分布式光纖管廊測溫系統(tǒng)技術(shù)方案(編輯修改稿)
2025-02-27 07:40 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 道、原油管道傳輸過程中，管道內(nèi)流體溫度將會與周圍環(huán)境的溫度有明顯的差異，當(dāng)管道發(fā)生泄漏時，溫度的變化就成為重要的信息，根據(jù)管道沿線溫度的變化，就可以判斷管道是否發(fā)生泄漏并及對泄漏點進(jìn)行定位。 圖：分布式光纖溫度傳感泄漏監(jiān)測示意圖 與傳統(tǒng)的監(jiān)測方式相比，分布式光纖溫度傳感管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)有如下幾點突出優(yōu)勢： ① 采用一芯光纖，即可完成探測和信號傳輸，所有設(shè)置在終端完成，系統(tǒng)簡單可靠。傳統(tǒng)的溫度傳感器需要在管廊內(nèi)布滿電子傳感器，傳感器需要控制電路進(jìn)行連接，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 ] 第 5 頁 ② 光纖壽命長，可達(dá) 30 年，監(jiān)測距離長（可至 30 公里），傳統(tǒng)的電子傳感器壽命短，需要配置大量的備品備件，維修維護(hù)工作量大。 ③ 光纖傳感系統(tǒng)的探測及傳輸部件皆為無源光學(xué)器件，對外無輻 射，又防電磁、射頻、雷擊、雷達(dá)等影響；同時耐腐蝕，能夠在傳統(tǒng)傳感器無法適應(yīng)的惡劣環(huán)境中運行。 ④ 測量精度和分辨率高，測溫精度為 177。 1℃ ；空間分辨率可達(dá) 1 米，相當(dāng)于每米1 個傳感器，從而能夠通過溫度曲線進(jìn)行泄漏（火災(zāi)）蔓延情況的實時監(jiān)測。 ⑤ 主機(jī)放置在控制室里，探測光纜沿需要監(jiān)測的位置敷設(shè)在地下管廊內(nèi)，鋪設(shè)簡單，維護(hù)成本低。 ⑥ 具有自身診斷功能，光纜具有故障自診斷、自定位功能。 分布式光纖溫度傳感技術(shù)能夠應(yīng)用于地下綜合管廊以下環(huán)節(jié)： ① .供熱管道、輸油管道泄漏監(jiān)測：綜合管廊內(nèi)管道泄漏后，流體溫度大大高于環(huán)境溫度， 泄漏點環(huán)境溫度將會上升。 ② .電力電纜電流泄漏監(jiān)測：綜合管廊內(nèi)電力電纜電流泄漏后，會引起泄漏點溫度的升高。 ③ .天然氣管道的泄漏監(jiān)測：天然氣管道大都低溫、壓縮后輸送，管道泄漏后會導(dǎo)致泄漏點周圍溫度的下降。 ④ .火災(zāi)預(yù)報警監(jiān)測：綜合管廊內(nèi)電力電纜電流泄漏等極易引起火災(zāi)，火災(zāi)發(fā)生時，都有大量熱量產(chǎn)生的過程，系統(tǒng)對于熱量敏感，在熱量積聚，達(dá)到燃點前的溫度變化也可以做出很準(zhǔn)確的判斷，準(zhǔn)確定位事故點，同時可以給出事故點的準(zhǔn)確溫度，對于早期預(yù)警有很強的作用。 火災(zāi)發(fā)生后，傳統(tǒng)的傳感器容易損壞，且斷電后報警系統(tǒng)失效。而光 纖傳感系統(tǒng)采用光纜做傳感器，只要光纜不被損壞，就能夠一直工作，數(shù)據(jù)連續(xù)不斷的傳輸?shù)谋O(jiān)控中心，監(jiān)控中心就可以利用該系統(tǒng)進(jìn)行實時觀測火災(zāi)蔓延情況；同時也便于火災(zāi)事故還原，找出火災(zāi)發(fā)生點、蔓延情況。 2 分布式光纖測溫系統(tǒng)介紹 光纖測溫 技術(shù) 原理 DTS 系統(tǒng)使用一個特定頻率的光脈沖照射光纖內(nèi)的玻璃芯。當(dāng)光脈沖沿著光纖玻璃芯下移時，會產(chǎn)生多種類型的輻射散射。 如瑞利 (Rayleigh)散射、布里淵 (Brillouin)散射和拉曼 (Raman)散射等。 其中拉曼散射是對溫度最為敏感的一種。光纖中光傳輸 的每一點都會產(chǎn)生拉曼散射，并且產(chǎn)生的拉曼散射光是均勻分] 第 6 頁 布在整個空間角內(nèi)的。 拉曼散射是由于光纖分子的熱振動和光子相互作用發(fā)生能量交換而產(chǎn)生的，具體地說，如果一部分光能轉(zhuǎn)換成為熱振動，那么將發(fā)出一個比光源波長更長的光，稱為斯托克斯光（ Stokes 光），如果一部分熱振動轉(zhuǎn)換成為光能，那么將發(fā)出一個比光源波長更短的光，稱為反斯托克斯光（ AntiStokes 光）。其中 Stokes光強度受溫度的影響很小，可忽略不計，而 AntiStokes 光的強度隨溫度的變化而變化。 AntiStokes 光與 Stokes 光的強度之 比提供了一個關(guān)于溫度的函數(shù)關(guān)系式。光在光纖中傳輸時一部分拉曼散射光（背向拉曼散射光）沿光纖原路返回，被光纖探測單元接收。 DTS 通過測量背向拉曼散射光中 AntiStokes 光與 Stokes光的強度比值的變化實現(xiàn)對外部溫度變化的監(jiān)測。在時域中，利用 OTDR 技術(shù)，根據(jù)光在光纖中的傳輸速率和入射光與后向拉曼散射光之間的時間差，可以對不同的溫度點進(jìn)行定位，這樣就可以得到整根光纖沿線上的溫度并精確定位。 其工作原理如下圖所示： DTS 測量原理圖 Stokes： 1)( )(0 ?? ?? X XekPzP zaass sR Antistokes： 11)( )(0 ?? ?? XekPzP zaaAA AR 其中 )(/)(/ zTzTkhV eeX B ??? 。 根據(jù)推導(dǎo)，得到 溫度： ))(ln ()( azkezRzT ?? ? 結(jié)合高品質(zhì)的脈沖光源和高速的信號采集與處理技術(shù)，就可以得到沿著光纖] 第 7 頁 所有點的準(zhǔn)確溫度值。 技術(shù)優(yōu)勢 1） 連續(xù)分布式測量 分布式光纖傳感器是真正的分布式測量，可以連續(xù)得到沿著 測溫光纜 幾十公里的測量信息，誤報和漏報率大大降低。同時實現(xiàn)實時監(jiān)測。 2） 抗電磁干擾，在高電磁環(huán)境中可以正常的工作 光纖本身是由石英材料組成的，完全的電絕緣；同時光纖傳感器的信號是以光纖為載體的，本征安全，不受任何外界電磁環(huán)境的干擾。 3） 本征防雷 雷電經(jīng)常破壞大量的電測傳感器。光纖傳感器由于完全的電絕緣，可以抵抗高電壓和高電流的沖擊。 4） 測量距離遠(yuǎn)，適于遠(yuǎn)程監(jiān)控 光纖的兩個突出優(yōu)點就是傳輸數(shù)據(jù)量大和損耗小，在無需中繼的情況下，可以實現(xiàn)幾十公里的遠(yuǎn)程監(jiān)測。 5） 靈敏度高，測量精度高 理論上大多數(shù)光纖傳感器的靈敏度和測量精度都優(yōu)于一般的傳感器，實際已成熟的產(chǎn) 品也證明了這一點。 6） 壽命長，成本低，系統(tǒng)簡單 光纖的材料為石英玻璃，其具有不腐蝕、耐火、耐水及壽命長的特性，通?？梢苑?30 年。綜合考慮傳感器的自身成本以及以后的維護(hù)費用，使用光纖傳感器可以大大降低整個工程的最終經(jīng)營成本。 測溫主機(jī) 測溫主機(jī)是分布式光纖測溫系統(tǒng) DFDTS40 的核心。 公司 的測溫主機(jī)采用模塊化設(shè)計，可靠性高； 同時憑借高速微弱信號處理技術(shù)優(yōu)勢，實現(xiàn) 空間分辨率，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。 ] 第 8 頁 DFDTS40 分布式光纖測溫系統(tǒng)具有如下技術(shù) 優(yōu)勢： ? 快速性 系統(tǒng)測溫、定位速度非常高。為了提高測量時間， 采用了高速微弱信號處理技術(shù)優(yōu)勢，單次測量時間最短為 5s，響應(yīng)
高考資料相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1