甲醇（油罐）罐區(qū)線型光纖光柵
感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)
1.公司簡介
我司利用航天技術(shù)主要生產(chǎn)光纖光柵、光纖光柵（DTS)等光電技術(shù)產(chǎn)品。主要產(chǎn)品：光纖光柵智能解調(diào)儀、光纖光柵（溫度、壓力、應(yīng)變、加速度等）傳感器、光纖光柵溫度監(jiān)測系統(tǒng)及無線測溫和熒光測溫。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電力開關(guān)柜及電纜溫度監(jiān)測、石化管道、油罐及儲(chǔ)罐泄漏監(jiān)測、高速公路隧道、地鐵的溫度火災(zāi)消防報(bào)警系統(tǒng)以及橋梁、大壩等大型結(jié)構(gòu)的健康在線監(jiān)測。
目前在光電子器件與集成、激光與太赫茲技術(shù)、能源光子學(xué)、生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)、信息存儲(chǔ)與光顯示、光電探測與輻射等功能實(shí)驗(yàn)室及1個(gè)光電公共測試平臺(tái)，開展立足光電前沿的基礎(chǔ)研究和滿足國家戰(zhàn)略需求的高技術(shù)研究。
2.概述
隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，出現(xiàn)大量的石油石化倉儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)犬a(chǎn)業(yè)。鑒于這些產(chǎn)業(yè)具有的火災(zāi)危險(xiǎn)性及對(duì)環(huán)境的危害性，安裝監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)具有重要的意義，其目的在于實(shí)時(shí)監(jiān)測和動(dòng)態(tài)反映各個(gè)監(jiān)測區(qū)域溫度參數(shù)，分析和判斷各監(jiān)測區(qū)域的安全狀態(tài)，對(duì)監(jiān)測點(diǎn)溫度參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測、記錄、分析并及時(shí)報(bào)警。
系統(tǒng)以安全可靠、技術(shù)*、經(jīng)濟(jì)合理、性能優(yōu)良、適應(yīng)各種惡劣環(huán)境為原則，滿足國家相關(guān)規(guī)范要求：
《工業(yè)自動(dòng)化儀表工程及驗(yàn)收規(guī)范》GBJ93-86
《自動(dòng)化儀表安裝工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》GB131-90
《石油化工企業(yè)生產(chǎn)裝置電信設(shè)計(jì)規(guī)范》SHJ28-90
《石油庫區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50074-2002
《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50116-2013
《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50100-92
《線型光纖感溫火災(zāi)探測器》 GB 16280-2014
《國家原油儲(chǔ)備庫設(shè)計(jì)規(guī)定》
《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》2009
3.光纖光柵測溫系統(tǒng)介紹
作為光纖傳感技術(shù)的代表產(chǎn)品，光纖光柵測溫系統(tǒng)有其自身的特點(diǎn)：
3.1技術(shù)說明
光柵的基本結(jié)構(gòu)為沿纖芯折射率周期性的調(diào)制（如圖1所示），所謂調(diào)制就是本來沿光纖軸線均勻分布的折射率產(chǎn)生大小起伏的變化。
圖1 光柵結(jié)構(gòu)示意圖
光纖的材料為石英，由芯層和包層組成。通過對(duì)芯層摻雜，使芯層折射率n1比包層折射率n2大，形成波導(dǎo)，光就可以在芯層中傳播。當(dāng)芯層折射率受到周期性調(diào)制后，即成為光柵。光柵會(huì)對(duì)入射的寬帶光進(jìn)行選擇性反射，反射一個(gè)中心波長與芯層折射率調(diào)制相位相匹配的窄帶光，刺中心波長為布喇格波長。
如果光柵處的溫度發(fā)生變化，由于熱脹冷縮，光柵條文周期也會(huì)跟隨溫度變化，光柵布喇格波長也就跟著變化。這樣通過檢測光柵反射光的波長變化，就可以知道光柵出的溫度變化。
實(shí)際光纖光柵分布式傳感系統(tǒng)基本原理如圖2所示。
一根光纖上串接的多個(gè)光柵（各具有不同的光柵常數(shù)），寬帶光源所發(fā)射的寬帶光經(jīng)Y型分路器通過所有的光柵，每個(gè)光柵反射不同中心波長的光，反射光經(jīng)Y型分路器的另一端口耦合進(jìn)光纖光柵感溫探測信號(hào)處理器，通過光纖光柵感溫探測信號(hào)處理器探測反射光的波長及變化，就可以得到解調(diào)數(shù)據(jù)，在經(jīng)過處理，就得到對(duì)應(yīng)各個(gè)光柵處環(huán)境的實(shí)際溫度。
3.2產(chǎn)品技術(shù)優(yōu)勢
與傳統(tǒng)傳感器相比較，具有許多天然的優(yōu)勢，主要包括：
3.2.1、采用光纖光柵感知溫度和位置信息進(jìn)行信號(hào)檢測、信號(hào)傳輸，實(shí)現(xiàn)無電檢測，本質(zhì)安全防爆；
3.2.2、使用*的光纖光柵作為測量單元，技術(shù)*，測量精度高；
3.2.3、光纜及光柵*工作溫度范圍達(dá)-40℃到150℃，瞬時(shí)可達(dá)200℃，應(yīng)用范圍廣；
3.2.4、采用分布式測量方式。測量點(diǎn)多，方式靈活；
3.2.5、通過系統(tǒng)硬件對(duì)溫度信息解調(diào)；
3.2.6、MAX溫度點(diǎn)定位至每一個(gè)探測器；
3.2.7、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，安裝簡單，維護(hù)方便；
3.2.8、通過軟件，可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定不同的預(yù)警值、火警值；
3.3光纖光柵主機(jī)性能指標(biāo)說明
系統(tǒng)具有以下技術(shù)參數(shù)：
3.3.1、測溫范圍：-40℃—+150℃
3.3.2、測溫精度：±0.5℃
3.3.3、環(huán)境溫度：-40℃—+60℃
3.3.4、溫度分辨率：0.1℃
3.3.5、火災(zāi)報(bào)警信號(hào)輸出端子：預(yù)報(bào)警、報(bào)警、4－20mA信號(hào)
3.3.6、外接信號(hào)通訊協(xié)議：RS232/485，以太網(wǎng)
3.3.7、光纖信號(hào)大傳輸距離：≤40km
3.3.8、響應(yīng)時(shí)間：<1s
3.3.9、測量光纜通道數(shù)：大128通道
系統(tǒng)具有以下功能：
3.3.10可實(shí)時(shí)監(jiān)測運(yùn)行狀況，并對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行報(bào)警
3.3.11、定溫報(bào)警溫度設(shè)置：在測溫范圍內(nèi)可任意設(shè)置
3.3.12、報(bào)警級(jí)別設(shè)定：預(yù)警、火警2級(jí)報(bào)警
后面板示意圖如下圖所示：
（注：報(bào)警繼電器輸出端共四組輸出（面對(duì)后面板從左向右數(shù)，兩位輸出端子為一組），具體：1組對(duì)應(yīng)示警輸出，2組對(duì)應(yīng)預(yù)警輸出，3組4組是報(bào)警輸出。）
3.4光柵感溫傳感器技術(shù)指標(biāo)
3.5現(xiàn)場安裝
3.5.1赤峰博元公司現(xiàn)場有3臺(tái)儲(chǔ)罐容量為5000m³甲醇罐和中間罐區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(圖4),據(jù)《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50116-2013設(shè)計(jì)規(guī)范，要求罐區(qū)宜采用線型光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)，主要用于監(jiān)測罐區(qū)火災(zāi)，根據(jù)博元公司提供的罐區(qū)資料，我們將光纖光柵傳感器布設(shè)在拱頂?shù)南虏坷@行一周，并對(duì)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測，比如呼吸閥等其它重點(diǎn)部位，然后通過旋梯、穿線管和線槽將8芯光纖引入控制室，連接光柵測溫主機(jī)。傳感器的用磁鐵和騎馬卡進(jìn)行固定，下圖是現(xiàn)場安裝參考圖：
3.5.2赤峰博元3臺(tái)甲醇罐區(qū)的其中2臺(tái)有保溫材料，我們采用耐高溫膠粘貼傳感器卡子，在用卡子固定傳感器。
4. 儲(chǔ)油罐安全監(jiān)測
4.1線型光纖感溫探測器罐區(qū)安全監(jiān)測的意義
油品庫區(qū)是儲(chǔ)存、輸轉(zhuǎn)和供應(yīng)石油及石油產(chǎn)品的專業(yè)性倉庫，是協(xié)調(diào)原油生產(chǎn)和加工、成品油運(yùn)輸及供應(yīng)的紐帶。在油庫生產(chǎn)過程中，由于存在大量的易燃、易爆以及易腐蝕、有毒、易流失等不安全因素，危險(xiǎn)性大。一旦發(fā)生事故，將可能造成人員傷亡和油料物資的大量損失，在石油、化工領(lǐng)域，溫度是一個(gè)非常重要的參數(shù)。通過溫度的精確測量，可以探測儲(chǔ)油罐的過熱點(diǎn)以及石油化工環(huán)境的火災(zāi)探測。傳統(tǒng)的電傳感器為點(diǎn)式測量，存在不能精確定位，不能提前預(yù)報(bào)泄漏隱患，誤報(bào)率高等缺點(diǎn)；同時(shí)自身以電為載體會(huì)產(chǎn)生熱量，存在火災(zāi)隱患。光纖光柵傳感器用光纖傳感和傳輸信號(hào)，實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，可以提前預(yù)報(bào)隱患；由于光纖本身不帶電，不受各種電磁干擾，自身也不會(huì)產(chǎn)生火災(zāi)。
油料具有易燃易爆、易揮發(fā)和流動(dòng)性等特點(diǎn)，如果管理不善，就可能發(fā)生燃燒或爆炸事故，給國家和人民的生命財(cái)產(chǎn)造成損失。因此，在油庫安全管理工作中，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除油庫安全工作中的不安全因素，加強(qiáng)油庫安全管理，杜絕各類事故的發(fā)生，光纖光柵測溫預(yù)警系統(tǒng)在油庫的安全管理中應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
儲(chǔ)油罐安全監(jiān)測主要內(nèi)容有：
儲(chǔ)罐線型光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)
l 外浮頂罐火災(zāi)探測
l 內(nèi)浮頂罐火災(zāi)探測
l 拱頂罐火災(zāi)探測
l 球罐火災(zāi)探測
儲(chǔ)罐光纖光柵溫度監(jiān)測系統(tǒng)
l 儲(chǔ)油罐罐體溫度監(jiān)測
4.2儲(chǔ)罐光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)
光纖光柵溫度監(jiān)測系統(tǒng)，提供了幾近*的探測性能。相比其他探測手段，這一新興的線型溫度監(jiān)測手段正逐漸為各個(gè)領(lǐng)域的用戶廣為接受，石化行業(yè)消防監(jiān)測由于其易燃易爆的環(huán)境特點(diǎn)就更為適用。
儲(chǔ)罐線型光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)系統(tǒng)功能
迅速準(zhǔn)確判斷火情的位置，*地提高儲(chǔ)罐區(qū)安全運(yùn)營的可靠性及技術(shù)管理水平。
對(duì)探測光纜所在的區(qū)域進(jìn)行不間斷溫度巡檢，實(shí)時(shí)監(jiān)測現(xiàn)場環(huán)境溫度。
實(shí)現(xiàn)差溫、定溫報(bào)警，報(bào)警參數(shù)支持人工設(shè)定，輸出繼電器報(bào)警信號(hào)和報(bào)警定位信息。
出現(xiàn)故障點(diǎn)時(shí)，及時(shí)判斷故障位置，輸出報(bào)警定位信息。
當(dāng)某監(jiān)測點(diǎn)出現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)可輸出報(bào)警信號(hào)聯(lián)動(dòng)消防火災(zāi)報(bào)警控制器，由火災(zāi)控制器來控制噴水降溫裝置及視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
系統(tǒng)出現(xiàn)故障點(diǎn)時(shí)，可手動(dòng)屏蔽該故障點(diǎn)報(bào)警，記錄歷史數(shù)據(jù)并可記錄當(dāng)時(shí)操作人員信息。
系統(tǒng)會(huì)根據(jù)溫度上升速度的快慢程度，給出不同的報(bào)警信號(hào)，根據(jù)報(bào)警溫度不同，采用不同顏色顯示。
系統(tǒng)軟件界面上顯示各儲(chǔ)罐MAX點(diǎn)溫度并指示其具體位置。
