Як використовувати волоконно-оптичну систему вимірювання температури для резервуарів для зберігання нафти в нафтових резервуарах нафтової та нафтохімічної промисловості-INNO

Більшість нещасних випадків з пожежами викликані високими температурами. У нафтовій і нафтохімічній промисловості, зони нафтових резервуарів є головною промисловою небезпекою. Високі температури у великих резервуарах для зберігання нафти можуть призвести до випаровування нафти, Пожежі, і навіть вибухи, спричинивши значні людські жертви та матеріальні збитки. В даний час, Дані про тривогу зазвичай використовуваних автоматичних систем сигналізації про пожежу в масляних резервуарах надходять із системи вимірювання температури TBG на волоконно-волоконній гратці Брегга. Цей тип датчика може виконувати лише розсіяне вимірювання. Одночасно, під час встановлення, необхідно просвердлити отвори та приварити стінку масляного бака або безпосередньо ввести її в бак для вимірювання температури рідин і газів, що незручно як для раннього будівництва, так і для подальшого обслуговування. На цій основі, в розподілене волоконно-оптичне Система вимірювання температури DTS може бути застосована для контролю температури під час тліючого вогню (утворення невеликої кількості диму та тепла), видавати попередження, і дайте операторам на місці достатньо часу для вжиття відповідних заходів, щоб уникнути аварій або пожеж. Одночасно, це може ефективно підвищити рівень автоматизації управління безпекою підприємства.

Принцип розподіленої волоконно-оптичної системи вимірювання температури

Основна робоча основа в розподілена волоконно-оптична система вимірювання температури є принцип оптичного рефлектометра у часовій області (ОТДР) і температурний ефект зворотного комбінаційного розсіювання в оптичних волокнах.

Принцип OTDR в основному використовується для оптоволоконного позиціонування, що може досягти просторово розподіленого розташування температурного поля всередині масляного бака, визначити втрати різних частин оптоволокна (включаючи пошкоджені точки), і знайдіть точки вимірювання температури.

Ефект зворотного комбінаційного розсіювання стосується явища, коли лазерне джерело в головному процесорі вводить імпульсний сигнал із довжиною хвилі 905 нм у волокно, хоча швидкість поширення світла велика, він все ще має певний ступінь ослаблення. Частина розсіяного світла буде поширюватися в протилежному напрямку падаючого світла, і сигнал Рамана, що міститься в розсіяному світлі, несе інформацію про температурне поле. Цей сигнал обробляється за допомогою цифрової системи обробки сигналів (DSP) щоб надати інформацію про розподіл температурного поля резервуара для зберігання та вивести карту розподілу температури по всьому волокну.

Проектування розподіленої волоконно-оптичної системи вимірювання температури

Розподілена волоконно-оптична система вимірювання температури повинна забезпечувати наступні три пункти: він може забезпечити раннє виявлення небезпеки пожежі масляного бака; Може чітко вказати пожежонебезпечні місця; Надіслати інформацію про пожежу в систему керування пожежною сигналізацією, активувати систему аварійного контролю, наприклад закриття аварійного запірного клапана, відрізання нафтопроводів, та інші невідкладні операції.

Компоновка обладнання повинна поєднуватися з конструктивними характеристиками масляного резервуару, з урахуванням комплексного покриття та зручного монтажу. Вся система управління розділена на автоматичне керування та ручне керування відповідно до вимог системи керування пожежною сигналізацією, а ручне керування має пріоритет. Автоматичне керування: Як тільки значення температури виміряного масляного бака перевищує стандартну встановлену температуру сигналізації, розподілений волоконно-оптична система контролю температури надсилає дані пожежної тривоги в режимі реального часу на хост пожежної сигналізації. Хост сигналізації отримує сигнал моніторингу дії реле та підтверджує його як пожежну тривогу через систему логічного оцінювання. Ручне управління: коли людина виявила пожежу, а система сигналізації не була запущена, він може натиснути кнопку аварійної ручної тривоги. Приймач пожежної сигналізації приймає сигнал тривоги кнопки, система підтверджує, що це пожежа, і негайно входить до програми протипожежної обробки. Потім хост сигналізації надішле звуковий і візуальний сигнал пожежної тривоги у відповідні зони та відобразить його. Одночасно, він з’єднає відповідну систему пожежних гідрантів, автоматична система розпилення піни, Тощо., та передати сигнал тривоги в офіс управління нафтобази, щоб своєчасно організувати евакуацію персоналу та аварійно-рятувальні роботи.

Вся система моніторингу складається з блоку управління DTS, оптичні кабелі датчиків температури, і волоконно-оптичні з'єднувачі, які можуть бути пов'язані з іншими системами для формування системи керування пожежною сигналізацією,

Блок управління DTS

Блок керування DTS налагоджується та програмується авторизованим персоналом у середовищі людино-машинного інтерфейсу через станцію інженера. Довжину зони та точки сигналізації можна встановити відповідно до потреб, і температурна траєкторія оптичного кабелю може відображатися в реальному часі на ПК. Сигнал тривоги можна виділити, в тому числі визначення фактичного місця пошкодження точки оптичного кабелю. Налаштування області та положення точки тривоги також можна змінити за потреби. Одночасно, вся система вимірювання температури може бути з'єднана з іншими системами управління через релейні виходи та виконувати логічні оцінки. У програмах протипожежного захисту, його можна підключити до хосту управління пожежною сигналізацією для подачі сигналів звукової та світлової сигналізації, з точним і повним вихідним сигналом; Блок керування DTS може безпосередньо виводити сигнали на різні цифрові пристрої відображення, наприклад проектори центральної диспетчерської, відображає, Тощо., і може встановити дозволи на обмін інформацією на основі рівня спільного доступу.

Оптичний кабель датчика температури

Волоконно-оптичний кабель із датчиком температури є зовнішнім пристроєм усієї системи, безпосередньо пов’язані з результатами оцінки блоку керування DTS. Його можна встановити на зовнішній стінці масляного бака. Логічне оцінювання виявлення тривоги для кожної зони може використовувати будь-яку комбінацію трьох методів: максимальна температура в зоні (постійна температура), швидкість підвищення температури в зоні (перепад температури), і різниця між максимальною температурою в зоні і середньою температурою в зоні (рівномірність зонної температури) для забезпечення ранньої та надійної сигналізації та запобігання тлінню. Одночасно, враховуючи, що розташування масляних резервуарів часто знаходиться в суворих умовах, Оптичні кабелі датчика температури повинні мати хороші характеристики, такі як захист від кусання, сейсмостійкість, Корозійна стійкість, Тощо. Оптичні кабелі повинні мати міцну оболонку (ПВХ вогнезахисний матеріал), які можуть забезпечити хороші захисні характеристики. Одночасно, вони також повинні забезпечувати хорошу теплопровідність, щоб гарантувати швидке виявлення пожежі. Найдовша відстань виявлення для одного каналу становить 30 км, і кількість каналів можна розширити 16. Точність позиціонування може досягати ± 0,5 м. Найшвидший час відгуку для одного каналу становить 3,5 с, а час попереднього нагрівання при запуску використовується миттєво.

Загасання оптичного кабелю всієї системи не повинно перевищувати стандартів блоку керування DTS. Максимальний коефіцієнт загасання на 2-кілометровому оптичному волокні не повинен перевищувати 10 дБ, кожна розподільна коробка не повинна перевищувати 0,4 дБ, і кожне сплавлення не повинно перевищувати 0,2 дБ.

Волоконно-оптичні сполучні пристрої

Оптоволоконний сполучний пристрій служить концентратором для підключення оптичного кабелю датчика температури до блоку керування DTS. Кінцеве волокно та оптичний кабель виявлення з’єднані через точки злиття оптоволокна, які розташовані в оптоволоконній коробці з’єднання поруч із блоком керування DTS.

Розподілена волоконно-оптична система виявлення пожежі

Відповідно до проектних вимог, є всього 4 зовнішні резервуари для сирої нафти з плаваючим дахом і 5 внутрішні резервуари з плаваючим дахом у масляному баку, які оснащені оптоволоконними системами пожежної сигналізації. Встановіть волоконно-оптичний температурний пожежний сповіщувач на ущільнювальне кільце плаваючої пластини резервуара з плаваючим дахом, і додайте подвійну довжину вертикального укладання. Необхідний оптичний кабель виявлення для намотування масляного бака становить приблизно 196 м. На підставі наведених даних розрах, беручи 1.15 разів ефективне резервування, необхідний оптичний кабель для накопичувального резервуару становить 2028 м.

На основі характеристик розподілу масляних резервуарів і конкретних вимог до моніторингу температури, цей проект приймає a “один танк, одна машина” режим для проектування. Одночасно, для підвищення стабільності системи, використовується режим гарячого очікування двох машин, який може автоматично перемикатися в разі збою системи. Всього 9 Оптоволоконні розподілені системи моніторингу температури використовуються для моніторингу необхідних нафтових резервуарів у режимі реального часу онлайн.

1) Кожен резервуар контролюється незалежним оптичним волокном, який встановлюється на плаваючу пластину бака і на зовнішній край вторинного ущільнювального кільця.

2) Антистатичне оптичне волокно, виведене волоконно-оптичний датчик температури встановлений на плаваючій плиті всередині резервуара, захищений прокладкою всередині резервуара вибухобезпечного металевого шланга діаметром DN25. Верхній кінець вибухозахищеного металорукава закріплений на фланці колодязя у верхній частині резервуара., а нижній кінець металевого шланга закріплений на плаваючій пластині всередині бака. Спосіб кріплення - безгаряча робота, а вибухозахищений металорукав еквіпотенціально з'єднаний з корпусом бака.

3) Враховуючи зміни водотоннажності у верхній частині резервуара з плаваючим дахом, щоб запобігти несправності антистатичного оптичного волокна, що проходить через вибухозахищені металеві шланги, через перетягування, зарезервована довжина не повинна бути менше 0.5 помножити на висоту зовнішньої стінки резервуара, і дисковий оптоволоконний пристрій слід використовувати для керування антистатичним оптичним волокном у певній зоні розташування.

4) Антистатичне оптичне волокно, виведене волоконно-оптичним датчиком температури, встановленим на плаваючій пластині всередині резервуара, протягується через вибухозахищену оцинковану трубу діаметром DN25 на зовнішній частині резервуару та ведеться вздовж ескалатора або стінки резервуара до існуючого наземного каналу.. Він з’єднаний і захищений за допомогою оптичного кабелю зв’язку, встановленого всередині каналу через водонепроникну з’єднувальну коробку оптичного кабелю., а ліктьова частина з'єднана з вибухобезпечним металевим шлангом.

5) Усі волоконно-оптичні датчики температури, встановлені на плаваючому даху кожного нафтового резервуару в зоні резервуара, виводяться через антистатичні оптичні волокна та з’єднані з оптичними кабелями зв’язку для збору сигналу та передачі в кімнату моніторингу. Оптичний кабель зв'язку прокладається безпосередньо в землю, а коліно з'єднане з вибухобезпечним металевим шлангом.

6) Після зв'язку оптичний кабель передається від зони резервуару до кімнати спостереження, він підключений до інтерфейсу каналу виявлення, що відповідає хосту DTS, через волоконно-оптичний хвіст на короткій відстані зі стандартним волоконно-оптичним роз’ємом, який є оптоволоконною перемичкою.

7) Дев'ять 2-канальних DTS розподілених волоконно-оптичних вузлів вимірювання температури були розміщені в кімнаті моніторингу для отримання сигналу температури, попередження про підвищення температури, сигналізація про перевищення температури, виявлення несправностей, та операції управління інформацією для волоконно-оптичних датчиків температури, встановлених на ділянці масляного резервуару. Їх можна підключити до системи керування пожежною сигналізацією через інтерфейс сигналізації перемикача, щоб отримати пожежну сигналізацію та відобразити її в кімнаті пожежної охорони. Поточне значення температури, стан тривоги, та історичну температурну криву всіх температурних точок накопичувального резервуару можна візуально відобразити в кімнаті керування приладами через електронну карту конфігураційного програмного забезпечення. Зовнішня звукова та світлова сигналізація також може подавати сигнали тривоги в приладовій кімнаті.

Розподілена волоконно-оптична система вимірювання температури може визначати значення температури в кожній точці волоконно-оптичного кабелю в режимі реального часу онлайн, і може визначити тенденцію поширення вогню; Можна встановити кілька методів сигналізації, наприклад різницю температур і швидкість підвищення температури, і багаторівневі попередження можуть бути встановлені для досягнення раннього попередження до виникнення пожежі; Зони тривоги можна встановлювати довільно відповідно до змін умов на місці, і кожна зона може встановити різні значення тривоги; Він може витримувати суворі умови, протистояти електромагнітним перешкодам, і не створює електромагнітного випромінювання. Ефективний термін служби оптичного кабелю виявлення становить 30 Років, подолання високої частоти помилкових тривог і труднощів обслуговування системи вимірювання температури з волоконно-оптичної решітки точкового типу. Має еталонне значення для пожежної безпеки майбутніх нафтобаз.