วิธีใช้ระบบวัดอุณหภูมิใยแก้วนำแสงสำหรับถังเก็บน้ำมันในบริเวณถังน้ำมันของอุตสาหกรรมปิโตรเลียมและปิโตรเคมี

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, ไฟไหม้, and even explosions, causing significant casualties and property damage. ในปัจจุบัน, 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. ในเวลาเดียวกัน, ระหว่างการติดตั้ง, จำเป็นต้องเจาะรูและเชื่อมเข้ากับผนังถังน้ำมันหรือใส่ลงในถังโดยตรงเพื่อวัดอุณหภูมิของเหลวและก๊าซ, ซึ่งไม่สะดวกทั้งการก่อสร้างในช่วงแรกและการบำรุงรักษาในภายหลัง. บนพื้นฐานนี้, ที่ ใยแก้วนำแสงแบบกระจาย ระบบวัดอุณหภูมิ สามารถใช้ DTS เพื่อตรวจสอบอุณหภูมิระหว่างที่เกิดเพลิงไหม้ได้ (ทำให้เกิดควันและความร้อนเพียงเล็กน้อย), ออกคำเตือน, และให้เวลาผู้ปฏิบัติงานในสถานที่เพียงพอในการดำเนินมาตรการที่เกี่ยวข้องเพื่อหลีกเลี่ยงอุบัติเหตุหรือไฟไหม้. ในเวลาเดียวกัน, สามารถปรับปรุงระดับอัตโนมัติของการจัดการความปลอดภัยขององค์กรได้อย่างมีประสิทธิภาพ.

หลักการของระบบวัดอุณหภูมิไฟเบอร์ออปติกแบบกระจาย

พื้นฐานการทำงานหลักของ ระบบวัดอุณหภูมิใยแก้วนำแสงแบบกระจาย เป็นหลักการของรีเฟลกโตมิเตอร์แบบโดเมนเวลาแบบออปติคอล (โอทีอาร์) และผลของอุณหภูมิของการกระเจิงของรามานถอยหลังในเส้นใยนำแสง.

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. The entire control system is divided into automatic control and manual control according to the requirements of the fire alarm control system, and manual control is given priority. Automatic control: Once the temperature value of the measured oil tank exceeds the standard set alarm temperature, the distributed ระบบตรวจสอบอุณหภูมิใยแก้วนำแสง sends real-time fire alarm data to the fire alarm host. The alarm host receives a relay action monitoring signal and confirms it as a fire alarm through logical judgment system. Manual control: once a person finds a fire and the alarm system has not been started, he can press the emergency manual alarm button. The fire alarm host receives the button alarm signal, the system confirms that it is a fire, and immediately enters the fire treatment program. The alarm host will then send an audible and visual fire alarm to the relevant areas and display it. ในเวลาเดียวกัน, it will link the corresponding fire hydrant system, automatic foam spray system, ฯลฯ, and upload the alarm signal to the oil depot management office, so as to organize personnel evacuation and rescue work in a timely manner.

The entire monitoring system consists of a DTS control unit, สายเคเบิลออปติคัลตรวจจับอุณหภูมิ, and fiber optic connectors, which can be linked with other systems to form a fire alarm control system,

DTS control unit

The DTS control unit is debugged and programmed by authorized personnel in the human-machine interface environment through an engineer station. The area length and alarm points can be set according to needs, และสามารถแสดงเส้นทางอุณหภูมิของสายเคเบิลออปติคัลแบบเรียลไทม์บนพีซีได้. สามารถเน้นสัญญาณเตือนได้, รวมถึงการกำหนดตำแหน่งที่แท้จริงของจุดที่เสียหายของสายเคเบิลออปติก. การตั้งค่าพื้นที่และตำแหน่งจุดแจ้งเตือนสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามต้องการ. ในเวลาเดียวกัน, ระบบการวัดอุณหภูมิทั้งหมดสามารถเชื่อมต่อกับระบบควบคุมอื่นๆ ผ่านทางเอาต์พุตรีเลย์ และดำเนินการตัดสินเชิงตรรกะ. ในการใช้งานป้องกันอัคคีภัย, สามารถเชื่อมต่อกับโฮสต์ควบคุมสัญญาณเตือนไฟไหม้เพื่อให้สัญญาณเสียงและสัญญาณเตือนไฟได้, มีสัญญาณเอาท์พุตที่แม่นยำและครบถ้วน; ชุดควบคุม DTS สามารถส่งสัญญาณออกไปยังอุปกรณ์แสดงผลดิจิทัลต่างๆ ได้โดยตรง, เช่น เครื่องฉายโปรเจคเตอร์ห้องควบคุมกลาง, แสดง, ฯลฯ, and can set information sharing permissions based on the sharing level.

Temperature sensing detection optical cable

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 (อุณหภูมิที่แตกต่าง), 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. ในเวลาเดียวกัน, considering that the layout of oil tank areas is often in harsh environments, สายเคเบิลออปติคัลตรวจจับการตรวจจับอุณหภูมิควรมีลักษณะที่ดี เช่น ป้องกันการกัด, ความต้านทานแผ่นดินไหว, ความต้านทานการกัดกร่อน, ฯลฯ. สายออปติกควรมีปลอกหุ้มที่แข็งแรง (วัสดุทนไฟพีวีซี), ซึ่งสามารถให้คุณสมบัติการป้องกันที่ดี. ในเวลาเดียวกัน, นอกจากนี้ยังควรมีคุณสมบัติการนำอุณหภูมิที่ดีเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถตรวจจับเพลิงไหม้ได้อย่างรวดเร็ว. ระยะการตรวจจับที่ยาวที่สุดสำหรับช่องสัญญาณเดียวคือ 30 กม, และสามารถขยายจำนวนช่องได้ 16. ความแม่นยำของตำแหน่งสามารถเข้าถึง ± 0.5m. เวลาตอบสนองที่เร็วที่สุดสำหรับช่องเดียวคือ 3.5 วินาที, และเวลาอุ่นเครื่องเริ่มต้นใช้งานได้ทันที.

การลดทอนของสายเคเบิลออปติกทั้งระบบจะต้องไม่เกินมาตรฐานของชุดควบคุม DTS. อัตราการลดทอนสูงสุดของใยแก้วนำแสง 2 กม. จะต้องไม่เกิน 10dB, แต่ละกล่องรวมสัญญาณจะต้องไม่เกิน 0.4dB, และแต่ละข้อต่อฟิวชันจะต้องไม่เกิน 0.2dB.

อุปกรณ์เชื่อมต่อไฟเบอร์ออปติก

อุปกรณ์เชื่อมต่อไฟเบอร์ออปติกทำหน้าที่เป็นฮับสำหรับเชื่อมต่อสายเคเบิลออปติกการตรวจจับการตรวจจับอุณหภูมิเข้ากับชุดควบคุม DTS. ไฟเบอร์ส่วนท้ายและสายเคเบิลออปติกการตรวจจับเชื่อมต่อกันผ่านจุดฟิวชั่นไฟเบอร์ออปติก, ซึ่งอยู่ในกล่องเชื่อมต่อไฟเบอร์ออปติกถัดจากชุดควบคุม DTS.

ระบบตรวจจับเพลิงไหม้แบบกระจายใยแก้วนำแสง

ตามความต้องการการออกแบบ, มีทั้งหมด 4 ถังน้ำมันดิบหลังคาลอยภายนอก และ 5 ถังน้ำมันสำเร็จรูปหลังคาลอยภายในบริเวณถังน้ำมัน, ซึ่งติดตั้งระบบตรวจจับอัคคีภัยแบบไฟเบอร์ออปติก. ติดตั้งเครื่องตรวจจับอัคคีภัยอุณหภูมิแบบไฟเบอร์ออปติกที่วงแหวนซีลของแผ่นลอยของถังหลังคาลอย, และเพิ่มความยาวการวางแนวตั้งเป็นสองเท่า. สายเคเบิลออปติคัลการตรวจจับที่จำเป็นสำหรับการพันถังน้ำมันคือประมาณ 196 ม. จากการคำนวณข้อมูลข้างต้น, การเอาไป 1.15 คูณความซ้ำซ้อนที่มีประสิทธิผล, สายเคเบิลออปติคอลที่จำเป็นสำหรับถังเก็บคือ 2028 ม.

ขึ้นอยู่กับลักษณะการกระจายของถังน้ำมันและข้อกำหนดเฉพาะสำหรับการตรวจสอบอุณหภูมิ, โครงการนี้ใช้ก “หนึ่งถัง, เครื่องหนึ่ง” โหมดสำหรับการออกแบบ. ในเวลาเดียวกัน, เพื่อเพิ่มความเสถียรของระบบ, มีการใช้โหมดสแตนด์บายร้อนของเครื่องคู่, ซึ่งสามารถสลับอัตโนมัติในกรณีที่ระบบขัดข้อง. รวมของ 9 ระบบตรวจสอบอุณหภูมิแบบกระจายใยแก้วนำแสงใช้ในการตรวจสอบถังน้ำมันที่ต้องการแบบเรียลไทม์ออนไลน์.

1) Each tank is monitored by an independent sensing optical fiber, 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 เซ็นเซอร์อุณหภูมิใยแก้วนำแสง 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. มีการเชื่อมต่อและป้องกันด้วยสายเคเบิลออปติคัลการสื่อสารที่ติดตั้งอยู่ภายในรางผ่านกล่องประกบสายเคเบิลออปติกแบบกันน้ำ, และส่วนข้อศอกเชื่อมต่อกับท่อโลหะป้องกันการระเบิด.

5) เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิแบบไฟเบอร์ออปติกทั้งหมดที่ติดตั้งบนหลังคาลอยของถังน้ำมันแต่ละถังในบริเวณถังจะถูกนำออกผ่านเส้นใยนำแสงป้องกันไฟฟ้าสถิตย์ และรวมเข้ากับสายแสงสื่อสารเพื่อรวบรวมและส่งสัญญาณไปยังห้องตรวจสอบ. สายเคเบิลออปติกการสื่อสารถูกฝังโดยตรง, และข้อศอกเชื่อมต่อกับท่อโลหะป้องกันการระเบิด.

6) หลังจากที่สายเคเบิลสื่อสารแบบออปติกถูกส่งจากบริเวณถังไปยังห้องตรวจสอบ, 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, temperature rise warning, สัญญาณเตือนอุณหภูมิเกิน, การตรวจจับข้อผิดพลาด, 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, สถานะการเตือน, 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, และแต่ละโซนสามารถตั้งค่าการเตือนที่แตกต่างกันได้; สามารถทนต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรงได้, ต้านทานการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า, และไม่ก่อให้เกิดรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า. อายุการใช้งานที่มีประสิทธิภาพของสายออปติกการตรวจจับคือ 30 ปี, เอาชนะอัตราการเตือนที่ผิดพลาดสูงและความยากลำบากในการบำรุงรักษาของระบบวัดอุณหภูมิตะแกรงไฟเบอร์ออปติกแบบจุด. มีความสำคัญในการอ้างอิงสำหรับความปลอดภัยจากอัคคีภัยของพื้นที่ถังน้ำมันในอนาคต.

เซ็นเซอร์อุณหภูมิไฟเบอร์ออปติก, ระบบตรวจสอบอัจฉริยะ, จำหน่ายผู้ผลิตใยแก้วนำแสงในประเทศจีน