摘 要

阀门作为控制流体介质流量、流向、压力等的的机械装置，是管道系统中必不可少的组件。目前市面上所使用的气泡捡漏法检查阀门的泄漏率，在现阶段存在着测量数据不精确，系统自动化程度低等特点。

为了解决以下问题，本论文设计了一套阀门泄露监测装置。在设计过程中，将应用红外线散射原理，通过红外线的发射和接受测定气泡产生的数量，大小，速率。再通过单片机作为数据处理部件，统计气泡泄露速度并将其转化为漏率，论文所研究的内容和目的就在于解决人为读数过程中的不精确问题，优化气泡检漏法，使其更加精确易用。

关键词：阀门泄漏；气泡检测法；红外线测速；单片机

Abstract

Valve as a control fluid medium flow, pressure and other mechanical devices, piping system is essential components. At present, the bubble bleed method used in the market to check the leakage rate of the valve, at this stage there is the measurement data is not accurate, the system automation level is low.

In order to solve the following problems.In this paper, a set of valve leak monitoring device is designed In the design process, the application of infrared scattering principle, through the infrared emission and acceptance of the number of bubbles generated by the size, size, rate. And then through the microcontroller as a data processing components, statistical bubble leakage rate and its conversion into a leak rate, the paper studied the content and purpose is to solve the problem of artificial readings inaccurate, optimize the bubble leak detection method to make it more accurate use.

Key words:Valve leakage; bubble detection method; infrared speed;SCM.

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1 概述 1

1.2 测试系统主要内容 1

第二章 测试系统总设计 2

2.1方案选择 2

2.2系统流程图 4

第三章 测试系统硬件设计 6

3.1 阀门泄漏检测部件设计 6

3.2 气泡检测传感器 7

3.3 气泡计数器件 8

3.3.1 单片机的选取 8

3.3.2 电源模块设计 9

3.3.3 单片机晶振电路选择 9

3.3.4 单片机复位电路选择 10

3.3.5 按钮设计 10

3.3.6 单片机接口分配 11

3.4 数据显示部件 12

3.5 总体连接选择 14

3.5.1 阀门与测试水杯的连接 14

3.5.2 红外线传感器与测试水杯的连接 15

3.5.3 红外线传感器与单片机的连接 16

3.5.4 系统总体连接图 16

图3-15 系统总连接图 17

3.6 壳体的设计与选择 17

3.6.1 壳体内部构成 17

3.6.2 壳体具体设计 17

第四章 泄漏检测系统的软件设计 19

4.1 泄露检测系统流程图 19

4.2单片机软件编程 20

第五章 试验及调试 25

5.1 实验条件 25

5.2 实验结果 25

第六章 产品评价及成本核算 27

6.1 产品评价 27

6.2 成本核算 27

结束语 28

参考文献 29

致谢 31

第一章 绪论

1.1 概述

在各种流程行业中，阀门泄漏不可小视，泄漏可能会造成严重的污染，损失大量的经济。而目前大多数情况下对于流程工业中的阀门、管道等因微孔或微小缝隙所出现的气体泄漏，大多都采用人工定期巡检方式，并不能做到及时发现，对于远距离、 恶劣环境条件下所发生的气体泄漏情况更是难以把控。据美国仪表系统和自动化学会的报告，近年来每年因管道和阀门泄漏所导致的经济损失达到了数十亿美元。因此，阀门、管道泄漏检测十分重要。

随着科学的发展，尤其是计算机行业的崛起，极大地简化了阀门泄漏检测的难度，使得构建低成本、在线的气体泄漏装置和系统成为可能。现在已经有了各种各样的阀门泄漏检测方法。其中气泡检漏法为简单常用的为检漏法，这种方法通过气泡计数的方式推算出泄漏速率，但该法对工作人员要求较高，误差较大。本文将在此基础上进行改进优化，使其更加易于使用。

1.2 测试系统主要内容

本论文拟设计一套阀门的泄漏检测装置，包括气泡的读取、计数及速度的计算，主要内容如下：

（1）阀门泄漏检测部件设计；

（2）气泡检测传感器；

（3）气泡计数器件；

（4）数据显示部件。

（5）总体结构连接。

第二章 测试系统总设计

2.1方案选择

阀门泄漏检测有很多的方法，每种都有自身的利弊。通过各种文献比较，大致确定了4种便于我们进行试验的方案。这四种方案分别为声发射技术检测法；静态升压法；压降法。下面我们将分别比较四种方法的特性及是否选取的理由。

方案1.声发射检测法，如图2-1所示。

图2-1 声发射检测法

原理阐述：在阀门出现泄漏状况时，泄漏口处会产生声发射信号，通过特定的传感器检测泄漏所激发的弹性波，将机械振动信号转化为电信号，并通过放大，滤波等信号处理后，提取有效的信号特征量，即可根据计算判定泄漏的状态^[1]。

方案2.静态升压法，如图2-2所示。

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