甲醇（油罐）罐區線型光纖光柵

感溫火災探測系統

1.公司簡介

我司利用航天技術主要生產光纖光柵、光纖光柵（DTS)等光電技術產品。主要產品：光纖光柵智能解調儀、光纖光柵（溫度、壓力、應變、加速度等）傳感器、光纖光柵溫度監測系統及無線測溫和熒光測溫。產品廣泛應用于電力開關柜及電纜溫度監測、石化管道、油罐及儲罐泄漏監測、高速公路隧道、地鐵的溫度火災消防報警系統以及橋梁、大壩等大型結構的健康在線監測。

目前在光電子器件與集成、激光與太赫茲技術、能源光子學、生物醫學光子學、信息存儲與光顯示、光電探測與輻射等功能實驗室及1個光電公共測試平臺，開展立足光電前沿的基礎研究和滿足國家戰略需求的高技術研究。

2.概述

    隨著我國經濟的高速發展，出現大量的石油石化倉儲、運輸等產業。鑒于這些產業具有的火災危險性及對環境的危害性，安裝監測報警系統具有重要的意義，其目的在于實時監測和動態反映各個監測區域溫度參數，分析和判斷各監測區域的安全狀態，對監測點溫度參數實時監測、記錄、分析并及時報警。

系統以安全可靠、技術先進、經濟合理、性能優良、適應各種惡劣環境為原則，滿足國家相關規范要求：

《工業自動化儀表工程及驗收規范》GBJ93-86

《自動化儀表安裝工程質量檢驗評定標準》GB131-90

《石油化工企業生產裝置電信設計規范》SHJ28-90

《石油庫區設計規范》GB50074-2002

《火災自動報警系統設計規范》GB50116-2013

《火災自動報警系統施工及驗收規范》GB50100-92

《線型光纖感溫火災探測器》　GB 16280-2014

《國家原油儲備庫設計規定》

《石油化工企業設計防火規范》2009

3.光纖光柵測溫系統介紹

作為光纖傳感技術的代表產品，光纖光柵測溫系統有其自身的特點：

3.1技術說明

光柵的基本結構為沿纖芯折射率周期性的調制（如圖1所示），所謂調制就是本來沿光纖軸線均勻分布的折射率產生大小起伏的變化。

圖1  光柵結構示意圖

光纖的材料為石英，由芯層和包層組成。通過對芯層摻雜，使芯層折射率n1比包層折射率n2大，形成波導，光就可以在芯層中傳播。當芯層折射率受到周期性調制后，即成為光柵。光柵會對入射的寬帶光進行選擇性反射，反射一個中心波長與芯層折射率調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生變化，由于熱脹冷縮，光柵條文周期也會跟隨溫度變化，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。

實際光纖光柵分布式傳感系統基本原理如圖2所示。

一根光纖上串接的多個光柵（各具有不同的光柵常數），寬帶光源所發射的寬帶光經Y型分路器通過所有的光柵，每個光柵反射不同中心波長的光，反射光經Y型分路器的另一端口耦合進光纖光柵感溫探測信號處理器，通過光纖光柵感溫探測信號處理器探測反射光的波長及變化，就可以得到解調數據，在經過處理，就得到對應各個光柵處環境的實際溫度。

3.2產品技術優勢

與傳統傳感器相比較，具有許多天然的優勢，主要包括：

3.2.1、采用光纖光柵感知溫度和位置信息進行信號檢測、信號傳輸，實現無電檢測，本質安全防爆；

3.2.2、使用先進的光纖光柵作為測量單元，技術先進，測量精度高；

3.2.3、光纜及光柵長期工作溫度范圍達-40℃到150℃，瞬時可達200℃，應用范圍廣；

3.2.4、采用分布式測量方式。測量點多，方式靈活；

3.2.5、通過系統硬件對溫度信息解調；

3.2.6、MAX溫度點定位至每一個探測器；                                           

3.2.7、系統結構緊湊，安裝簡單，維護方便；

3.2.8、通過軟件，可以根據實際情況設定不同的預警值、火警值；

3.3光纖光柵主機性能指標說明

系統具有以下技術參數：

3.3.1、測溫范圍：-40℃—+150℃

3.3.2、測溫精度：±0.5℃

3.3.3、環境溫度：-40℃—+60℃

3.3.4、溫度分辨率：0.1℃

3.3.5、火災報警信號輸出端子：預報警、報警、4－20mA信號

3.3.6、外接信號通訊協議：RS232/485，以太網

3.3.7、光纖信號大傳輸距離：≤40km

3.3.8、響應時間：<1s

3.3.9、測量光纜通道數：大128通道

系統具有以下功能：

3.3.10可實時監測運行狀況，并對故障點進行報警

3.3.11、定溫報警溫度設置：在測溫范圍內可任意設置

3.3.12、報警級別設定：預警、火警2級報警

  后面板示意圖如下圖所示：

（注：報警繼電器輸出端共四組輸出（面對后面板從左向右數，兩位輸出端子為一組），具體：1組對應示警輸出，2組對應預警輸出，3組4組是報警輸出。）

3.4光柵感溫傳感器技術指標

3.5現場安裝

3.5.1赤峰博元公司現場有3臺儲罐容量為5000m³甲醇罐和中間罐區進行監測(圖4),據《火災自動報警系統設計規范》GB50116-2013設計規范，要求罐區宜采用線型光纖感溫火災探測系統，主要用于監測罐區火災，根據博元公司提供的罐區資料，我們將光纖光柵傳感器布設在拱頂的下部繞行一周，并對重點區域進行重點監測，比如呼吸閥等其它重點部位，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。傳感器的用磁鐵和騎馬卡進行固定，下圖是現場安裝參考圖：

3.5.2赤峰博元3臺甲醇罐區的其中2臺有保溫材料，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. 儲油罐安全監測

4.1線型光纖感溫探測器罐區安全監測的意義

油品庫區是儲存、輸轉和供應石油及石油產品的專業性倉庫，是協調原油生產和加工、成品油運輸及供應的紐帶。在油庫生產過程中，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，危險性大。一旦發生事故，將可能造成人員傷亡和油料物資的大量損失，在石油、化工領域，溫度是一個非常重要的參數。通過溫度的精確測量，可以探測儲油罐的過熱點以及石油化工環境的火災探測。傳統的電傳感器為點式測量，存在不能精確定位，不能提前預報泄漏隱患，誤報率高等缺點；同時自身以電為載體會產生熱量，存在火災隱患。光纖光柵傳感器用光纖傳感和傳輸信號，實時在線監測，可以提前預報隱患；由于光纖本身不帶電，不受各種電磁干擾，自身也不會產生火災。

油料具有易燃易爆、易揮發和流動性等特點，如果管理不善，就可能發生燃燒或爆炸事故，給國家和人民的生命財產造成損失。因此，在油庫安全管理工作中，必須堅決貫徹“安全*，預防為主”的安全生產方針，及時發現和消除油庫安全工作中的不安全因素，加強油庫安全管理，杜絕各類事故的發生，光纖光柵測溫預警系統在油庫的安全管理中應用具有重要的現實意義。

儲油罐安全監測主要內容有：

儲罐線型光纖感溫火災探測系統

l  外浮頂罐火災探測

l  內浮頂罐火災探測

l  拱頂罐火災探測

l  球罐火災探測

儲罐光纖光柵溫度監測系統

l  儲油罐罐體溫度監測

4.2儲罐光纖光柵感溫火災探測系統

光纖光柵溫度監測系統，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測手段正逐漸為各個領域的用戶廣為接受，石化行業消防監測由于其易燃易爆的環境特點就更為適用。

儲罐線型光纖光柵感溫火災探測系統系統功能

迅速準確判斷火情的位置，極大地提高儲罐區安全運營的可靠性及技術管理水平。

• 溫度探測

   對探測光纜所在的區域進行不間斷溫度巡檢，實時監測現場環境溫度。

• 火災報警

   實現差溫、定溫報警，報警參數支持人工設定，輸出繼電器報警信號和報警定位信息。

• 故障報警

出現故障點時，及時判斷故障位置，輸出報警定位信息。

• 消防聯動

當某監測點出現火災報警時，系統可輸出報警信號聯動消防火災報警控制器，由火災控制器來控制噴水降溫裝置及視頻監控系統。

• 屏蔽系統故障點

    系統出現故障點時，可手動屏蔽該故障點報警，記錄歷史數據并可記錄當時操作人員信息。

• 顯示不同報警信號

系統會根據溫度上升速度的快慢程度，給出不同的報警信號，根據報警溫度不同，采用不同顏色顯示。

• 顯示MAX點溫度

系統軟件界面上顯示各儲罐MAX點溫度并指示其具體位置。