分布式光纤测温系统在油气领域的应用.doc

1、分布式光纤测温系统在油气领域的应用摘 要：石油石化是国民经济的重点领域，所涉及的储油罐体及输油管线是存储及运输石油的重要载体。油料需要被加热到一定温度才能满足运输要求，加热过程中，油罐底部往往已达到油料输送温度的要求，油罐上部的油料还处于粘稠及凝固状态，在油料加热不均匀状态下，输油过程中会发生输油管线的堵塞，油料挂壁，对安全生产造成巨大的安全隐患。 本文介绍了一种基于分布式光纤传感原理的石油石化罐体及输油管线在线监测系统。通过测温主机对输油管道、储油罐、阀门等进行温度监测，同时对输油管线的凝结、渗漏进行监测。可以及时发现渗漏，迅速采取措施，从而大大减少生产事故发生，减少损失，具有明显的经济效益

2、和社会效益。 关键词：石油石化 储油罐体 输油管道 分布式光纤测温 随着我国石油工业的发展，原油、成品油储量的增加，国内大型油库、油罐区越来越多。这些石油和石化行业中大型的储油罐和储气罐往往大量集中布置，一旦发生事故将造成巨大的人员和财产损失。温度作为反映油罐区状态的重要参数，可以说直接关系到人民生命财产的安全。由于油罐数量较多，需控制的设备、阀门数量较多，操作时间长，且流程复杂，原始的手动操作极易发生误操作，油罐区的安全难以保证。因此人们需要一种性价比高、使用方便且测量准确的温度监测系统。随着传感技术的进步，计算机网络应用的广泛普及，油罐区自动温度监控系统的运用也成为现代化生产的必然结果。

3、火灾事故大部分是由于温度过高引起的，油罐区是重大工业危险源，大型储油罐温度过高会引起油品挥发、火灾、甚至爆炸，将会造成重大人员伤亡和财产损失。分布式光纤感温火灾监测系统能够起到一般在火灾未发生时进行温度检测，发出预警，使现场操作人员具有充分的时间采取相应的措施，避免发生事故或引起火灾尤为重要，同时也能有效提升企业安全管理自动化水平。 一、系统原理 分布式光纤传感系统（以下简称“DTS” ）工作依据是光时域反射1原理（OTDR）和光纤的背向拉曼散射（RAMAN SCATFORING2）温度效应。该系统利用先进的 OTDR 技术进行定位，利用拉曼散射3效应进行测温。当光源向光纤注入光脉冲4后，会产

4、生拉曼自发拉曼散射光，自发拉曼散射光包括斯托克斯5光和反斯托克斯光，其中部分自发拉曼散射光会沿光纤反射6回来，这部分自发拉曼散射光与温度有着密切的关系，经算法分析得出光纤测量温度。 二、系统主要功能 可根据用户现场实际组件式7构图，直观显示监测对象，支持多屏多站分布式8-10构图。 可对罐体、管道、阀门的历史温度数据进行统计查询及数据分析 可设置多种类型的报警规则，防凝低温11报警、防爆高温报警、节能报警、防护安全报警。 支持对报警数据进行处理，并可对报警历史进行查询。 对（罐体、管道、阀门）历史温度数据进行统计，并以 EXCEL 格式输出。 支持多台测温主机组网12监控，便于集中管理。 三、

5、油罐光缆敷设 在油气领域，以油罐为例，合理的线路铺设能够准确、完整、实时的测量油罐的罐体13，14温度，对火灾及温度变化能够做到有效监控。在工程中。 按照上图所示敷设方式，使用 DTS 单个或多个通道传感光缆铺设至油罐表面，通过网络构图15的方式实现对罐体表面温度的分布式测量。DTS 主机放置在消防控制室，同时原始温度数据可以在本机或远程提取与查看。DTS 主机通过多种输出方式将所探测的油罐温度信号反馈给油罐控制中心，油罐上的探测光缆可以进行分区，分别设置报警温度。 根据油罐的大小和油罐间的间距可以选择单通道16或多通道，每个通道将若干个油罐串联在一起同时监测，可根据油罐的大小及分布，选用不同

6、探测距离及通道的 DTS 设备。 光缆固定夹具安装说明 1.使用“Z”型固定夹具固定探测光缆，固定夹具17的上沿压紧光缆，下沿开孔套入进 M10 螺栓内，再使用 M10 螺母压紧 2.固定夹具材质使用 1.2mm 不锈钢板 另外，光缆敷设应当注意以下几点 光缆的敷设要符合设计和规范要求，不得强拉硬拽，不得打硬弯。光缆敷设后要对光缆头做保护。 光缆的敷设必须现场勘察清楚，对敷设长度进行实际测量，编制敷设表，确定敷设顺序，应根据现场光缆分布情况和敷设表，按先远后近，先集中后分散的原则，安排敷设顺序。 光缆敷设前应检查其型号、规格、长度是否符合设计要求，外观是否良好，其保护层不得有破损。 施工前必须

7、办理相关的作业票，光缆、敷设时，须有专人统一指挥。敷设完毕应及时加盖好盖板，回添开挖的地沟，清理工作现场，避免造机械损伤和烧伤。 四、结语 分布式光纤测温系统是一种实时测量空间温度场的传感系统，在系统中光纤既是传输媒体也是传感媒体。具有防爆、抗腐蚀、抗电磁干扰18、实时快速测温并准确定位，系统具有自检功能（包括：仪器故障、光纤断裂） ，是集光机电、计算机一体化最先进的火灾报警监测系统。 分布式光纤感温火灾监测系统在油罐上的应用，能很好的预防油罐温度升高可能造成的火灾隐患，使监控人员能实时监控温度变化，有时间处理存在的隐患，能最大限度的减少火灾的发生。是继 FBG 点式油罐温度监测向连续无缝隙温

8、度检测方向发展的又一技术突破。 参考文献 1江毅. 高级光纤传感技术M. 北京：科学出版社，2009.2. （2） Ahangrani M.Gogolla T. Spontaneous Raman scattering in optical fibers with modulated temperature remote sensing J. Journal of Light wave Technology， 1999， 17（8）：1379-1391 . 3罗小强， 冯捷顺. 广州港新港码头 10KV 供配电系统保护定制征订探讨J. 港口科技（港口电气）. 2011， 5：31-33. 4丁

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