כיצד להשתמש במערכת מדידת טמפרטורה של סיבים אופטיים עבור מיכלי אחסון נפט באזורי מיכלי נפט של תעשיית הנפט והפטרוכימיה

Most fire accidents are caused by high temperatures. In the petroleum and petrochemical industry, oil tank areas are a major industrial hazard. High temperatures in large oil storage tanks can lead to oil volatilization, שריפות, ואפילו פיצוצים, causing significant casualties and property damage. נכון לעכשיו, the alarm data of commonly used oil tank fire automatic alarm systems comes from the fiber Bragg grating temperature measurement system TBG. This type of sensor can only perform scattered measurement. יחד עם זאת, במהלך ההתקנה, 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. על בסיס זה, ה סיב אופטי מבוזר 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. יחד עם זאת, it can effectively improve the automation level of enterprise safety management.

Principle of Distributed Fiber Optic Temperature Measurement System

The main working basis of the מערכת מדידת טמפרטורה מבוזרת של סיבים אופטיים is the principle of optical time-domain reflectometer (OTDR) and the temperature effect of backward Raman scattering in optical fibers.

The OTDR principle is mainly used for fiber optic positioning, which can achieve spatial distributed positioning of the temperature field inside the oil tank, determine the loss of various parts of the fiber optic (including damaged points), and locate temperature measurement points.

Backward Raman scattering effect refers to the phenomenon where when a laser source in the main processing unit injects a pulse signal with a wavelength of 905nm into a fiber, although the propagation speed of light is fast, it still has a certain degree of attenuation. Some scattered light will propagate in the opposite direction of the incident light, and the Raman signal contained in the scattered light carries temperature field information. This signal is processed through a digital signal processing system (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. מערכת הבקרה כולה מחולקת לבקרה אוטומטית ובקרה ידנית בהתאם לדרישות מערכת בקרת אזעקת האש, ובקרה ידנית ניתנת עדיפות. שליטה אוטומטית: ברגע שערך הטמפרטורה של מיכל השמן הנמדד עולה על טמפרטורת האזעקה הסטנדרטית שנקבעה, המופצים מערכת ניטור טמפרטורה בסיבים אופטיים שולח נתוני אזעקת אש בזמן אמת למארח אזעקת האש. מארח האזעקה מקבל אות ניטור פעולת ממסר ומאשר אותו כאזעקת אש באמצעות מערכת שיפוט לוגית. שליטה ידנית: ברגע שאדם מוצא שריפה ומערכת האזעקה לא הופעלה, הוא יכול ללחוץ על כפתור האזעקה הידנית לשעת חירום. מארח אזעקת האש מקבל את אות אזעקת הכפתור, המערכת מאשרת שזו שריפה, ונכנס מיד לתכנית הטיפול באש. לאחר מכן מארח האזעקה ישלח אזעקת אש קולית וויזואלית לאזורים הרלוונטיים ויציג אותה. יחד עם זאת, זה יקשר את מערכת ברז האש המתאימה, מערכת ריסוס קצף אוטומטית, וכו., ולהעלות את אות האזעקה למשרד הנהלת מחסני הנפט, על מנת לארגן את עבודת הפינוי וההצלה של כוח אדם בזמן.

כל מערכת הניטור מורכבת מיחידת בקרת DTS, כבלים אופטיים של חישת טמפרטורה, ומחברי סיבים אופטיים, אשר ניתן לקשר עם מערכות אחרות כדי ליצור מערכת בקרת אזעקת אש,

יחידת בקרת DTS

יחידת בקרת ה-DTS מתבצעת באגים ומתכנתת על ידי צוות מורשה בסביבת ממשק אדם-מכונה באמצעות תחנת מהנדס. ניתן להגדיר את אורך האזור ונקודות האזעקה בהתאם לצרכים, וניתן להציג את מסלול הטמפרטורה של הכבל האופטי בזמן אמת במחשב. ניתן להדגיש את אות האזעקה, כולל קביעת המיקום בפועל של הנקודה הפגועה של הכבל האופטי. ניתן גם לשנות את הגדרת האזור ומיקום נקודת האזעקה לפי הצורך. יחד עם זאת, ניתן לחבר את כל מערכת מדידת הטמפרטורה עם מערכות בקרה אחרות באמצעות יציאות ממסר ולבצע שיפוטים לוגיים. ביישומי הגנה מפני אש, ניתן לחבר אותו למארח בקרת אזעקת האש כדי לספק אותות לאזעקות קול ואור, עם פלט אות מדויק ומלא; יחידת בקרת ה-DTS יכולה להוציא אותות ישירות להתקני תצוגה דיגיטליים שונים, כגון מקרני חדר בקרה מרכזיים, מציג, וכו., ויכול להגדיר הרשאות שיתוף מידע על סמך רמת השיתוף.

כבל אופטי לזיהוי טמפרטורה

כבל הסיבים האופטיים של חישת הטמפרטורה הוא ההתקן הקדמי של המערכת כולה, קשור ישירות לתוצאות השיפוט של יחידת הבקרה של DTS. זה יכול להיות מותקן על הקיר החיצוני של מיכל השמן. שיקול ההיגיון של זיהוי האזעקה עבור כל אזור יכול להשתמש בכל שילוב של שלוש שיטות: טמפרטורה מקסימלית באזור (טמפרטורה קבועה), קצב עליית הטמפרטורה באזור (טמפרטורה דיפרנציאלית), וההפרש בין הטמפרטורה המקסימלית באזור לבין הטמפרטורה הממוצעת באזור (אחידות טמפרטורת האזור) כדי להבטיח אזעקה מוקדמת ואמינה ולמנוע עשן. יחד עם זאת, בהתחשב בכך שהפריסה של אזורי מיכלי נפט היא לעתים קרובות בסביבות קשות, כבלים אופטיים לזיהוי טמפרטורה צריכים להיות בעלי מאפיינים טובים כגון אנטי נשיכה, עמידות בפני רעידות אדמה, עמידות בפני קורוזיה, וכו. הכבלים האופטיים צריכים להיות בעלי נדן יציב (חומר מעכב בעירה PVC), אשר יכול לספק מאפייני הגנה טובים. יחד עם זאת, הם צריכים גם לספק מוליכות טמפרטורה טובה כדי להבטיח שניתן יהיה לזהות שריפות במהירות. מרחק הזיהוי הארוך ביותר עבור ערוץ בודד הוא 30 ק"מ, וניתן להרחיב את מספר הערוצים 16. דיוק המיקום יכול להגיע ל-±0.5 מ'. זמן התגובה המהיר ביותר לערוץ בודד הוא 3.5 שניות, וזמן החימום המוקדם באתחול הוא שימוש מיידי.

ההנחתה של כל הכבל האופטי של המערכת לא תחרוג מהסטנדרטים של יחידת בקרת ה-DTS. קצב ההחלשה המרבי על סיב אופטי 2 ק"מ לא יעלה על 10dB, כל תיבת צומת לא תעלה על 0.4dB, וכל מפרק היתוך לא יעלה על 0.2dB.

התקני חיבור סיבים אופטיים

התקן חיבור הסיבים האופטיים משמש כרכזת לחיבור הכבל האופטי לזיהוי טמפרטורה ליחידת הבקרה של DTS. סיב הזנב והכבל האופטי לזיהוי מחוברים דרך נקודות היתוך של סיבים אופטיים, אשר ממוקמים בקופסת חיבור הסיבים האופטיים ליד יחידת בקרת ה-DTS.

מערכת גילוי אש בסיבים אופטיים מבוזרת

בהתאם לדרישות העיצוב, יש בסך הכל 4 גג צף חיצוני מכלי נפט גולמי ו 5 מיכלי שמן בגימור גג צף פנימי באזור מיכל הנפט, אשר מצוידים במערכות גילוי אש בסיבים אופטיים. התקן גלאי אש בטמפרטורת סיבים אופטיים בטבעת האיטום של הצלחת הצפה של מיכל הגג הצף, ולהוסיף פי שניים מאורך ההנחה האנכי. הכבל האופטי הדרוש לזיהוי לליפוף מיכל שמן הוא כ-196 מטר. בהתבסס על חישוב הנתונים לעיל, לְקִיחָה 1.15 פי כמה מהיתירות האפקטיבית, הכבל האופטי הנדרש עבור מיכל האחסון הוא 2028 מטר.

מבוסס על מאפייני ההפצה של מכלי נפט ודרישות ספציפיות לניטור טמפרטורה, פרויקט זה מאמץ א “טנק אחד, מכונה אחת” מצב עיצוב. יחד עם זאת, כדי להגביר את יציבות המערכת, המתנה חמה של מכונה כפולה מאומצת, שיכול לעבור אוטומטית במקרה של כשל במערכת. סך הכל 9 מערכות ניטור טמפרטורה מבוזרות בסיבים אופטיים משמשות לניטור של מיכלי הנפט הנדרשים בזמן אמת באינטרנט.

1) כל מיכל מנוטר על ידי סיב אופטי חישה עצמאי, 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 חיישן טמפרטורה בסיבים אופטיים 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. הוא מחובר ומוגן עם הכבל האופטי לתקשורת המותקן בתוך תא המטען דרך קופסת חיבור של כבל אופטי עמיד למים, וחלק המרפק מחובר עם צינור מתכת חסין פיצוץ.

5) כל חיישני הטמפרטורה של סיבים אופטיים המותקנים על הגג הצף של כל מיכל שמן באזור המיכל מובלים החוצה דרך סיבים אופטיים אנטי סטטיים ומתכנסים לכבלי תקשורת אופטיים לאיסוף אותות ושידור לחדר הניטור.. כבל התקשורת האופטי מונח ישירות קבור, והמרפק מחובר עם צינור מתכת חסין פיצוץ.

6) לאחר שהכבל האופטי מועבר מאזור הטנק לחדר הניטור, it is connected to the detection channel interface corresponding to the DTS host through a short distance fiber optic tail with a standard fiber optic connector, which is a fiber optic jumper.

7) Nine 2-channel DTS distributed fiber optic temperature measurement hosts were placed in the monitoring room to achieve temperature signal acquisition, אזהרת עליית טמפרטורה, אזעקת טמפרטורת יתר, איתור תקלות, and information management operations for the fiber optic temperature sensors installed on the oil tank site. They can be connected to the fire alarm control system through the switch alarm interface to achieve fire alarm and display it in the fire duty room. The current temperature value, מצב אזעקה, 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, וכל אזור יכול להגדיר ערכי אזעקה שונים; It can withstand harsh environments, להתנגד להפרעות אלקטרומגנטיות, and does not generate electromagnetic radiation. The effective lifespan of the detection optical cable is 30 שנים, overcoming the high false alarm rate and maintenance difficulties of the point type fiber optic grating temperature measurement system. It has reference significance for the fire safety of future oil tank areas.

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