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    1. SensorTran 分布式光纖測溫系統

       

      分布式光纖測溫(DTS)系統簡介

      分布式光纖測溫(Distributed Temperature Sensing)(DTS)技術示范成功最早是在1981,Southampton大學在通訊光纖上測試成功。但是當時的測試是在一個有限的長度內、有限的溫度變化內和使用特定的光纖進行的,得到的結果還算令人滿意,但是離實際應用還有很多問題需要解決。在隨后的近15年的時間里,隨著測量手段的不斷完善和計算機技術的飛速發展,分布式光纖測溫技術最終走出了實驗室,目前它被廣泛的應用于各種工業測溫應用。

       

      DTS系統的優點

          DTS系統的標準配備主要由兩部分構成:主機和傳感器。主機由工業計算機、光器件、激光源等部分組成,他們被集成在機箱內,主要用于整個系統的參數配置、信號采集、信號分析和分析結果輸出等功能;傳感器所采用的是光纖光纜作為線型傳感器,光纜里面通常有若干根光纖,一根光纜可以長至數公里,甚至數十公里,通過分析光纖內不同位置上的光散射信號得知相應的溫度和位置信息。DTS系統可以準確地測量整根光纖上成千上萬點的溫度和位置信息。

      DTS系統使用光纖作為傳感器,由于光纖固有的優良特性,所以DTS系統有很多先天的優點:

      ? 在分布式光纖探測系統中,光纖既是傳感器又是通訊通道,不再需要其它的電子或測量裝置;

      ? 一根光纖能夠提供上萬個測量點的信息,安裝快捷簡便且成本低廉,幾乎無需維護;

      ? 光纖具有耐高溫(能夠承受超過350℃的高溫)、抗腐蝕、抗雷擊和長壽命的特質,適用于各種復雜有害或惡劣環境;

      ? 光纖具有抗射頻和抗電磁干擾的特質,適用于高壓設備;

      ? 光纖具有無靜電、無輻射的特質,不會產生電火花,適用于易燃環境;

      ? 光纖本身輕細纖柔,光纖傳感器的體積小,重量輕,不僅便于布設安裝,而且對埋設部位的材料性能和力學參數影響甚小,能實現無損埋設等。

       

       DTS系統主要應用

      ? 高壓電纜溫度監測;

      ? 大型變壓器的溫度監測;

      ? 各種管道(天然氣、石油等)泄漏監測;

      ? 建筑物防火監測;

      ? 大型工廠(化工廠電廠)重點設備(煉爐、煤炭傳送)溫度監測,或生產過程的溫度監測;

      ? 各種遂道(高速公路、地鐵、鐵路等)防火監測;

      ? 大壩的泄漏和溫度檢測;

      ? 油田和天然氣豎井的溫度檢測等。

       

       

       

       

      一、SensorTran 分布式光纖測溫系統電纜檢測應用

       

      1. SensorTran電纜監測系統和主要技術參數

      1.1 SensorTran 5100 系列產品簡介

      SensorTran 系列分布式光纖測溫(DTS)產品最早是為了滿足美國宇航局(NASA)下一代航天飛機X-33的溫度檢測需求而設計的。1998年,該產品通過了NASA高規格的技術要求標準。1999年,產品被推向市場。至今已經取得了巨大的成功,產品遍布全球幾十個國家,為各種基于溫度檢測的工業需求提供了穩定、可靠和經濟的解決方法。2003年該產品在SensorTran 5000的基礎之上進行了技術升級。最新的SensorTran5100系列產品細化了產品類別,融入了最新的計算機和光信號處理技術,它更貼近客戶需求。

       

      圖例 5 X-33

        

       SensorTran系統基于目前先進的光纖、激光和信號處理技術。采用光纖作為溫度信息采集的傳感器。通過測量入射激光在光纖中不同距離處產生的散射波,測知延光纖分部的上萬點的實時溫度信息。

      有別于其它在大學實驗室的試驗成果基礎之上的商業化產品。SensorTran系統是為滿足航天要求而開發。因此該產品在設計之初就將產品的穩定性和高性能作為宗旨。它具有其它產品無法比擬的高穩定性和高可靠性,加之光纖抗腐蝕、耐高溫、無靜電和無輻射的特質,該系統具有廣泛的應用空間。典型的應用包括電纜、油或氣豎井、消防、管道泄漏、各種隧道、大型工廠、大壩和生產過程等的測溫監測。

      下圖為SensorTran 5100系列產品的機柜式和便攜式產品示例:

                    

                 圖例 6機柜式                             圖例 7 便攜式

       

       

      二、SensorTran 分布式光纖測溫系統消防領域應用

      1. SensorTran消防監測系統和主要技術參數

      1.1 SensorTran 5100 系列產品簡介

      SensorTran 系列分布式光纖測溫(DTS)產品最早是為了滿足美國宇航局(NASA)下一代航天飛機X-33的溫度檢測需求而設計的。1998年,該產品通過了NASA高規格的技術要求標準。1999年,產品被推向市場。至今已經取得了巨大的成功,產品遍布全球幾十個國家,為各種基于溫度檢測的工業需求提供了穩定、可靠和經濟的解決方法。2003年該產品在SensorTran 5000的基礎之上進行了技術升級。最新的SensorTran5100系列產品細化了產品類別,融入了最新的計算機和光信號處理技術,它更貼近客戶需求。

       

      圖例 5 X-33

        

       SensorTran系統基于目前先進的光纖、激光和信號處理技術。采用光纖作為溫度信息采集的傳感器。通過測量入射激光在光纖中不同距離處產生的散射波,測知延光纖分部的上萬點的實時溫度信息。

      有別于其它在大學實驗室的試驗成果基礎之上的商業化產品。SensorTran系統是為滿足航天要求而開發。因此該產品在設計之初就將產品的穩定性和高性能作為宗旨。它具有其它產品無法比擬的高穩定性和高可靠性,加之光纖抗腐蝕、耐高溫、無靜電和無輻射的特質,該系統具有廣泛的應用空間。典型的應用包括電纜、油或氣豎井、消防、管道泄漏、各種隧道、大型工廠、大壩和生產過程等的測溫監測。

      下圖為SensorTran 5100消防監測系列產品示例 

       

       

       

      三、SensorTran 分布式光纖測溫系統石油和天然氣領域應用

      1.DTS系統主要應用在以下一些方面

      ? 高壓電纜及溝道溫度監測;

      ? 大型變壓器的溫度監測;

      ? 各種管道(天然氣、石油等)泄漏監測;

      ? 建筑物防火監測;

      ? 大型工廠(化工廠、煉油廠、電廠等)重點設備(煉爐、煤炭傳送、反應爐、儲油罐等)溫度監測,或生產過程的溫度監測;

      ? 各種遂道(高速公路、地鐵、鐵路等)防火監測;

      ? 大壩的泄漏和溫度檢測;

      ? 石油和天然氣井的溫度檢測等。

      SensorTran DTS系統在石油、天然氣領域的應用,按照監測對象的不同,可分為以下幾類:

      n 豎井溫度監測

      n 管道、容器滲漏及溫度監測

      n 火情預警、探測

      在油、氣井的溫度監測方面,SensorTran DTS 有助于更好了解任何時刻、油井中任何位置的狀況和事件,方便做出正確的判斷,減少操作花費和增加油井產量??梢栽诓桓缮嬗途a前提下,檢測油井狀況,在問題變得嚴重之前加以識別和處理,主要應用如下:

      泄漏和流體監測:

      ? 定位管道和設備泄露

      ? 檢測護套外流動狀況

      ? 識別串流

      油井壽命內優化多層的生產:

      ? 識別水或氣體注入/突破

      ? 監測貢獻區域的變化

      ? 監測蒸汽驅和蒸汽輔助重力泄油

      檢驗井下實時操作效率:

      ? 確認注入物的情況

      ? 監測膠接工作,確認水泥頂

      ? 確認氣舉閥操作

      SensorTran DTS 綜合了多年來這個領域的經驗,改善油田測量的可靠性,在石油和天然氣應用方面提供了高成本效益的性能。此外,DTS測量所用的光纖既是傳感器,也是數據通信通道。不需要其它的井下測量器件。光纖被裝在保護套管中,在油井中就如同一根控制線。合理安裝的普通光纖能耐受井下溫度達350℃,如果選用特制的光纖溫度最高可達1500℃。

      在管道、容器的滲漏及溫度監測方面,SensorTran DTS能夠提供管道、容器的全方位的實時溫度信息,生成一目了然的圖表,以便及時發現溫度異常點和泄漏點并精確定位,而且對微小熱點也非常敏感。

      在火情預警、探測方面,SensorTran DTS除具備傳統火情探測系統的優點外,還具有測點多,無盲點,實時性強,預測準確,警報設置和系統部署靈活,能得到火情發生、移動和蔓延的追蹤等優點。

       

       

       

      2. 石油和天然氣井的溫度監測

      2.1 SensorTran DTS 在石油、天然氣井的應用優點

      ? 把主要的監視花費從日常作業費用轉移到基建費用 (僅占基建費用的很小一部分) 。

      ? 提供實時監視數據——不需等待2年(事件一發生就被監控到– 采取立即的措施)。

      ? 不需油井停工來監測 (安全, 無產量損失)。

      ? 為每一口被監測的油(氣)井建立專門的性能資料。

      ? 每一套設備能監測25個口油(氣)井

      ? 自動地搜集/傳送數據

      ? 數據整合到操作員的系統,用于分析和優化

       

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