Hoe een glasvezel temperatuurmeetsysteem te gebruiken voor olieopslagtanks in olietankgebieden van de aardolie- en petrochemische industrie-INNO

De meeste brandongevallen worden veroorzaakt door hoge temperaturen. In de aardolie- en petrochemische industrie, olietankgebieden vormen een groot industrieel gevaar. Hoge temperaturen in grote olieopslagtanks kunnen leiden tot vervluchtiging van de olie, branden, en zelfs explosies, met aanzienlijke slachtoffers en materiële schade tot gevolg. Nu, De alarmgegevens van veelgebruikte automatische alarmsystemen voor olietankbranden zijn afkomstig van het glasvezel Bragg-temperatuurmeetsysteem TBG. Dit type sensor kan alleen verspreide metingen uitvoeren. Op hetzelfde moment, tijdens de installatie, het is noodzakelijk om gaten te boren en op het wandpaneel van de olietank te lassen of deze rechtstreeks in de tank in te voeren om de temperatuur van vloeistoffen en gassen te meten, wat lastig is voor zowel de vroege bouw als het latere onderhoud. Op deze basis, de Gedistribueerde glasvezel temperatuurmeetsysteem DTS kan worden toegepast om de temperatuur te monitoren tijdens een smeulende brand (waarbij een kleine hoeveelheid rook en hitte ontstaat), waarschuwingen uitbrengen, en geef operators ter plaatse voldoende tijd om overeenkomstige maatregelen te nemen om ongelukken of brand te voorkomen. Op hetzelfde moment, het kan het automatiseringsniveau van bedrijfsveiligheidsbeheer effectief verbeteren.

Principe van gedistribueerd glasvezeltemperatuurmeetsysteem

De belangrijkste werkbasis van de Gedistribueerd glasvezel temperatuurmeetsysteem is het principe van een optische tijddomeinreflectometer (OTDR) en het temperatuureffect van achterwaartse Raman-verstrooiing in optische vezels.

Het OTDR-principe wordt voornamelijk gebruikt voor glasvezelpositionering, waarmee een ruimtelijk verdeelde positionering van het temperatuurveld in de olietank kan worden bereikt, het verlies van verschillende delen van de glasvezel bepalen (inclusief beschadigde punten), en lokaliseer temperatuurmeetpunten.

Achterwaarts Raman-verstrooiingseffect verwijst naar het fenomeen waarbij een laserbron in de hoofdverwerkingseenheid een pulssignaal met een golflengte van 905 nm in een vezel injecteert, hoewel de voortplantingssnelheid van het licht snel is, het heeft nog steeds een zekere mate van verzwakking. Een deel van het verstrooide licht plant zich voort in de tegenovergestelde richting van het invallende licht, en het Raman-signaal in het verstrooide licht draagt informatie over het temperatuurveld over. Dit signaal wordt verwerkt via een digitaal signaalverwerkingssysteem (DSP) om informatie te geven over de temperatuurveldverdeling van de opslagtank en om een temperatuurverdelingskaart over de gehele vezel uit te voeren.

Ontwerp van een gedistribueerd glasvezeltemperatuurmeetsysteem

Het gedistribueerde glasvezeltemperatuurmeetsysteem moet de volgende drie punten garanderen: het kan vroegtijdige detectie van brandgevaren in olietanks mogelijk maken; Kan brandgevaarlijke locaties duidelijk aangeven; Stuur brandinformatie naar het brandmeldsysteem, activeer het noodcontrolesysteem, zoals het sluiten van de noodafsluiter, het afsnijden van olieleidingen, en andere noodoperaties.

De lay-out van de apparatuur moet worden gecombineerd met de structurele kenmerken van de olietank, rekening houdend met uitgebreide dekking en gemakkelijke installatie. Het gehele besturingssysteem is verdeeld in automatische bediening en handmatige bediening volgens de vereisten van het brandalarmcontrolesysteem, en handmatige bediening krijgt voorrang. Automatische controle: Zodra de temperatuurwaarde van de gemeten olietank de standaard ingestelde alarmtemperatuur overschrijdt, de gedistribueerd glasvezel temperatuurbewakingssysteem verzendt realtime brandalarmgegevens naar de brandalarmhost. De alarmhost ontvangt een relaisactiebewakingssignaal en bevestigt dit als een brandalarm via een logisch beoordelingssysteem. Handmatige bediening: zodra iemand brand constateert en het alarmsysteem nog niet is gestart, hij kan op de handmatige noodalarmknop drukken. De brandalarmhost ontvangt het knopalarmsignaal, het systeem bevestigt dat er sprake is van brand, en komt onmiddellijk in het brandbehandelingsprogramma terecht. De alarmhost stuurt vervolgens een akoestisch en visueel brandalarm naar de relevante ruimtes en geeft dit weer. Op hetzelfde moment, het zal het bijbehorende brandkraansysteem koppelen, automatisch schuimsproeisysteem, enz., en upload het alarmsignaal naar het managementkantoor van het oliedepot, om de evacuatie van het personeel en de reddingswerkzaamheden tijdig te organiseren.

Het gehele monitoringsysteem bestaat uit een DTS-regeleenheid, temperatuurgevoelige optische kabels, en glasvezelconnectoren, die met andere systemen kan worden gekoppeld om een brandmeldsysteem te vormen,

DTS-besturingseenheid

De DTS-regeleenheid wordt gedebugd en geprogrammeerd door geautoriseerd personeel in de mens-machine-interfaceomgeving via een ingenieursstation. De gebiedslengte en alarmpunten kunnen naar behoefte worden ingesteld, en het temperatuurtraject van de optische kabel kan in realtime op de pc worden weergegeven. Het alarmsignaal kan worden gemarkeerd, inclusief het bepalen van de daadwerkelijke locatie van het beschadigde punt van de optische kabel. De gebiedsinstelling en de positie van het alarmpunt kunnen indien nodig ook worden gewijzigd. Op hetzelfde moment, het volledige temperatuurmeetsysteem kan via relaisuitgangen met andere besturingssystemen worden verbonden en logische beoordelingen uitvoeren. In brandbeveiligingstoepassingen, het kan worden aangesloten op de brandalarmcontrolehost om signalen te leveren voor geluids- en lichtalarmen, met nauwkeurige en volledige signaaluitvoer; De DTS-regeleenheid kan signalen rechtstreeks naar verschillende digitale weergaveapparaten sturen, zoals centrale controlekamerprojectoren, displays, enz., en kan machtigingen voor het delen van informatie instellen op basis van het deelniveau.

Optische kabel voor temperatuurdetectie

De temperatuurgevoelige glasvezelkabel is het front-endapparaat van het hele systeem, direct gerelateerd aan de beoordelingsresultaten van de DTS-regeleenheid. Het kan op de buitenwand van de olietank worden geïnstalleerd. Bij de beoordeling van de alarmdetectielogica voor elke zone kan elke combinatie van drie methoden worden gebruikt: maximale temperatuur in de zone (Constante temperatuur), temperatuurstijging in de zone (Verschil in temperatuur), en het verschil tussen de maximale temperatuur in de zone en de gemiddelde temperatuur in de zone (uniformiteit van de zonetemperatuur) om vroegtijdig en betrouwbaar alarm te garanderen en smeulen te voorkomen. Op hetzelfde moment, gezien het feit dat de indeling van olietankgebieden zich vaak in ruwe omgevingen afspeelt, Optische kabels met temperatuurdetectie moeten goede eigenschappen hebben, zoals anti-bijten, aardbevingsbestendigheid, Corrosie bestendigheid, enz. De optische kabels moeten een stevige mantel hebben (Vlamvertragend PVC-materiaal), die goede beschermende eigenschappen kunnen bieden. Op hetzelfde moment, ze moeten ook een goede temperatuurgeleiding bieden om ervoor te zorgen dat branden snel kunnen worden gedetecteerd. De langste detectieafstand voor een enkel kanaal is 30 km, en het aantal kanalen kan worden uitgebreid 16. De positioneringsnauwkeurigheid kan ± 0,5 m bedragen. De snelste responstijd voor een enkel kanaal is 3,5s, en de opstartvoorverwarmingstijd is direct bruikbaar.

De demping van de gehele optische kabel van het systeem mag de normen van de DTS-regeleenheid niet overschrijden. Het maximale dempingspercentage op de optische vezel van 2 km mag niet groter zijn dan 10 dB, elke aansluitdoos mag niet meer dan 0,4 dB bedragen, en elke smeltverbinding mag niet groter zijn dan 0,2 dB.

Glasvezelverbindingsapparaten

Het glasvezelverbindingsapparaat dient als hub voor het aansluiten van de optische kabel voor temperatuurdetectie op de DTS-regeleenheid. De staartvezel en de optische detectiekabel zijn verbonden via glasvezelfusiepunten, Deze bevinden zich in de glasvezelaansluitkast naast de DTS-regeleenheid.

Gedistribueerd glasvezelbranddetectiesysteem

Volgens de ontwerpvereisten, er zijn er in totaal 4 externe ruwe olietanks met drijvend dak en 5 interne olietanks met drijvend dak in het olietankgebied, die zijn uitgerust met glasvezelbranddetectiesystemen. Installeer een glasvezeltemperatuurbranddetector bij de afdichtring van de drijvende plaat van de tank met drijvend dak, en voeg tweemaal de verticale leglengte toe. De benodigde detectie-optische kabel voor het oprollen van een olietank is ongeveer 196 meter. Gebaseerd op de bovenstaande gegevensberekening, nemen 1.15 maal de effectieve redundantie, de benodigde optische kabel voor de opslagtank is 2028m.

Gebaseerd op de distributiekarakteristieken van olietanks en specifieke eisen voor temperatuurbewaking, dit project neemt een “één tank, één machine” modus voor ontwerp. Op hetzelfde moment, om de systeemstabiliteit te vergroten, dubbele machine hot standby wordt aangenomen, die automatisch kan schakelen in geval van een systeemstoring. Een totaal van 9 glasvezel gedistribueerde temperatuurbewakingssystemen worden gebruikt om de benodigde olietanks in realtime online te monitoren.

1) Elke tank wordt bewaakt door een onafhankelijke optische vezel, die op de drijvende plaat van de tank en aan de buitenrand van de secundaire afdichtring wordt geïnstalleerd.

2) De antistatische optische vezel wordt naar buiten geleid door de Glasvezel temperatuursensor geïnstalleerd op de drijvende plaat in de tank wordt beschermd door het leggen van een explosieveilige metalen slang met een diameter van DN25 in de tank. Het bovenste uiteinde van de explosieveilige metalen slang is bevestigd op de flens van het mangat bovenop de tank, en het onderste uiteinde van de metalen slang is bevestigd op de drijvende plaat in de tank. De bevestigingsmethode is niet-heet werk, en de explosieveilige metalen slang is equipotentiaal verbonden met het tanklichaam.

3) Gezien de veranderingen in waterverplaatsing bovenaan de tank met drijvend dak, om te voorkomen dat de antistatische optische vezel die door explosieveilige metalen slangen gaat, defect raakt als gevolg van slepen, de gereserveerde lengte mag niet minder zijn dan 0.5 maal de hoogte van de buitenwand van de tank, en er moet een schijfoptisch vezelapparaat worden gebruikt om de antistatische optische vezel in een bepaald positiegebied te controleren.

4) De antistatische optische vezel die naar buiten wordt geleid door de glasvezeltemperatuursensor die op de drijvende plaat in de tank is geïnstalleerd, wordt door een explosieveilige gegalvaniseerde buis met een diameter van DN25 aan de buitenzijde van de tank geleid en langs de roltrap of tankwand naar de bestaande grondkoker geleid.. Het wordt aangesloten en beschermd met de optische communicatiekabel die in het kanaal is geïnstalleerd via een waterdichte optische kabelsplitskast, en het ellebooggedeelte is verbonden met een explosieveilige metalen slang.

5) Alle glasvezeltemperatuursensoren die op het drijvende dak van elke olietank in het tankgebied zijn geïnstalleerd, worden door antistatische optische vezels naar buiten geleid en geconvergeerd naar optische communicatiekabels voor signaalverzameling en transmissie naar de bewakingsruimte. De optische communicatiekabel wordt direct ingegraven gelegd, en de elleboog is verbonden met een explosieveilige metalen slang.

6) Nadat de communicatie wordt verzonden, wordt de optische kabel van het tankgebied naar de bewakingsruimte verzonden, het is verbonden met de detectiekanaalinterface die overeenkomt met de DTS-host via een glasvezelstaart over korte afstand met een standaard glasvezelconnector, dat is een glasvezeljumper.

7) Negen 2-kanaals DTS gedistribueerde glasvezel-temperatuurmetingshosts werden in de bewakingskamer geplaatst om temperatuursignaalverwerving te bereiken, waarschuwing voor temperatuurstijging, Alarm bij oververhitting, foutdetectie, en informatiebeheeractiviteiten voor de glasvezeltemperatuursensoren die op het olietankterrein zijn geïnstalleerd. Ze kunnen worden aangesloten op het brandalarmcontrolesysteem via de schakelalarminterface om een brandalarm te genereren en weer te geven in de brandruimte. De huidige temperatuurwaarde, alarmstatus, en historische temperatuurcurve van alle temperatuurmeetpunten van de opslagtank kunnen visueel worden weergegeven in de instrumentbedieningsruimte via de elektronische kaart van de configuratiesoftware. Een extern geluids- en lichtalarm kan ook alarmsignalen geven in de instrumentenoperatieruimte.

Het gedistribueerde glasvezeltemperatuurmeetsysteem kan de temperatuurwaarde op elk punt langs de glasvezelkabel in realtime online detecteren, en kan de trend van branduitbreiding bepalen; Er kunnen meerdere alarmmethoden worden ingesteld, zoals temperatuurverschil en temperatuurstijging, en waarschuwingen op meerdere niveaus kunnen worden ingesteld om vroegtijdig te waarschuwen voordat er brand ontstaat; Alarmzones kunnen willekeurig worden ingesteld op basis van veranderingen in de omstandigheden ter plaatse, en elke zone kan verschillende alarmwaarden instellen; Het is bestand tegen zware omstandigheden, elektromagnetische interferentie weerstaan, en genereert geen elektromagnetische straling. De effectieve levensduur van de optische detectiekabel bedraagt 30 jaren, het overwinnen van het hoge aantal valse alarmen en onderhoudsproblemen van het temperatuurmeetsysteem van het punttype glasvezelrooster. Het heeft een referentiewaarde voor de brandveiligheid van toekomstige olietankgebieden.