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分布式光纤测温系统传感过程是与传统传感器

发布时间:2020-02-15 21:50:00 编辑:笔名

分布式光纤测温系统传感过程是?与传统传感器有什么区别?

分布式光纤测温系统通常由激光光源、传感光纤(缆)和检测单元组成,它是一种自动化的监测系统。其测量是利用光在光纤中传输能够产生后向散射原理。即在光纤中注入一定能量和宽度的激光脉冲,它在光纤中传输的同时不断产生后向散射光波,这些光波的状态受到所在光纤散射点的温度影响而改变,将散射回来的光波经波分复用、检测解调后,送入信号处理系统便可将温度信号实时显示出来,并且由光纤中光波的传输速度和背向光回波的时间可对这些信息定位。当然,分布式光纤测温系统的信号采集、数据处理,以及后台软件的编写占系统本的绝大部分。它的检测精度和速度决定了整个系统的测量精度,空问分辨率,采集速度以及最后的请求响应时间。提出了一种基于嵌入式的利用光纤拉曼散射原理的分布式测温方案。由于传感距离长,使得系统可以进行场式的温度测量,可以全面的获得空间式的3维温度模型,满足大型工程传感络的实时监测。下面来为大家详细介绍分布式光纤测温系统的传感过程、与传统传感器有什么区别、在电力系统中的应用、在石化方面的经济与社会效益。

分布式光纤测温系统的传感过程

分布式光纤测温系统的传感过程为:计算机控制同步脉冲发生器产生具有一定重复频率的脉冲,这个脉冲一方面调制脉冲激光器,使之产生一系列大功率光脉冲,另一方面向高速数据采集卡提供同步脉冲,进入数据采集状态。光脉冲经过波分复用器的一个端口进入到传感光纤,并在光纤中各点处产生后向散射光,返回到波分复用器中。后向散射光通过波分复用器中的薄膜干涉滤光片分别滤出斯托克斯光和反斯托克斯光,经波分复用器的另外两个端口输出,并分别进入到光电检测器(APD)和放大器中进行光电转换和放大,将信号放大到数据采集卡能够采集的范围上。最后由数据采集卡进行存储和处理,用于温度的计算。

分布式光纤测温系统与传统传感器有什么区别

分布式光纤测温系统是近年来发展起来,用于实时测量空间温度场的系统,在时域中,利用光时域反射技术,根据光在光纤中的传输速率和背向拉曼散射光的回波时间,可以对温度点进行定位。与传统传感器相比较,分布式光纤测温系统具有的天然优势。

1、连续分布式测量

分布式光纤测温系统是真正的分布式测量,可以连续的得到沿着探测光缆几十公里的测量信息,误报和漏报率大大降低。同时实现实时监测。

2、抗电磁干扰,在高电磁环境中可以正常的工作。

光纤本身是由石英材料组成的,完全的电绝缘;同时光纤传感器的信号是以光纤为载体的,本征安全,不受任何外界电磁环境的干扰。

3、本征防雷

雷电经常破坏大量的电测传感器。光纤传感器由于完全的电绝缘,可以抵抗高电压和高电流的冲击。

4、测量距离远,适于远程监控

光纤的两个突出优点就是传输数据量大和损耗小,在无需中继的情况下,可以实现几十公里的远程监测。

5、灵敏度高,测量精度高

理论上上大多数光纤传感器的灵敏度和测量精度都优于一般的传感器,实际已成熟的产品也证明了这一点。

6、寿命长,成本低,系统简单。

分布式光纤测温系统在电力系统中的应用

一、电力电缆的温度监测

在电力系统中,电缆线路起到传输高压电能的作用。电缆常常会由于长期运行而绝缘老化,会由于所处外部环境恶劣及内部高负荷电流而引起局部高温甚至火灾。因此,有必要对电缆进行实时、监测,及时地发现故障,将事故消除在萌芽状态。分布式光纤测温系统可以通过对电力电缆的运行状态进行监测,实时掌握整条线路的运行状态,有效监测电缆在不同负载下的发热状态,提高对电缆的管理水平;可以对电缆沟内的火情进行监测与报警,识别电力电缆的局部过热点,提前发现电缆故障并预警,预防事故的发生;可以优化输配电的资本,根据温度可以确定电缆的负荷变化,合理地配置负荷,扩大现有电缆的容量,增加电缆的工作寿命;可以发现电缆运行过程中的外力破坏。

二、变电站的温度监测

分布式光纤测温系统因其自身独特的优点,被广泛应用于变电站的温度监测中。它可以实现对主设备的温度监测,通常采用带有外护套的光纤电缆作为主变压器室火情监视报警系统,采用热塑料外护套的光纤电缆进行“零距离”实时监测变压器的套管、GIS穿墙管及导线连接处的温度。它可以对开关柜内易发热部位实时进行监测,将其同开关柜体的通风系统配合使用,可以使柜内的温度始终保持在允许的范围内;将光纤缠绕在柜体内电缆接头上、断路器小车的一次插头隔弧罩上或静触头热缩套上,可以实时监测其温度,在演变成事故之前,及早发现并采取措施。

三、高压配电装置的温度监测

开关柜内的电缆接头,10KV、35KV高压开关柜中动静触头及电气设备的连接头由于长期运行,可靠性和接触性会变差,是易出故障的薄弱环节。其原因主要是这些部位接触不良、接触电阻较大,在大电流情况下热功率很大,从而造成过热,加剧接触面氧化,使得接触电阻进一步增大,形成恶性循环,发展到一定程度,便会造成严重故障,破坏供电的安全可靠。分布式光纤测温系统可以将光纤缠绕在接头上,实时监测其温度,在演变成事故前,及早发现并采取处理措施。对于发电机绕组、变压器等体积比较大的重要部件,可将光纤缠绕在其表面,增加了测量该区域的光纤长度,提高了测量的准确性,并在温度曲线中能快速地找到高温故障点。

分布式光纤测温系统在石化方面的经济与社会效益

1、分布式光纤测温系统石油的开采中的需求

石油的开采过程中,井下温度的测量是必不可少的测量参数,准确的井下温度测量对于地质资料解释和油井监测等都具有重要的作用。尤其在重质油热采工艺中,需要监测井下温度场变化情况。在传统的测量井温过程中,使用了红外测温仪、红外热成像仪、温度传感器阵列等,但由于井下恶劣环境将对测试仪器产生很大的影响,容易造成测试误差,且对于温度场的测量有很多不足。分布式光纤测温系统的软件主要包括数据采集与处理端软件和计算机端软件。其中,数据采集与处理端软件主要负责实现信号的采集,目前这方面的技术已经十分成熟应用在石化方面。

2、分布式光纤测温系统提升企业安全管理自动化水平

①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。分布式光纤测温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。

②分布式光纤测温系统特别适用于对大面积、多点的连续实时性的温度场测量要求,完全可以凭借其独特的材料及形态上的优点去取代大部分传统的测温系统。目前,我国石油行业对于分布式光纤测温系统的使用和研发正处于起步阶段,但可预知,随着制作技术的日益成熟和器件性能的不断提高,分布式光纤测温系统必将在石油开采等领域中得到更为广泛的应用。

上述是为大家介绍的分布式光纤测温系统的传感过程、与传统传感器有什么区别、在电力系统中的应用、在石化方面的经济与社会效益。其实,分布式光纤测温系统能够实现多点、的分布式测量,实现了运行设备的实时监测,有效地解决了长期以来现场出现的高温、燃烧、爆炸、火灾等事故应急不备的问题。在电力系统中,这种光纤测温技术在高压电力电缆、电气设备因接触不良引起的发热部位、电缆夹层、电缆通道、大型发电机定子、大型变压器、锅炉等设施的温度定点传感场合具有广泛的应用前景。分布式光纤测温系统集光纤传感、光纤传输、光纤通信、光电控制及计算机等技术于一体,具有本质安全、长期可靠、不受电磁干扰、测温精度高、实时等优点,实现了电力系统运行设备的多点、实时、监测。该系统已在国内外电力系统中广泛应用并得到认可,进一步完善该系统的稳定性和可靠性将使其在电力系统中的应用前景更加广阔。

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