كيفية استخدام نظام قياس درجة حرارة الألياف الضوئية لصهاريج تخزين النفط في مناطق خزانات النفط في صناعة البترول والبتروكيماويات

معظم حوادث الحرائق سببها ارتفاع درجات الحرارة. في صناعة البترول والبتروكيماويات, مناطق خزان النفط تشكل خطرا صناعيا كبيرا. يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المرتفعة في صهاريج تخزين النفط الكبيرة إلى تطاير الزيت, حرائق, وحتى الانفجارات, مما أدى إلى وقوع خسائر بشرية كبيرة وأضرار في الممتلكات. في الوقت الحالي, تأتي بيانات الإنذار الخاصة بأنظمة الإنذار التلقائي لحريق خزان الزيت شائعة الاستخدام من نظام قياس درجة حرارة شبكة الألياف Bragg TBG. يمكن لهذا النوع من أجهزة الاستشعار إجراء قياسات متفرقة فقط. في نفس الوقت, أثناء التثبيت, it is necessary to drill holes and weld on the oil tank wall panel or directly input it into the tank to measure the temperature of liquids and gases, which is inconvenient for both early construction and later maintenance. على هذا الأساس, ال الألياف الضوئية الموزعة temperature measurement system DTS can be applied to monitor the temperature during a smoldering fire (generating a small amount of smoke and heat), issue warnings, and give on-site operators sufficient time to take corresponding measures to avoid accidents or fires. في نفس الوقت, it can effectively improve the automation level of enterprise safety management.

مبدأ نظام قياس درجة حرارة الألياف الضوئية الموزعة

The main working basis of the نظام قياس درجة حرارة الألياف الضوئية الموزعة is the principle of optical time-domain reflectometer (أوتدر) and the temperature effect of backward Raman scattering in optical fibers.

يستخدم مبدأ OTDR بشكل أساسي لتحديد موضع الألياف الضوئية, والتي يمكن أن تحقق تحديد المواقع المكانية الموزعة لحقل درجة الحرارة داخل خزان الزيت, تحديد فقدان أجزاء مختلفة من الألياف الضوئية (بما في ذلك النقاط المتضررة), وتحديد نقاط قياس درجة الحرارة.

يشير تأثير تشتت رامان الخلفي إلى الظاهرة التي يقوم فيها مصدر الليزر في وحدة المعالجة الرئيسية بحقن إشارة نبضية بطول موجة يبلغ 905 نانومتر في الألياف, على الرغم من أن سرعة انتشار الضوء سريعة, لا يزال لديه درجة معينة من التوهين. سوف ينتشر بعض الضوء المتناثر في الاتجاه المعاكس للضوء الساقط, وتحمل إشارة رامان الموجودة في الضوء المبعثر معلومات عن مجال درجة الحرارة. تتم معالجة هذه الإشارة من خلال نظام معالجة الإشارات الرقمية (DSP) to provide information about the temperature field distribution of the storage tank and output a temperature distribution map on the entire fiber.

Design of Distributed Fiber Optic Temperature Measurement System

The distributed fiber optic temperature measurement system must ensure the following three points: it can provide early detection of oil tank fire hazards; Can clearly indicate fire hazard locations; Send fire information to the fire alarm control system, activate the emergency control system, such as closing the emergency shut-off valve, cutting off oil pipes, and other emergency operations.

The layout of the equipment must be combined with the structural characteristics of the oil tank, taking into account comprehensive coverage and convenient installation. ينقسم نظام التحكم بالكامل إلى تحكم آلي وتحكم يدوي حسب متطلبات نظام التحكم في إنذار الحريق, ويتم إعطاء الأولوية للتحكم اليدوي. التحكم الآلي: بمجرد أن تتجاوز قيمة درجة حرارة خزان الزيت المقاس درجة حرارة الإنذار القياسية المحددة, الموزعة نظام مراقبة درجة حرارة الألياف الضوئية يرسل بيانات إنذار الحريق في الوقت الحقيقي إلى مضيف إنذار الحريق. يستقبل مضيف الإنذار إشارة مراقبة عمل التتابع ويؤكدها كإنذار حريق من خلال نظام الحكم المنطقي. التحكم اليدوي: بمجرد أن يجد الشخص حريقًا ولم يتم تشغيل نظام الإنذار, يمكنه الضغط على زر الإنذار اليدوي للطوارئ. يتلقى مضيف إنذار الحريق إشارة إنذار الزر, يؤكد النظام أنه حريق, ويدخل على الفور في برنامج معالجة الحرائق. سيقوم مضيف الإنذار بعد ذلك بإرسال إنذار حريق مسموع ومرئي إلى المناطق ذات الصلة وعرضه. في نفس الوقت, سيتم ربط نظام صنبور النار المقابل, نظام رش الرغوة التلقائي, إلخ., وتحميل إشارة الإنذار إلى مكتب إدارة مستودع النفط, وذلك لتنظيم إخلاء الأفراد وأعمال الإنقاذ في الوقت المناسب.

يتكون نظام المراقبة بأكمله من وحدة تحكم DTS, الكابلات الضوئية لاستشعار درجة الحرارة, وموصلات الألياف الضوئية, والتي يمكن ربطها مع الأنظمة الأخرى لتكوين نظام التحكم في إنذار الحريق,

وحدة التحكم دي تي اس

يتم تصحيح أخطاء وحدة التحكم DTS وبرمجتها بواسطة موظفين معتمدين في بيئة الواجهة بين الإنسان والآلة من خلال محطة مهندس. يمكن ضبط طول المنطقة ونقاط الإنذار وفقًا للاحتياجات, and the temperature trajectory of the optical cable can be displayed in real time on the PC. The alarm signal can be highlighted, including the determination of the actual location of the damaged point of the optical cable. The area setting and alarm point position can also be changed as needed. في نفس الوقت, the entire temperature measurement system can be interconnected with other control systems through relay outputs and perform logical judgments. In fire protection applications, it can be connected to the fire alarm control host to provide signals for sound and light alarms, مع إخراج إشارة دقيقة وكاملة; The DTS control unit can directly output signals to various digital display devices, such as central control room projectors, يعرض, إلخ., and can set information sharing permissions based on the sharing level.

كابل بصري للكشف عن استشعار درجة الحرارة

The temperature sensing fiber optic cable is the front-end device of the entire system, directly related to the judgment results of the DTS control unit. It can be installed on the outer wall of the oil tank. The alarm detection logic judgment for each zone can use any combination of three methods: maximum temperature in the zone (constant temperature), temperature rise rate in the zone (درجة الحرارة التفاضلية), and the difference between the maximum temperature in the zone and the average temperature in the zone (uniformity of zone temperature) to ensure early and reliable alarm and prevent smoldering. في نفس الوقت, considering that the layout of oil tank areas is often in harsh environments, temperature sensing detection optical cables should have good characteristics such as anti biting, earthquake resistance, مقاومة التآكل, إلخ. The optical cables should have a sturdy sheath (PVC flame-retardant material), which can provide good protective characteristics. في نفس الوقت, they should also provide good temperature conductivity to ensure that fires can be detected quickly. The longest detection distance for a single channel is 30KM, and the number of channels can be expanded to 16. The positioning accuracy can reach ± 0.5m. The fastest response time for a single channel is 3.5s, and the startup preheating time is instant use.

The attenuation of the entire system optical cable shall not exceed the standards of the DTS control unit. The maximum attenuation rate on the 2km optical fiber shall not exceed 10dB, يجب ألا يتجاوز كل صندوق توصيل 0.4 ديسيبل, ويجب ألا يتجاوز كل وصلة اندماج 0.2 ديسيبل.

أجهزة توصيل الألياف الضوئية

يعمل جهاز توصيل الألياف الضوئية كمحور لتوصيل الكابل البصري للكشف عن استشعار درجة الحرارة بوحدة التحكم DTS. يتم توصيل ألياف الذيل وكابل الكشف البصري من خلال نقاط دمج الألياف الضوئية, الموجودة في صندوق توصيل الألياف الضوئية بجوار وحدة التحكم DTS.

نظام كشف الحرائق بالألياف الضوئية الموزعة

وفقا لمتطلبات التصميم, هناك ما مجموعه 4 خزانات النفط الخام ذات السقف العائم الخارجي و 5 الانتهاء من خزانات النفط ذات السقف العائم الداخلي في منطقة خزان النفط, والمجهزة بأنظمة الكشف عن الحرائق بالألياف الضوئية. قم بتركيب كاشف حريق بدرجة حرارة الألياف الضوئية عند حلقة الختم الخاصة باللوحة العائمة لخزان السقف العائم, وإضافة ضعف طول التمديد العمودي. يبلغ طول الكابل الضوئي المطلوب للكشف عن خزان الزيت حوالي 196 مترًا. بناء على حساب البيانات المذكورة أعلاه, أخذ 1.15 أضعاف التكرار الفعال, يبلغ طول الكابل الضوئي المطلوب لخزان التخزين 2028 مترًا.

بناءً على خصائص توزيع خزانات الزيت والمتطلبات المحددة لمراقبة درجة الحرارة, يعتمد هذا المشروع أ “دبابة واحدة, آلة واحدة” وضع للتصميم. في نفس الوقت, لزيادة استقرار النظام, تم اعتماد الاستعداد الساخن للآلة المزدوجة, والتي يمكن أن تتحول تلقائيا في حالة فشل النظام. ما مجموعه 9 تُستخدم أنظمة مراقبة درجة الحرارة الموزعة بالألياف الضوئية لمراقبة خزانات الزيت المطلوبة في الوقت الفعلي عبر الإنترنت.

1) تتم مراقبة كل خزان بواسطة ألياف بصرية مستقلة للاستشعار, which is installed on the floating plate of the tank and at the outer edge of the secondary sealing ring.

2) The anti-static optical fiber led out by the مستشعر درجة حرارة الألياف الضوئية installed on the floating plate inside the tank is protected by laying an explosion-proof metal hose with a diameter of DN25 inside the tank. The upper end of the explosion-proof metal hose is fixed on the flange of the manhole on the top of the tank, and the lower end of the metal hose is fixed on the floating plate inside the tank. The fixing method is non hot work, and the explosion-proof metal hose is equipotentially connected to the tank body.

3) Considering the changes in displacement at the top of the floating roof tank, in order to prevent the anti-static optical fiber passing through explosion-proof metal hoses from malfunctioning due to dragging, the reserved length should not be less than 0.5 times the height of the outer wall of the tank, and a disc optical fiber device should be used to control the anti-static optical fiber in a certain position area.

4) The anti-static optical fiber led out by the fiber optic temperature sensor installed on the floating plate inside the tank is threaded through an explosion-proof galvanized pipe with a diameter of DN25 on the outer section of the tank and led along the escalator or tank wall to the existing ground trunking. إنه متصل ومحمي بكابل الاتصالات البصري المثبت داخل الكابلات من خلال صندوق توصيل الكابلات الضوئية المقاوم للماء, ويتم توصيل جزء الكوع بخرطوم معدني مقاوم للانفجار.

5) يتم إخراج جميع أجهزة استشعار درجة حرارة الألياف الضوئية المثبتة على السطح العائم لكل خزان نفط في منطقة الخزان من خلال ألياف ضوئية مضادة للكهرباء الساكنة وتتقارب مع كابلات الاتصالات الضوئية لجمع الإشارة ونقلها إلى غرفة المراقبة. تم وضع كابل الاتصالات الضوئي مدفونًا مباشرة, ويتم توصيل الكوع بخرطوم معدني مقاوم للانفجار.

6) بعد أن يتم نقل كابل الاتصالات الضوئية من منطقة الخزان إلى غرفة المراقبة, وهو متصل بواجهة قناة الكشف المقابلة لمضيف DTS من خلال ذيل ألياف بصرية قصير المسافة مع موصل ألياف بصرية قياسي, وهو عبارة عن وصلة من الألياف الضوئية.

7) تم وضع تسعة مضيفين لقياس درجة حرارة الألياف الضوئية الموزعة بقناتين DTS في غرفة المراقبة لتحقيق الحصول على إشارة درجة الحرارة, تحذير من ارتفاع درجة الحرارة, أكثر من إنذار درجة الحرارة, كشف الخطأ, وعمليات إدارة المعلومات لأجهزة استشعار درجة حرارة الألياف الضوئية المثبتة في موقع خزان النفط. يمكن توصيلها بنظام التحكم في إنذار الحريق من خلال واجهة إنذار التبديل لتحقيق إنذار الحريق وعرضه في غرفة مكافحة الحرائق. قيمة درجة الحرارة الحالية, حالة التنبيه, and historical temperature curve of all temperature sensing points of the storage tank can be visually displayed in the instrument operation room through the electronic map of the configuration software. An external sound and light alarm can also provide alarm signals in the instrument operation room.

The distributed fiber optic temperature measurement system can detect the temperature value at every point along the fiber optic cable in real-time online, and can determine the trend of fire spread; Multiple alarm methods such as temperature difference and temperature rise rate can be set, and multi-level warnings can be set up to achieve early warning before a fire occurs; Alarm zones can be set arbitrarily according to changes in on-site conditions, ويمكن لكل منطقة ضبط قيم إنذار مختلفة; يمكنها تحمل البيئات القاسية, مقاومة التداخل الكهرومغناطيسي, ولا يولد الإشعاع الكهرومغناطيسي. العمر الافتراضي الفعال للكابل البصري للكشف هو 30 سنين, التغلب على ارتفاع معدل الإنذارات الكاذبة وصعوبات الصيانة لنظام قياس درجة حرارة شبكة الألياف الضوئية من النوع النقطي. لها أهمية مرجعية للسلامة من الحرائق في مناطق خزانات النفط المستقبلية.

مستشعر درجة حرارة الألياف الضوئية, نظام مراقبة ذكي, الشركة المصنعة للألياف الضوئية الموزعة في الصين