分布式光纤及电缆测温系统.docx

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分布式光纤及电缆测温系统

分布式光纤及电缆测温系统

一、分布式光纤温度监测系统

1、系统概述

分布式线型光纤感温火灾报警系统主要是一种时域分布式光纤监测系统，它的技术基础是光时域反射技术OTDR，是近几年发展起来的一种用于实时测量空间温度场分布的高新技术，它能够连续测量光纤沿线所在处的温度，测量距离在几公里到几十公里范围，空间定位精度达到米的量级，能够进行不间断的自动测量，特别适用于需要大范围多点测量的场合，它具有精度高、数据传输及读取速度快、自适应性能好等优点。

系统具有防燃、防爆、抗腐蚀、抗电磁干扰、在有害环境中使用安全，实现实时快速线性测温并定位,是光机电、计算机一体化技术的集成。

XSJ-2000基于拉曼散射技术的温度传感系统，其系统结构如图1。

图1拉曼散射温度传感系统结构

2、分布式线型光纤感温火灾报警系统技术指标

●测温范围：

-50～150℃；

●额定动作温度：

35～115℃；

●空间分辨率：

1m；

●定位精度：

±1.0m；

●采样速率（空间采样间隔）：

100MHz（1m）；

●测量时间：

10s；

●测量元件类型：

感温电缆直接接入主机；

●温度分辨率：

±1.0℃；

●温度稳定性：

1.0℃；

●温度显示：

显示连续温度曲线；

●测温方式：

无盲区连续测试；

●系统联网方式：

RS485，可以远程数据传输；（同时支持TCP/IP,232接口）；

●分布式线型光纤感温探测系统主机能够进行手动报警复位和协议报警复位功能；

●分布式线型光纤感温探测系统主机能够远程输出报警开关量信号，实现系统报警与控制联动效应；

●分布式线型光纤感温探测系统主机有输入（键盘与鼠标）与显示（液晶）功能，可视人机交互界面；

●分布式线型光纤感温探测系统主机可配接备用电源；

●分布式线型光纤感温探测系统主机可与报警控制器相配接；

●使用温度：

-25～60℃；

●使用湿度：

20～90%（无冷凝）；

●输出信号：

开关量输出；

3、分布式光纤感温光缆

光缆特点：

中心松套管光纤，采用不锈钢软管护套，再外包上外径3mm的聚合物材料，光缆外形如图2所示。

❑具有柔韧性好，施工方便，不会受到电磁、广播系统、移动电话系统、腐蚀性气体、侵蚀性化学品、紫外线等外界影响。

❑GTF-GP-XXXX型光缆性能参数为：

❑光纤类型：

圆形多模光纤；

❑测量元件数量：

2条温敏光纤（其中一条为备用纤）；

❑衰减率：

衰减＜2.5dB/km；

❑光纤纤芯直径：

50或62.5μｍ；

❑光纤覆层直径：

125μｍ（丙烯酸酯涂层）；

❑最小弯曲半径：

静态大于10cm，动态大于20cm；

❑拉力：

安装过程小于800N，使用过程小于300N；

❑压力：

短期小于600N，长期小于200N；

❑光缆重量：

40kg/km；

❑光缆外径：

Φ3.0mm

❑温度范围：

-30～120℃；

❑使用寿命：

大于20年；

图2

4、系统技术特点

1、分布式——后端仪表获得在传感光纤所处的空间曲线的温度分布场，有别于传统的点式温度传感通过数据处理获取温度分布，ROTDR测量得到的每一个点的温度值都是真实的；

2、定位——根据ROTDR的原理，沿着光纤的温度变化是通过光的反射和散射（类似雷达原理）来确定的，因此可以简单地和迅速地定位异常温度的位置；

3、测量的单一性——温度结果与应力、压力、损耗等参数无关，在工作环境恶劣的工况条件下仍然可以正常工作；

4、长距离——最长可达30km。

可以适用于大范围，多测量点的应用场合。

布设简单，无论使用单模或多模光纤，根据具体工程情况，可以找到合适的光纤和布设方案；

5、温度测量范围大——利用最新的技术和特殊测温光纤。

；

6、整根光缆不仅用作信号传输，更全被用作温度探测用，感温探测覆盖范围为其全长100%，报警区域的设置可以通过软件在光缆全长内自由设置，报警定位精度高，其探测区域最小可达1米，无论现场分区怎样变动，皆能满足要求；

7、对每个分区的报警探测逻辑可以实现分区内最大温度（定温）、分区内温升速率（差温）、分区内最高温度与分区平均温度之间差值（分区温度均匀程度），三种方式的任意组合，保证实现早期和可靠的报警；

8、对隧道等线形空间提供火灾蔓延方向判断功能，方便应急监测系统及时做出正确反应；

9、对光缆全线提供连续的温度监测，而且系统兼备故障自检测功能，光缆发生故障时可以在光缆全长曲线上指示出断点的具体位置，有利于系统的故障监测点得到迅速修复；

10、系统安装非常简便，信号传输和探测用一根光缆，安装至现场仅需将探测光缆固定即可轻松完成安装工作；

11、探测部分完全采用光传输方式，光纤本身安全防爆防雷，并可以完全杜绝电磁干扰影响；

12、光缆耐用性设计优异，探测光缆的寿命可达30年之久，对环境影响如温度，压力和湿度波动有抵抗力，同样也适用于较多灰尘和含有腐蚀性物质的空气中；

13、系统集成方便，直接以通讯接口与常规火灾报警系统连接。

此外，DTS系统支持开放的通讯接口，易于实现控制器一级的系统集成；

14、分布式感温光纤是高速公路隧道火灾监测的最佳方法，在国家消防规范中明确提出：

在隧道火情系统监测上推荐使用光纤分布式温度监测系统。

5、行业应用

分布式线型光纤感温火灾报警系统（DTS）根据其技术优势在很多领域都有应用，当前其主要的应用领域如下。

1．电缆在线温度监测

Ø电缆运行状态监测

Ø电缆沟内火情监测与报警探测

Ø实时故障监测

2．发电厂、变电站及大型冶金及石化企业的电缆桥架和电缆沟的温度监测，电缆沟防火直接关系到发电机组的安全运行，根据电力事故分析，由于电缆故障引起的火灾事故占相当大比例。

通过继电器与火灾报警主机结合实现联动，实时温度监测提前预警并且及时采取应对措施。

3.交通运输领域的温度监测及火灾报警系统如高速公路隧道、过江隧道、地铁、铁路、机场、船舱等防火、火情监测，可以设置多个报警输出，同时启动强制通风，关闭火灾信道等。

4.油库、军火库、危险品库、粮库、冷库及其它仓库的温度报警系统危险区域的温度测量和监控，设备简单，无外加电源，受监控的区域不带电。

5.石油、天然气行业油罐、石油、天然气管道或储罐温度监测和泄露探测以及油田和天然气竖井的温度检测。

6.现场安装：

安装现场油罐外观罐内外浮顶及不锈钢光缆内部嵌入光纤的电缆

隧道测温

二、XSJ-2000型电缆温度在线监测预警系统

1、系统概述：

XSJ-2000型电缆、电缆头温度在线监测系统,是集总线通讯技术、微处理器技术、数字化点温、线温传感技术、离子感烟技术。

独创设计的低温、强电场、潮湿环境运行技术于一体。

该系统的开发研制均在电缆隧道内经多次反复试验攻关才得以完善，避免了电缆隧道内强大电场的干扰，完整安全地把数据传送至监视终端，因此，该系统是一种高可靠性的分布式电缆、电缆头温度在线监测系统。

2、系统组成

2.1、传感器

◆T1001智能温度传感器

技术参数

工作电压：

3.0V－5.5V

测温范围：

-55℃－+125℃

测量精度：

±0.5℃

传感器尺寸：

￠6×50mm

输出接口：

数字信号,1-Wire总线T1001智能温度传感器

封装特性：

不锈钢管密封，防水、防腐蚀

本传感器是数字化温度传感器与总线接口的集成，具有体积小、抗干扰能力强等优点。

本传感器可经受ESD（10000V）的高压，安装在电缆头压接管绝缘外侧防爆盒内或电缆密集处。

2.2、测温电缆

◆WAB智能测温电缆：

实时测量动力电缆运行温度，可以沿电缆走向进行铺设，每根测温电缆长度为100米。

适合电缆测温、电缆敷设密集的地方。

2.3、数据采集器

型号：

CL-IVCL-IVF（防水采集器）

技术参数：

工作电压：

DC18-36V

工作温度：

-45℃-+85℃

输出接口：

数字信号485总线，8个开关量接口，一个继电器常开接点，4路温度驱动口

状态显示：

采用背光式液晶显示器，实时显示温度传感器及开关量状态

尺寸：

长220mm，宽120mm，厚60mm

数据采集器

数据采集器是接收、管理、转换其所在范围内的智能温度传感器、离子感烟探头和测温电缆的数据进行上传，数据通讯采用CRC16和CRC8纠错校验，以保证系统能在恶劣环境下可靠运行。

配合光缆使用，传输距离可达几十公里。

CL-IV型数据采集器可同时挂接40个T1001智能温度传感器、8个离子感烟探测器，所辖范围为100米半径，或者挂接200米WAB智能测温电缆。

安装位置在所带设备的中心电缆隧道的墙壁上。

具有独立显示温度的功能，能够极大方便现场故障的定位及维护。

2.4、主机结构：

◆控制屏：

高2260、宽800、深600（mm）

◆工控机、显示器均与控制屏配套

◆通讯单元（含光纤数据转换模块、报警器、系统

电源）与控制屏配套17寸液晶显示器

◆操作系统WindowsXP纯净版、数据库SOL、组态

软件VIEL-4.01、网络模块Nt2000

◆安装位置：

控制室，电源为AC220V

3、总线系统

●采用全数字化网络结构，双总线系统结构提高了整个系统的抗干扰能力。

●系统总线由电源电缆及信号电缆组成

电源电缆ZR-2x1.5；信号电缆VCOM-4芯屏蔽

其指标为：

线路电容＜30PF/M；线路电阻＜150W/KM

●安装位置：

由主机至全部的数据采集器，分别安装在电缆隧道的墙壁上Φ20PVC管或渡锌管内。

4、设计方案

采用T001传感器方案如下：

每台数据采集器可带40点T1001智能传感器，离子感烟器8只；每100米设数据采集器一台，总线制数据传输。

采用WAB分布式测温电缆方案如下：

数据采集器可带100米长WAB分布式测温电缆4条，离子感烟器8只；每200米设一台数据采集器，总线制数据传输。

三、XSJ-2000型电缆隧道自动防火门系统

1、概述：

电缆隧道防火门的开、闭问题一直困扰着使用单位，当电缆隧道正常运行时，为了保证电缆隧道内的正常通风良好，一般单位要求电缆隧道内的防火门是敞开的。

如果此时发生了电缆隧道火灾，不可能及时关闭防火门，火焰将穿过防火门进入电缆隧道的另一段，将扩大事故的损失。

防火门没有发挥出防火的作用。

如果电缆隧道内的防火门正常是关闭的，将造成隧道通风不良、温度增高，容易发生电缆火灾事故。

综合上述存在的问题，我公司于2002年推出自动关闭防火门装置，在电力冶金行业得到了推广和使用，得到了用户的好评。

2、系统硬件构成：

2.1、防火门

1.采用国家标准的甲级钢质防火门；

2.采用具有机械储能的闭门装置；

3.极大减小了防火门关闭的启动电流；

4.防火门位置继电器输出，可在监视终端查看防火门的开、闭状态；

5.防火门的关闭可由就地人为控制，远方控制；

6.每段的离子感烟器，其动作后联动该段周围的防火门。

2.2、防火门闭门器

1.适用门重：

25-150公斤；

2.适用温度：

-40℃～+100℃；

3.停门功能自选；

4.双速可调（关门、锁门）；

5.安装方式：

标准、上门框、平行、滑轨；

6.适用于各种尺寸及重量的防火门；

7.释放时间：

可调节定制；

8.防尘、防锈、防腐蚀。

防火门闭门器

2.3、电磁锁

1.工作类型：

通电上锁，断电开启释放防火门；

2.机内一组无源接点产生反馈信号；

3.具有防止再次上锁的功能；

4.能够承受强大的外部冲击力，适用于各种尺寸及重量的防火门；

5.需要与自动铰链或闭门器配合使用；

6.添加控制模块，实现消防联动功能；

7.安装简单方便，可明装也可暗装；

8.额定电压：

24V，电压范围：

20—30V；

9.额定电流：

0.3A；

10.出厂设定保持力：

245N；

11.保持力调节范围：

98—490N；

12.调节范围：

15mm—35mm；电磁锁

13.释放时间：

<0.5S。

3、系统结构图及设计图

3、1系统结构图

3、2设计图

设计方案：

在每扇防火门的两侧各安装一台离子感烟器，这样就达到了隧道内无监测盲点，两侧的感烟器都可以控制中间门的关闭，如1区感烟联动其两侧防火门；2区烟感联动其两侧防火门，有效防止火灾蔓延造成更大的损失。