回复到允许水平，则阀门不会关闭，正常压力监控会恢复。图 2-1. 报警记录文本一旦检测到管线破裂情况，阀门会关闭，一个大事件记录会写入，然后所有的记录功能和阀门控制功能会停止。在正常压力监控、记录和恢复之前，用户一定要设置“重设大事件记录（Reset
12、 Major Log）”标志。如果定义为“打开输出（Open Output）”，用户可通过设定“手动打开标志（Manual Open Flag）”就地或远程打开阀门。如果不定义为“打开输出”，则用户必须现场手动打开阀门。3.11 阀门控制通过设定“手动关闭标志（Manual Close Flag）”或“手动打开标志”，可以远程和就地打开和关闭控制阀。当设定为“手动打开标志”时，所配置的“打开输入”会受到激励并按“打开持续时间（Open Duration）”予以保持。当设定为“手动关闭标志”时，所配置的“关闭输入”会受到激励并按“关闭持续时间（Close Duration）”予以保持。“打开持续
13、时间”和“关闭持续时间”的值，可在5秒到1800秒（30分）之间进行配置。高压条件、低压条件或高压降速率条件都会驱动阀门自动关闭。在自动关闭得到驱动后，即使有利的压力变化，也不会使“关闭输出”失效，阀门将继续执行关闭指令。只要将报警类型的“自动关闭（Auto-closure）”设定为失效，任何或所有这些关闭控制指令一个个都会失效。即使自动关闭失效，程序仍然会继续执行其他所有功能，但“关闭输出”的激活除外。对限位开关的输入可按打开和关闭两种操作方式配置。在阀门关闭期间，程序将对“关闭限位开关（Close Limit Switch）”的状态（如果配置有的话）进行监控，并在限位开关状态激活时使“关闭
14、输出”失效。如果不定义为关闭限位开关输入，则在整个关闭持续时间周期内关闭输出都会保持激励状态。在阀门打开期间，程序将对“打开限位开关（Open Limit Switch）”的状态（如果配置有的话）进行监控，并在限位开关状态激活时使“打开输出”失效。如果不定义为打开限位开关输入，则在整个打开持续时间周期内打开输出都会保持激励状态。4 主要硬件4.1 控制器主要控制装置有： Fisher ROC312 远程操作控制器和 FlashPAC 存储模块， 12 V DC 预置输出 Output I/O 模块, DB9 本地配置和操作用串行连接，本地数据记录下载用的DB9 第二串行连接，或远程配置、操作和
15、数据信息下载用的任选调制解调器。注意! 安装调制解调器将无法连接 DB9第二串行连接. 虽然仍能进行就地配置和操作，但数据信息检索只能通过 调制解调器进行。4.2 变送器标准压力变送器为 Druck 型 PTX-1240。 这种变送器的压力范围为 0 2000 PSI。 供电电压为9 30 V DC， 输出电流为 4 20 毫安， 操作温度为 40 +185 。与变送器的压力连接采用 NPTF， 内螺纹，连接位置在 LineGuard 2200 机壳的底部。4.3 电磁阀操作机构标准的电磁阀操作机构为 Peter-Paul 型 OELL53GGDXCCM 12D。这种电磁阀为 3 通常闭型。供电电压为 12 V DC， 耗电量为 71 毫安。它的压力等级为120 PSI。动力缸的压力连接采用 NPTF，内螺纹，连接位置在 LineGuard 2200 机壳的底部。4.4 蓄电池蓄电池为 Power Sonic 型 PS-12400 可充电, 密封，铅酸型。这种蓄电池的额定值为 12 V和 40 安时。当供电电源断电时，该蓄电池能在正常情况下提供57天连续操作的操作电源。4.5 电源有3种电源硬件可供用户按现场具有的电源进行选择。每种选
