一种油气储罐监测用分布式光纤感温探测器及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种油气储罐监测用分布式光纤感温探测器，包括第一测量主机、感温光缆Ⅰ、感温光缆Ⅱ和监测软件，第一测量主机设有4个测量通道，感温光缆Ⅰ从第一测量主机的测量通道1引出，依次沿着储罐A1、储罐A2、……、储罐An敷设，并返回至第一测量主机的测量通道2；感温光缆Ⅱ从第一测量主机的测量通道3引出，依次沿着储罐B1、储罐B2、……、储罐Bn敷设，并返回至第一测量主机的测量通道4；监测软件实时获得第一测量主机的工作状态并控制第一测量主机的测量通道。本发明专利技术通过感温光缆的敷设与结构设计、测量主机及测量通道的控制，实现监测对象的低成本、快响应、高可靠的分布式在线监测。

【技术实现步骤摘要】
一种油气储罐监测用分布式光纤感温探测器及控制方法
本专利技术涉及一种分布式光纤探测器，尤其是涉及一种高可靠的油气储罐监测用分布式光纤感温探测器及控制方法。
技术介绍
随着中国经济持续快速发展，我国已经成为仅次于美国的世界第二大石油消费国，战略石油储备也已成为国家能源安全体系最重要的一个环节。随着原油、成品油储量的增加，国内大型油库、油罐区越来越多。油品储运安全一直是石化行业各级部门和企业高度重视的问题。目前我国在建的石油储备库主要采用大型浮顶油罐储油。浮顶油罐顶部采用二次密封技术，但并非完全密封，存在少量油气从密封圈泄露出来的可能，这些泄漏的油气在太阳高温、雷击等自然情况下易发生火灾。对于液化天然气，主要采用球罐储存，液化天然气泄漏后会造成泄漏处的温度降低，遇到明火会燃烧甚至产生爆炸。国家标准《石油储备库设计规范GB50737-2011》第8.6.2明确规定，在油罐上应设置火灾自动探测装置，并应根据消防灭火系统联动控制要求划分火灾探测器的探测区域。当采用光纤型感温探测器时，光纤感温探测器应设置在油罐浮盘二次密封圈的上面。目前，浮顶油罐火情监测主要采用准分布式的光纤光栅测温系统，一个油罐配备一套光纤光栅测温系统。光纤光栅测温系统由信号解调仪、光纤光栅传感器串以及软件等组成，其中光纤光栅传感器串是利用熔接的方式将一个一个光纤光栅温度传感器串联而成，光纤光栅温度传感器一般是每隔3m设置一个。相邻两个光纤光栅温度传感器之间的区域，为通讯光缆，无传感元件，属于监测盲区；另外，受热胀冷缩以及浸水影响，熔接点的可靠性较差，容易造成光纤光栅传感器串断纤故障，部分甚至全部监测区域缺失；并且光纤光栅测温系统的信号解调仪的可靠性较差、故障率较高，一旦失效将造成整个油气储罐监控缺失。对于油气储罐应用，光纤光栅测温方案的弊端较为明显。分布式光纤感温探测器是一种利用拉曼散射效应和光时域/频域反射原理设计的光纤感温探测器，属于新一代线型光纤感温探测器，其直接采用光纤作为传感器，无需额外的测温元件，能实现光纤沿线上任何一点的温度分布式测量，无测量盲区，与准分布式光纤光栅测温系统相比，监测信息更加丰富，传感器更加可靠。由于分布式光纤感温探测器的成本较高，为了充分利用探测器的性能并且降低单位油气储罐的监测成本，需要增加分布式光纤感温探测器的测量距离和测量通道。根据现行国家标准，用于消防报警的分布式光纤感温探测器最高可以实现4个通道、每个通道2.5km的技术规格。由于各测量通道之间是利用开光关切换的方式进行巡回测量，因此对于多个测量通道的分布式光纤感温探测器，总的测量时间较长。由于油气储罐的经济价值高、意义重大，因此需要在最短的时间内对温度异常进行探测报警，并且对油气储罐监测用的光纤感温探测器的可靠性和完备性要求也高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种低成本、快响应、高可靠的油气储罐监测用分布式光纤感温探测器以及控制方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种油气储罐监测用分布式光纤感温探测器，包括第一测量主机、感温光缆Ⅰ、感温光缆Ⅱ和监测软件，所述的第一测量主机设有4个测量通道；所述的感温光缆Ⅰ从第一测量主机的测量通道1引出，依次沿着储罐A1、储罐A2、……、储罐An敷设（n≥2），并且所述的感温光缆Ⅰ的末端返回至第一测量主机的测量通道2；所述的感温光缆Ⅱ从第一测量主机的测量通道3引出，依次沿着储罐B1、储罐B2、……、储罐Bn敷设（n≥2），并且所述的感温光缆Ⅱ的末端返回至第一测量主机的测量通道4；所述的监测软件实时获得第一测量主机的工作状态并控制第一测量主机的测量通道。所述的第一测量主机采用自发拉曼散射效应和光时域反射（或者光频域反射）原理设计，能够自动监测各个测量通道感温光缆沿线每一点的温度分布。所述的第一测量主机包含有激光光源、分光器件、探测电路、数据采集模块和多路光开关模块，能够自动采集各个测量通道感温光缆的背向拉曼散射信号，计算出感温光缆沿线每一点（各个油气储罐）的温度分布，对温度异常进行报警判断，并且实时获得各测量通道感温光缆的长度。作为优选，所述的第一测量主机的感温单元长度不超过1m。根据测量主机的测量机制研究分析，测量主机每点的测量温度等效为该点周围一个感温单元长度上所有点的温度平均值，如果温度过热点的长度较小，则测量主机在该点的测量温度将偏低于实际温度。对于常规消防应用，测量主机的感温单元长度要求不得超过3m，该感温单元长度标准对交通隧道、地铁等火情面积较广的地方适用性较好；但对于油气储罐火情监测，初期均为小火苗或者小的泄漏孔，必须采用小的感温单元长度的测量主机才能第一时间发现火情，做到及时、准确报警，为火情处置赢得时间。作为优选，所述的感温光缆采用全金属光缆结构，从内到外依次为感温光纤、无缝钢管和不锈钢丝绞合层。所述的感温光缆除了具有较高的抗拉、抗压强度，还具有耐高温、耐腐蚀性、不易老化、施工过程不易产生静电等优点，施工方便、可靠性更高，而且因为金属的热传递快，所述的感温光缆可以快速响应外界温度变化，提高对油气储罐温度（火情/泄漏）探测的响应速度。更进一步，所述的感温光缆在无缝钢管内还填充有导热硅油，感温光纤通过导热硅油和无缝钢管接触，进一步提升感温光缆内部感温光纤对外界温度的响应。所述的感温光缆的外径为2mm~8mm。感温光缆的外径越小，对外界温度响应越快，但抗拉抗压强度较差、生产成本高。根据我们在实际项目上的应用经验，适合室外安装施工并且响应速度较快的感温光缆的外径宜设置为2mm~8mm。所述的感温光缆有两种类型的光缆结构组成，储罐上/储罐上与相邻储罐之间的感温光缆采用全金属光缆结构，其余部位的感温光缆采用常规多芯通讯光缆结构。由于储罐是重点监测对象，即储罐上的感温光缆是作为感温元件的（当然也同时是传输介质），因此储罐上的感温光缆的结构要采用可靠性高、响应速度快的全金属光缆结构；而从测量主机至储罐A1、B1的部位，以及从储罐An、Bn返回至测量主机的部位，不是重点监测对象，感温光缆更多是用作传输介质，因此选用多芯通讯光缆结构，在储罐区再与各全金属感温光缆相接续，可以降低光缆成本，也方便光缆施工。作为优选，一种油气储罐监测用分布式光纤感温探测器，包括第一测量主机、感温光缆Ⅰ、感温光缆Ⅱ和监测软件，还包括第二测量主机、感温光缆Ⅲ和感温光缆Ⅳ，所述的感温光缆Ⅲ从第二测量主机的测量通道1引出，依次沿着储罐B1、储罐B2、……、储罐Bn敷设，并且所述的感温光缆Ⅲ的末端返回至第二测量主机的测量通道2；所述的感温光缆Ⅳ从第二测量主机的测量通道3引出，依次沿着储罐A1、储罐A2、……、储罐An敷设，并且所述的感温光缆Ⅳ的末端返回至第二测量主机的测量通道4；所述的监测软件实时获得第一测量主机、第二测量主机的工作状态并控制第一测量主机、第二测量主机的测量通道。本专利技术还提供了一种油气储罐监测用分布式光纤感温探测器的控制方法，它包括以下步骤：（1）监控软件控制第一测量主机、第二测量主机开启测量通道1，其余测量通道均不开启；（2）监控软件控制实时获得感温光缆Ⅰ、感温光缆Ⅲ沿线的温度分布以及长度；（3）监测软件进行设备故障判断，如果无设备故障则进行步骤（4），如果发现第一测量主机、第二测量主机中的某一台测量主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油气储罐监测用分布式光纤感温探测器，包括第一测量主机、感温光缆Ⅰ、感温光缆Ⅱ和监测软件，其特征在于所述的第一测量主机设有4个测量通道；所述的感温光缆Ⅰ从第一测量主机的测量通道1引出，依次沿着储罐A1、储罐A2、……、储罐An敷设，并且所述的感温光缆Ⅰ的末端返回至第一测量主机的测量通道2；所述的感温光缆Ⅱ从第一测量主机的测量通道3引出，依次沿着储罐B1、储罐B2、……、储罐Bn敷设，并且所述的感温光缆Ⅱ的末端返回至第一测量主机的测量通道4；所述的监测软件实时获得第一测量主机的工作状态并控制第一测量主机的测量通道。

【技术特征摘要】
1.一种油气储罐监测用分布式光纤感温探测器，包括第一测量主机、感温光缆Ⅰ、感温光缆Ⅱ和监测软件，其特征在于所述的第一测量主机设有4个测量通道；所述的感温光缆Ⅰ从第一测量主机的测量通道1引出，依次沿着储罐A1、储罐A2、……、储罐An敷设，并且所述的感温光缆Ⅰ的末端返回至第一测量主机的测量通道2；所述的感温光缆Ⅱ从第一测量主机的测量通道3引出，依次沿着储罐B1、储罐B2、……、储罐Bn敷设，并且所述的感温光缆Ⅱ的末端返回至第一测量主机的测量通道4；所述的监测软件实时获得第一测量主机的工作状态并控制第一测量主机的测量通道。2.如权利要求1所述的一种油气储罐监测用分布式光纤感温探测器，其特征在于所述的第一测量主机采用自发拉曼散射效应和光时域反射（或者光频域反射）原理设计，能够自动监测各个测量通道感温光缆沿线每一点的温度分布。3.如权利要求1所述的一种油气储罐监测用分布式光纤感温探测器，其特征在于所述的第一测量主机的感温单元长度不超过1m。4.如权利要求1所述的一种油气储罐监测用分布式光纤感温探测器，其特征在于所述的感温光缆采用全金属光缆结构，从内到外依次为感温光纤、无缝钢管和不锈钢丝绞合层。5.如权利要求1或4所述的一种油气储罐监测用分布式光纤感温探测器，其特征在于所述的感温光缆在无缝钢管内还填充有导热硅油。6.如权利要求1或4所述的一种油气储罐监测用分布式光纤感温探测器，其特征在于所述的感温光缆的外径为2mm~8mm。7.如权利要求1所述的一种油气储罐监测用分布式光纤感温探测器，其特征在于所述的感温光缆有两种类型的光缆结构组成，储罐上/储罐上与相邻储罐之间的感温光缆采用全金属光缆结构，其余部位的感温光缆采用常规多芯通讯光缆结构。8.如权利要求1所述的一种油气储罐监测用分布式光纤感温探测器，其特征在于还包括第二测量主机、感温光缆Ⅲ和感温光缆Ⅳ，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春艳，卢海洋，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：杭州光传科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33