Hệ thống đo nhiệt độ cáp quang phân tán được áp dụng như thế nào trong thiết bị điện ngầm trong mỏ than-INNO

Hệ thống đo nhiệt độ sợi quang phân tán là một công nghệ mới dần được phát triển trong những năm gần đây để đo trường nhiệt độ không gian theo thời gian thực. Nó có thể liên tục theo dõi nhiệt độ của nhiều điểm khác nhau trong phạm vi hơn mười km dọc theo cáp quang, với hàng chục ngàn điểm thu thập nhiệt độ, độ chính xác định vị lên tới 1m, độ chính xác đo nhiệt độ của ± 1 oC, và phạm vi đo nhiệt độ của -20 oC đến +150oC. Nó rất phù hợp cho quy mô lớn, môi trường khắc nghiệt, và nhiều điểm giám sát nhiệt độ trong hệ thống cung cấp điện ngầm mỏ than. Các phương pháp giám sát nhiệt độ thường được sử dụng cho thiết bị điện mỏ than bao gồm: kiểm tra súng cảm ứng hồng ngoại nhân tạo, hệ thống đo nhiệt độ nhiệt điện trở, và hệ thống đo nhiệt độ cặp nhiệt điện. Các phương pháp đo nhiệt độ truyền thống có nhược điểm như không có khả năng giám sát theo thời gian thực, ổn định kém, cách nhiệt kém, môi trường tại chỗ nguy hiểm, nhiễu điện từ cao, suy hao truyền tải cao khi sử dụng tín hiệu analog, và độ chính xác đo nhiệt độ thấp. Giải đáp nguyên nhân, đặc điểm cơ bản gây ra sự cố cháy điện mỏ than, phát triển độc lập cáp quang phân tán công nghệ đo nhiệt độ giúp giám sát và cảnh báo toàn diện nhiệt độ của hệ thống cấp điện ngầm. Ngay cả đối với một số tải quan trọng không phải loại I, có thể cung cấp sơ đồ điều khiển phản hồi của khóa tắt nguồn trước khi biên độ gia nhiệt đạt đến điểm đánh lửa.

Nguyên tắc của Hệ thống đo nhiệt độ sợi quang phân tán
Đo nhiệt độ sợi quang phân tán đề cập đến hệ thống giám sát nhiệt độ sử dụng toàn diện hiệu ứng tán xạ Raman (Raman) sợi quang và công nghệ đo phản xạ miền thời gian quang học (OTDR) để có được thông tin phân bố nhiệt độ không gian. Một số đại lượng vật lý trong đời sống, chẳng hạn như nhiệt độ, áp lực , và căng thẳng, có thể ảnh hưởng đến sợi thủy tinh và làm thay đổi cục bộ các đặc tính truyền dẫn quang trong sợi quang. Do sự suy giảm ánh sáng trong sợi thủy tinh thạch anh do tán xạ, vị trí của các tác động vật lý bên ngoài có thể được xác định, chế tạo sợi quang phù hợp cho cảm biến tuyến tính. Hiệu ứng nhiệt gây ra dao động mạng trong chất rắn thạch anh sợi quang. Khi ánh sáng chiếu vào các dao động phân tử bị kích thích bởi nhiệt này, Tán xạ ánh sáng xảy ra khi có sự tương tác giữa electron của hạt ánh sáng và phân tử tinh thể, còn được gọi là tán xạ Raman. Không giống như ánh sáng tới, độ dịch chuyển quang phổ của ánh sáng tán xạ này tương đương với tần số cộng hưởng của dao động mạng. Ánh sáng tán xạ trở lại từ sợi quang chứa ba quang phổ khác nhau: Ánh sáng tán xạ Rayleigh, ánh sáng Stokes, và đèn chống Stokes. Dải ánh sáng phản Stokes có sự phụ thuộc nhiệt độ mạnh, trong khi ánh sáng Stokes gần như không phụ thuộc vào nhiệt độ. Cường độ ánh sáng phản Stokes trong sợi quang thay đổi do tác dụng của nhiệt độ bên ngoài. Tỷ lệ giữa cường độ ánh sáng phản Stokes và cường độ ánh sáng Stokes có thể được sử dụng để hiệu chỉnh nhiệt độ, và nguyên tắc này có thể được sử dụng để đạt được phép đo phân tán của trường nhiệt độ tại các điểm khác nhau dọc theo sợi quang.

Nguyên lý công nghệ đo phản xạ miền thời gian quang học (OTDR) là phát ra các xung ánh sáng tới sợi được kiểm tra, tạo hiệu ứng tán xạ Raman, và ánh sáng tán xạ ngược được hình thành được truyền trở lại đầu sợi quang (tức là. đầu phun của xung ánh sáng). Vì mỗi ánh sáng tán xạ ngược tương ứng với một điểm tán xạ trên sợi quang, vị trí của điểm tán xạ trên sợi có thể được xác định dựa trên thời gian lan truyền của nó.

Đo nhiệt độ mỏ than

Trong những năm gần đây, số lượng thiết bị cơ khí và điện được sử dụng trong các mỏ than ở Trung Quốc tăng dần, và hệ thống cung cấp điện ngày càng trở nên phức tạp, với những hàng dài, nhiều chi nhánh, cấp điện áp cao, nhiều đơn vị thiết bị, và công suất cao. Thực tế có nhiều nút như công tắc và hộp nối dọc theo đường dây đã mang đến nguy cơ cháy nổ lớn hơn cho hệ thống cấp điện mỏ than. Trong thực tế sản xuất mỏ than, nhiều loại cáp được đặt cố định có tuổi thọ dài, cách nhiệt lão hóa, mối nối cáp tiếp xúc kém, và thiếu sự kiểm tra hiệu quả và bảo trì kịp thời, dễ gây rò rỉ điện và cháy nổ; Ngoài ra, tiếp xúc kém của các tiếp điểm bên trong công tắc điện áp cao hoặc buồng hộp nối cũng có thể dễ dàng gây cháy hồ quang., quá nhiệt của các bộ phận bên trong của thiết bị, và cháy điện. Trên đây là những nguyên nhân chính gây cháy điện mỏ than. Các vụ tai nạn cháy nổ lớn do cháy cáp ngầm hoặc thiết bị đóng cắt điện áp cao, hạ thế trong các mỏ than đe dọa nghiêm trọng đến an toàn của các mỏ than.

Hệ thống đo nhiệt độ cáp quang phân tán đã thiết kế sơ đồ lắp đặt cáp quang tương ứng cho một số đối tượng đo nhiệt độ khác nhau dưới lòng đất.

Các mối nối cáp để đặt cáp quang dưới lòng đất trong mỏ than là điểm yếu trong kết nối cáp và dễ bị đoản mạch, Sự rò rỉ, và quá nóng. Để đáp ứng việc sản xuất thủ công các mối nối cáp tương đối thô, phương pháp cuộn dây vòng đôi cáp quang cảm biến nhiệt độ được sử dụng để cố định nó ở các đầu nối và khớp cáp, có thể làm cho nó liên lạc đầy đủ và chặt chẽ, và theo dõi nhiệt độ của toàn bộ mối nối cáp một cách dày đặc và nhạy hơn.

Có các giải pháp tương ứng cho việc bố trí các sợi quang đo nhiệt độ trong các mối nối cáp, lắp đặt cáp quang dò tìm trong khay cáp, và bố trí các sợi quang đo nhiệt độ trong khay cáp.
Trong quá trình lắp đặt thực tế các loại cáp ngầm ở mỏ than, nhằm đạt được yêu cầu thẩm mỹ và chuẩn mực, Máng cáp thường được sử dụng để lắp đặt kèm theo. Điều này gây bất tiện lớn cho việc tản nhiệt của cáp và đo nhiệt độ thủ công.. Căn cứ vào đặc điểm của đối tượng giám sát đó, việc lắp đặt cáp quang áp dụng phương pháp đặt đường cong hình chữ S, và nhiệt độ của cáp trong cầu có thể được kiểm soát theo thời gian thực.
Phương pháp giám sát nhiệt độ đối với cáp treo bằng móc cáp
Các loại cáp trong mỏ than hầm lò thường được treo thành hàng qua móc cáp. vào lúc này, mỗi sợi cáp được gắn chặt vào một sợi cáp quang, và áp dụng phương pháp bố trí cáp quang đo nhiệt độ để treo cáp theo hàng mỏ than dưới lòng đất

Giám sát trực tuyến nhiệt độ tiếp điểm tĩnh và thanh cái trong thiết bị đóng cắt điện áp cao

Thiết bị chuyển mạch điện áp cao, lỗ mở cao chống cháy nổ dưới lòng đất, máy biến áp di động, công tắc kết hợp, bộ biến tần, và các thiết bị điện loại hộp khác trong các trạm biến áp bề mặt mỏ than khác nhau có thể được lắp đặt bằng phương pháp cố định và quấn sợi quang, tập trung vào việc giám sát các điểm nguy hiểm cụ thể,
Sau khi ứng dụng hệ thống đo nhiệt độ cáp quang tại các mỏ than, tổng cộng 6314 Các điểm quan trắc nhiệt độ được bố trí dọc các loại cáp cao, hạ thế có chiều dài khoảng 57260m trong phạm vi hầm ngầm dài 15,7km.. Sự phân bố rộng rãi của các điểm đo, lượng lớn thông tin giám sát, và khoảng cách truyền dài vượt xa tầm với của các phương pháp đo nhiệt độ truyền thống. Ngoài ra, hệ thống đo nhiệt độ sợi quang có độ an toàn nội tại tuyệt vời, chống ăn mòn, điện trở cao, và khả năng chống nhiễu điện từ, và có thể tự động phát hiện vị trí chính xác của các điểm đứt cáp quang, cung cấp sự thuận tiện cho việc sửa chữa hệ thống nhanh chóng.

Phương pháp bố trí sợi quang đo nhiệt độ bên trong thiết bị đóng cắt cao áp
Về mặt an toàn và lợi ích kinh tế, hệ thống đo nhiệt độ sợi quang giải quyết hiệu quả những mối nguy hiểm tiềm ẩn rất lớn do các thợ điện mỏ than truyền thống gây ra do các yếu tố như khối lượng công việc nặng nề, sơ suất, và thiếu tinh thần trách nhiệm, chẳng hạn như kiểm tra thủ công không đầy đủ và phát hiện kịp thời các nguy cơ hỏa hoạn (thường chỉ được phát hiện khi có khói bốc ra), tiết kiệm đáng kể chi phí lao động cho các mỏ than và nâng cao độ an toàn, tin cậy của hệ thống cung cấp điện ngầm.