כיצד מיושמת מערכת מדידת הטמפרטורה של סיבים אופטיים מבוזרים בציוד חשמלי מתחת לאדמה במכרות פחם

מערכת מדידת טמפרטורה בסיבים אופטיים מבוזרת היא טכנולוגיה חדשה שפותחה בהדרגה בשנים האחרונות למדידה בזמן אמת של שדה הטמפרטורה המרחבי. הוא יכול לנטר ברציפות את הטמפרטורה של נקודות שונות בטווח של יותר מעשרה קילומטרים לאורך כבל הסיבים האופטיים, עם עשרות אלפי נקודות איסוף טמפרטורה, דיוק מיקום של עד 1 מטר, דיוק מדידת טמפרטורה של ± 1 °C, וטווח מדידת טמפרטורה של -20 ℃ עד +150 ℃. זה מתאים מאוד לקנה מידה גדול, סביבות קשות, ונקודות ניטור מרובות של טמפרטורה במערכות אספקת חשמל תת-קרקעיות של מכרה פחם. שיטות ניטור הטמפרטורה הנפוצות עבור מכרות פחם כוללות: בדיקת אקדח אינדוקציה אינפרא אדום מלאכותי, מערכת מדידת טמפרטורת תרמיסטור, ומערכת מדידת טמפרטורה של צמד תרמי. לשיטות מדידת טמפרטורה מסורתיות יש חסרונות כמו חוסר יכולת לנטר בזמן אמת, יציבות ירודה, בידוד גרוע, סביבה מסוכנת באתר, הפרעות אלקטרומגנטיות גבוהות, אובדן שידור גבוה באמצעות אותות אנלוגיים, ודיוק מדידת טמפרטורה נמוכה. בתגובה לגורמים ומאפיינים העיקריים של תאונות שריפות חשמל במכרות פחם, מפותח באופן עצמאי סיב אופטי מבוזר טכנולוגיית מדידת טמפרטורה לניטור מקיף ולהזהיר את הטמפרטורה של מערכת אספקת החשמל התת-קרקעית. אפילו עבור כמה עומסים חשובים שאינם Class I, ניתן לספק ערכת בקרת משוב של נעילת כיבוי לפני שמשרעת החימום מגיעה לנקודת ההצתה.

העיקרון של מערכת מדידת טמפרטורה סיבים אופטיים מבוזרת
מדידת טמפרטורת סיבים אופטיים מבוזרת מתייחסת למערכת ניטור טמפרטורה המנצלת באופן מקיף את אפקט פיזור ראמאן (ראמאן) של סיבים אופטיים וטכנולוגיית מדידת השתקפות תחום זמן אופטית (OTDR) כדי לקבל מידע על התפלגות טמפרטורה מרחבית. כמה כמויות פיזיות בחיי היומיום, כגון טמפרטורה, לַחַץ, ומתח, יכול להשפיע על סיבי זכוכית ולשנות באופן מקומי את מאפייני השידור האופטיים בסיבים אופטיים. עקב הנחתה של האור בסיבי זכוכית קוורץ באמצעות פיזור, ניתן לקבוע את המיקום של השפעות פיזיות חיצוניות, ייצור סיבים אופטיים המתאימים לחיישנים ליניאריים. השפעות תרמיות גורמות לתנודות סריג במוצקי קוורץ סיבים אופטיים. כאשר אור נופל על התנודות המולקולריות הנרגשות תרמית הללו, פיזור האור מתרחש כאשר יש אינטראקציה בין האלקטרונים של חלקיקי האור ומולקולות הגביש, ידוע גם בשם פיזור רמאן. בניגוד לאור בולט, השינוי הספקטרלי של האור המפוזר הזה שווה ערך לתדר התהודה של תנודות הסריג. האור המפוזר בחזרה מהסיב האופטי מכיל שלוש ספקטרום שונות: ריילי מפזר אור, סטוקס אור, ואנטי סטוקס אור. לרצועת האור האנטי סטוקס יש תלות חזקה בטמפרטורה, בעוד שאור סטוקס כמעט בלתי תלוי בטמפרטורה. עוצמת האור האנטי סטוקס בסיב האופטי משתנה עקב השפעות טמפרטורה חיצוניות. ניתן להשתמש ביחס בין עוצמת האור נגד סטוקס לעוצמת האור של סטוקס כדי לכייל טמפרטורה, ועקרון זה יכול לשמש כדי להשיג מדידה מבוזרת של שדות טמפרטורה בנקודות שונות לאורך הסיב האופטי.

העיקרון של טכנולוגיית מדידת השתקפות תחום זמן אופטית (OTDR) הוא לפלוט פולסי אור לסיב הנבדק, ליצור אפקט פיזור ראמאן, והאור המפוזר לאחור שנוצר מועבר חזרה לקצה ההתחלה של הסיב (כְּלוֹמַר. קצה ההזרקה של דופק האור). מכיוון שכל אור מפוזר לאחור מתאים לנקודת פיזור על הסיב, ניתן לקבוע את מיקומה של נקודת הפיזור על הסיב על סמך זמן ההתפשטות שלו.

מדידת טמפרטורת מכרה פחם

בשנים האחרונות, מספר הציוד המכני והחשמלי המשמש במכרות פחם בסין גדל בהדרגה, ומערכת אספקת החשמל הפכה מורכבת יותר ויותר, עם תורים ארוכים, סניפים מרובים, רמות מתח גבוהות, multiple equipment units, והספק גבוה. The reality of multiple nodes such as switches and junction boxes along the line has brought greater fire hazards to the coal mine power supply system. In coal mine production practice, many fixed laid cables have long service life, aging insulation, poor contact of cable joints, and lack of effective inspection and timely maintenance, which can easily cause electric leakage and fire; בנוסף, poor contact of the contacts inside the high-voltage switch or junction box chamber can also easily cause arc ignition, overheating of internal components of the equipment, and electrical fires. The above are the main causes of coal mine electrical fires. The major fire accidents caused by the ignition of underground cables or high and low voltage switchgear in coal mines seriously threaten the safety of coal mines.

The distributed fiber optic temperature measurement system has designed corresponding fiber optic cable laying schemes for several different temperature measurement objects underground.

Cable joints for laying optical cables underground in coal mines are weak points in cable connections and are prone to short circuits, דְלִיפָה, and overheating. In response to the relatively coarse manual production of cable joints, a temperature sensing optical cable double ring winding method is used to fix it at the cable terminals and joints, which can make it fully and tightly contact, ולפקח על הטמפרטורה של מפרק הכבל כולו בצורה צפופה ורגישה יותר.

ישנם פתרונות מתאימים לפריסה של מדידת טמפרטורה של סיבים אופטיים במפרקי כבלים, התקנת סיבים אופטיים לגילוי במגשי כבלים, והפריסה של מדידת טמפרטורה של סיבים אופטיים במגשי כבלים.
בתהליך הנחת כבלים תת קרקעיים שונים במכרות פחם בפועל, על מנת להשיג דרישות אסתטיות וסטנדרטיות, מגשי כבלים משמשים לעתים קרובות להתקנה סגורה. הדבר גורם לאי נוחות רבה לפיזור החום של הכבלים ולמדידת טמפרטורה ידנית. מבוסס על המאפיינים של אובייקטי ניטור כאלה, ההתקנה של כבלים אופטיים מאמצת שיטת הנחת עקומה בצורת S, וניתן לשלוט בטמפרטורת הכבלים בגשר בזמן אמת.
שיטת ניטור טמפרטורה לכבלים תלויים בווי כבלים
סוגים שונים של כבלים במכרות פחם תת-קרקעיים נתלים לרוב בשורות דרך ווי כבלים. בזמן הזה, כל כבל מחובר היטב לכבל סיבים אופטיים, ושיטת מדידת הטמפרטורה של כבל סיבים אופטיים לתליית כבלים בשורות מכרות פחם תת קרקעיות מאומצת

ניטור מקוון של טמפרטורת מגע סטטי וטמפרטורת פס במתג במתח גבוה

מתג מתח גבוה, פתח גבוה חסין פיצוץ תת קרקעי, שנאים ניידים, מתגי שילוב, ממירי תדרים, וציוד חשמלי אחר מסוג קופסאות בתחנות משנה משטחי מכרות פחם ניתן להתקין באמצעות שיטות סלילה ותיקון סיבים אופטיים, with a focus on monitoring specific hazardous points,
After the application of fiber optic temperature measurement system in coal mines, a total of 6314 temperature monitoring points were arranged along various types of high and low voltage cables with a length of about 57260m within a 15.7km underground tunnel range. The wide distribution of measurement points, the large amount of monitoring information, and the long transmission distance are far beyond the reach of traditional temperature measurement methods. בנוסף, the fiber optic temperature measurement system has excellent intrinsic safety, עמידות בפני קורוזיה, עמידות במתח גבוה, והתנגדות להפרעות אלקטרומגנטיות, and can automatically detect the precise position of fiber optic cable breakpoints, providing convenience for rapid system repair.

Layout method of temperature measuring optical fibers inside high-voltage switchgear
In terms of safety and economic benefits, the fiber optic temperature measurement system effectively solves the huge hidden dangers caused by traditional coal mine electricians due to factors such as heavy workload, negligence, and insufficient sense of responsibility, such as inadequate manual inspections and untimely detection of fire hazards (often only discovered when smoke is emitted), greatly saving labor costs for coal mines and improving the safety and reliability of underground power supply systems.

חיישן טמפרטורה בסיב אופטי, מערכת ניטור חכמה, יצרנית סיבים אופטיים מבוזרת בסין