光纤光栅感温火灾探测系统在石化罐区的应用
光纤光栅传感技术在油田监测中的应用
光纤光栅传感技术在油田监测中的应用随着社会的不断发展和经济的快速增长，对能源的需求也越来越大，而油田开采作为一种强制性和必要性的生产活动，对于公共经济的发展起到了至关重要的作用。
在油田开采过程中，监测油井的运行状态，提高采油效率和安全运营，成为了主要的问题。
而光纤光栅传感技术则为油田监测提供了一种有效的解决方案。
一、光纤光栅传感技术简介光纤光栅传感技术是一种基于光纤光栅的传感技术，它是利用光纤光栅的光纤传感节点监测物理量，如温度、压力、应力、形变等，经过数据处理和分析，得到要求的检测值或预警结果。
光纤光栅传感技术主要由光栅传感器和信号处理器两个部分组成。
光栅传感器通过光栅芯片在光纤内部的反射和折射，将光信号转换成物理信号。
而信号处理器则将物理信号转换成数字信号，并对数字信号进行处理、分析和输出。
二、1、油井压力监测油井压力是油田开采过程中的一个重要指标，它决定了油井采油能力和油井运行稳定性。
在过去，油井压力的监测主要依靠传统的机电式压力传感器。
但这种传感器面临着易损坏和数据传输复杂等问题。
而光纤光栅传感技术可以通过光纤传感节点，直接监测油井压力变化，实现了高精度、高可靠性的监测结果。
利用光栅传感器可以同时监测多个井筒的压力情况，更准确地了解油井的动态变化，为油井开采的管理提供了可靠的数据支撑。
2、油井温度监测油井温度也是油田开采过程中一个重要指标，它是影响采油效果和环保要求的关键因素。
油井温度监测的传统方法主要是利用温度测量电阻或热电偶进行测量。
但是油井温度在很多情况下存在不均匀性和动态性问题，传统的监测方式会出现数据精准度、周期不一致等一系列问题。
而采用光纤光栅传感技术，可以通过光纤传感节点，设置适当的温度检测点，实时监测不同位置的油井温度变化，得到更精准的温度变化数据。
同时，光栅传感器在温度快速变化时也能保持数据线性，并且具有高抗干扰能力，从而消除了噪声对数据准确性的影响。
3、地下油管泄漏监测在油田开采过程中，管道泄漏是造成能源资源浪费、环境污染的主要原因之一。
光栅光纤火灾探测系统在原油储罐上的成功应用
光栅光纤火灾探测系统在原油储罐上的成功应用摘要:通过对光栅光纤火灾探测系统的应用分析,通过在光纤轴向上建立周期性的折射率分布,改变或控制光在该区域的传播,将储油罐温度变化通过光信号传回控制系统,并与消防系统进行联动,达到自动火灾探测灭火功能。
同时该系统具有体积小、防爆、抗腐蚀、抗电磁干扰、无电传输、使用灵活、易于同光纤集成及可构成网络等诸多优点,现已被成功运用于中哈原油管道原油储罐的火灾探测系统。
关键词:光栅光纤优点原油储罐火灾探测系统中哈原油管道某输油站建设初期,储油罐火灾探测系统采用电信号传输,在油气场所存在安全隐患,同时,该地区夏季高温多风,火灾探测系统时常发生误报警,给输油生产造成一定影响。
为此,通过对近年来火灾探测系统的研究,利用先进的光栅光纤火灾探测系统,有效地实现了原油储罐火灾探测的报警及联动。
1 光纤光栅工作原理光纤光栅传感技术, 被广泛应用于温度、压力、流量、液位等参数的测量。
光纤光栅是利用激光加工手段在光纤芯内刻制一定间距的若干条纹,形成一个光栅元件,并受所测量介质影响,改变光波传输。
(如图1)当油罐温度参数发生变化时,由于光纤光栅传感器的热胀冷缩效应,光栅的周期条纹间距会发生变化,光波通过光纤光栅信号处理器就可以感知光纤光栅传感器所处位置的温度及变化。
2 火灾探测系统组成2.1 罐区火灾探测系统组成该系统检测对象为2座5万方双盘式浮顶油罐,每座油罐设置光纤光栅探测器49个,通过连接光纤串接,按照间距不大于3m环绕于油罐二次密封外沿,用固定卡固定。
两条环形检测系统通过光纤续接盒并联于主传输光缆,信号通过主光缆传送至控制机柜,经过光纤调制解调器解码后传输至显示器及消防控制系统,实现联动。
(如图2)2.2 监控数据实时传输光纤调制解调器为光纤光栅温度感温传感器探头提供稳定的宽带光源,同时对系统中光栅返回的窄带光进行调制解调。
根据系统的设定情况,实时接收来自光栅感温传感器探头的信号,并通过RS422输出到上位机。
光纤光栅火灾自动探测系统在石油化工企业中的应用
!!收稿日期!*&&’+&$+*)作者简介!褚佩华"#($&e #$上海人$#((%年毕业于上海科学技术大学通信工程专业$工学学士$现工作于中国石化集团上海工程有限公司%光纤光栅火灾自动探测系统在石油化工企业中的应用褚佩华"中国石化集团上海工程有限公司$上海!*&&#*&#!!摘要!结合近年对火灾探测新技术的引进和实际应用$重点介绍了使用效果很好的光纤光栅火灾探测系统的基本原理$以及这种新型火灾探测技术在大型储油罐和地下电缆隧道的应用情况%!!关键词!火灾探测系统&误报率&电信号&光信号&光纤布喇格光栅!!中图分类号!B S *$%!!!文献标识码!=!!!文章编号!#&&$+$%*<"*&&’#&’+&&*#+&**##)(B ’"(9:9?"!;-#"(B ’)U (G ;>’:=R >’"(:D U(>;*@"9&’"(B 6;";B "(9:7Q <";&(:1;">9B !;&(B ’)$:";>#>(<;J 6XS ;P 6X 0"@P 42];/@604760P C 47P 4;;M P 47!2.T 81.$@604760P $*&&#*&$!6P 40#*G <">’B "!"//2M 1P 478286;4;-Y P M ;1;8;/8P 248;/642N 27L60Z ;V ;;47M 01X 0N N L0]]N P ;18286;:;Z ;M 0N ]M 2+\;/8:2Y @P 42];/@604760P C 47P 4;;M P 47!2.T 81.M ;/;48N L $86;V 0:P /86;2M L 04186;0]]N P /08P 24P 4:804/;2Y 86;2]8P /0N Y P V ;M 0417M 08P 47Y P M ;0X 82308P /1;8;/8P 24:L :8;3P 486;N 0M 7;2P N 804904186;X 41;M 7M 2X 41/0+V N ;8X 44;N P :P 48M 21X /;1.S ;Q E 9>=<!Y P M ;1;8;/8P 24:L :8;3&3P ::+0N 0M 3M 08P 2&;N ;/8M P /0N :P 740N &2]8P /0N :P 740N &Y P V ;MV M 0777M 08P 47!!传统的火灾自动探测及报警系统在原理上均采用热电信号的传感器$包括热敏电阻传感器及热电偶传感器$如!线性感温电缆即属于热敏电阻传感器%它们都是热电信号处理过程$因此对环境比较敏感$周围环境好坏直接影响到系统能否正常运行%而石油化工企业是易燃易爆场所比较集中的地方$尤其是在一些大型储油罐及地下长距离电缆隧道等场所$其火灾危险性大$且环境条件不理想$传统探测方式由于上述局限$很难全天候适应现场条件$因此需要新型技术手段解决这个问题%本文根据中国石化集团上海工程有限公司近年引进采用的火灾探测新技术$重点介绍了使用效果很好的光纤光栅火灾探测系统的基本原理$以及这种新一代火灾探测技术在大型储油罐和地下电缆隧道的应用情况%!!光纤光栅火灾探测工作原理光纤布喇格光栅"Q P V ;M=M 077I M 08P 47#"以下简称光纤光栅#火灾探测系统与传统的电信号火灾探测系统相比$在传感原理上存在本质的区别%光纤光栅是使用光信号进行传感和传输$是一种本质安全的非电检测技术%图#为光纤光栅的结构示意图%图#!光纤布喇格光栅结构光纤光栅是利用外界入射光和纤芯内锗离子相互作用引起折射率随光强的空间分布发生永久性变化$在纤芯内形成的空间相位光栅%其周期的折射率扰动仅会对反射波长中很窄的一小段光谱产生影响$因此$如果宽带光波在某一光栅中传输时$将在相应的频率上被反射回来$类似于在纤芯中制做的一种窄带反射镜%如图*所示$当宽带光经入射光纤传输到光栅处时$光栅将有选择性地反射一束窄带光%所反射窄带光的中心波长即布拉格波长$由光栅的条纹周期和光栅的有效折射率决定%图*中$输入光波具有一个连续完整分布带宽控制系统!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!石!油!化!工!自!动!化$*&&’$’f *#"H B G>"B ?G A?AS C B U G +!E C >?!"T?A K H @B U F较宽的光谱!光纤光栅的反射光谱带宽很窄!而且正好位于透射光谱缺失的部位"当光纤光栅处温度发生变化时!反射光谱中心波长也发生相应的改变"因此只要能够精确地测量光栅反射光的波长!就可以精确地知道光纤光栅处的温度!这就是光纤光栅温度传感器的工作原理"图*!光纤光栅反射谱和透射谱$!光纤光栅火灾探测系统在石油化工企业的应用*D #!光纤光栅火灾探测系统在大型储油罐的应用对于大型储油罐!以前由于没有特别合适的可用的火灾自动探测系统!一般只能选择线性感温电缆等电信号的传感器!但是如果把电信号引入属于爆炸危险区域的大型储油罐上!就需要采取严格的安全措施"如对于一些大型外浮顶原油储罐#)i #&<3%及#i#&)3%$!其火灾危险性最大的区域位于浮盘与罐壁接缝处的一%二次密封圈处!为了能早期检测到火灾情况!一般都把线性感温电缆安装在一%二次密封圈附近!但是一%二次密封圈附近均属于最危险的爆炸危险区域)区!因此尽管可选用本安型的感温电缆!但电信号的引入仍然无可避免地带来一定程度的安全问题"由于大型储油罐顶的环境条件恶劣!经常有腐蚀性的油气及灰尘出现!且中国多数地区四季温差较大!对线性感温电缆的使用寿命也有一定影响"另外!一般线性感温电缆由于产品本身技术和工作原理的局限性#其工作原理简单的说就是利用热敏电阻达到设定温度后产生电信号通路而发生报警$!一般只能进行定温报警而无法进行定位的预警%差温报警等!也无法根据环境的变化重新设定报警温度!以及进行定位故障报警"根据该单位的应用情况!该类系统在投入实际使用后效果不太理想!误报率很高"在中国国家标准&石油化工企业设计防火规范’#I =)&#’&+(*$中明确规定(大于或等于)i #&<3%的浮顶罐应采用火灾自动报警系统)"这是因为浮顶罐初期火灾不大!尤其低液面时难于及时发现!因此要求设置火灾自动探测及报警系统"对容量大的储罐!若火灾不能及时被发现和扑灭!则火灾蔓延将造成巨大损失!所以使用先进技术尽早探知火灾并在初期将火扑灭是防灾减灾的有效方法"因此近年来光纤光栅火灾探测系统已逐步取代传统方式在大型储油罐上得到大量推广应用"石化罐区使用的光纤光栅火灾自动探测系统采用单罐单表的方式!即每台储罐单独组成一个独立系统!主要由光纤光栅感温火灾探测器和光纤光栅感温火灾探测信号处理器组成"图%为应用在储油罐上的光纤光栅感温火灾探测系统的结构示意图"图%中!光纤光栅感温火灾探测器由处于罐区中的光纤光栅感温传感器探头%连接光缆和处于控制室安全区域的光纤光栅波长解调器与报警仪器仪表装置等部分组成"感温传感器探头采用光纤光栅为测量单元!多个检测探头之间相互串接!用来检测油罐现场环境温度!实时传递温度报警信息给信号处理器"检测探头随检测光缆安装在罐顶浮盘上!探头采用单回路布置!沿二次密封圈外沿敷设!间距为)$,3左右"波长解调器与报警仪器仪表装置用来读出光纤光栅波长!并具有实时显示温度%察觉温度异常%报警参数设置和报警显示等功能"报警参数设置可由用户根据当地实际环境状况设置报警温度的上限和其他相关参数"报警显示具有火灾预警%火灾报警和感温传感器探头故障自检等功能"图%!光纤光栅感温火灾探测系统结构近几年来!光纤光栅火灾探测系统已经在该单位承担建设的所有大型外浮顶储油罐上得到了成功应用!实现了对温度的实时检测!基本避免了误报现象!具有很大的推广价值"*D *!光纤光栅火灾探测系统在石化企业地下电缆隧道的应用大型石油化工企业地下长距离电缆隧道的火灾自动探测系统的选用也是一个较棘手的问题"如*中国石化上海石油化工股份有限公司的地下电!下转第%%页"**石油化工自动化!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!*&&’年"!标度因子的建立可以用K ;N 80O B X 4;来建立标度因子!0I "0(I "0410(J #$对于小控制误差及设定点的变化小于一个极小值的情况"Q T !的标度因子与比例!C 5#及积分时间!#?#相关联$0(I g #(’0(0(J g *0(I C 50I g 0I &g #?0(I#g &.*d /#%#,!&.*%#%&.)其中!0I 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#"使得隧道内的电子产品及探测线路不能正常运行而使系统产生很高的误报率"无法正常投用$该公司*&世纪(&年代在一期地下电缆隧道内使用点式探测器!防水型#)线性感温电缆等不同产品都未获成功"至今未通过消防部门的验收而成为消防隐患$光纤光栅火灾探测系统在罐区使用成功后"笔者开始将其应用到地下电缆隧道中"完全克服了以上环境条件恶劣的缺点"取得了很好的效果$另外"如果采用线性感温电缆进行探测"则必须采用与电力电缆进行直接接触式的@型安装方式"而光纤光栅感温传感器探头及连接光缆可以直线安装在隧道内电缆桥架的上方"这种安装方式给今后隧道内电缆的维护)改造等带来了很大的方便$应用在电缆隧道中的光纤光栅感温火灾探测系统组成及结构与图%所示相似$主要区别在于(由于电缆隧道中有的检测段距离控制室较远"所以需要把信号处理器安装在现场的电缆隧道工作室内"然后再由信号处理器把所有检测信号实时远传给控制室计算机系统$%!结束语综上所述"光纤光栅感温火灾探测系统具有本质防爆)抗电磁干扰)抗腐蚀)不怕潮湿)测量精度高等优点"克服了传统电信号火灾探测系统的缺点"非常适合于石油化工企业中油罐区和高压电缆隧道等恶劣环境中的应用"在这些领域中替代电信号火灾探测器已经成为一种重要的发展趋势$%%第’期!!!!!!!!!!!!!!!!!杨学峰等D K ;N 80O 模糊逻辑控制技术原理及其应用。
分布式感温光纤测温原理及其在油罐上的应用
作者简介： 赵晓鹰（1990-） ，工程师，从事仪表自动化的设计工作，xiaoying_zhao@ 163． com。
第2 期
赵晓鹰． 分布式感温光纤测温原理及其在油罐上的应用
分区的报警温度进行设置。上位机软件可显示感 温光纤每个点的温度分布，对于温度超过设定值 可及时报警提示，并准确定位温度报警点位置，提 醒运行人员及时采取必要措施，避免火灾发生。
火灾报警控制器。采集报警信号，将有关信 号送至相关的控制设备进行区域报警判定及声光 报警。 3 分布式感温光纤在油罐上的应用
当光脉冲沿着光纤传输时，产生多种类型的 辐射散 射，主 要 有 瑞 利 （ Ｒayleigh） 散 射、布 里 渊 （ Brillouin） 散射和拉曼（ Ｒaman） 散射（ 图 1） 。其 中，瑞利反射光与温度变化没有固定关系，不能通 过反射光特性计算出温度分布；拉曼散射光对温 度变化较为敏感；布里渊散射光对温度和应变都 敏感。由于布里渊散射和瑞利散射特性相似，在 频谱上特征相似度很高，较难通过滤波器分开，同 时布里渊散射对应力和应变较为敏感，因此，应用 拉曼散射实现温度传感是最常用的技术手段。
上位机软件。上位机软件是运行在中心控制 室工控 计 算 机 上 的 上 位 机 软 件 （ 支 持 Windows 2000 以上操作系统） ，利用 TCP / IP 协议通过网络 与分布式光纤测温主机进行数据通信，获得测温 主机采集到的所有监测分区的温度数据。操作人 员也可以在软件界面上方便地对系统分区和监测
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化工自动化及仪表
第 46 卷
光纤光栅感温火灾探测技术在球罐区的应用研究
光纤光栅感温火灾探测技术在球罐区的应用研究摘要：光纤光栅传感技术是随光纤通信技术发展而迅速发展起来的崭新技术，光纤光栅传感器可以用于测量温度、压力、应力、地震波以及声波等参量，在电力、石油、航空航天、生物、国防、环境保护等领域得到了广泛的应用，目前研究开发的传感器达到百种。
光纤光栅传感是以光信号的形式在光纤中传输，具有抗电磁干扰、耐腐蚀、长期稳定、复用能力等优势，特别适用于易燃易爆等恶劣环境，因此在石油行业应用尤其广泛，如液位测量、管道泄漏检测等。
油库是高危场所，决定了其火灾报警设施要求安全程度高、性能可靠、测量准确、安装简便，基于光纤光栅感温探测技术上的火灾报警系统能够很好地满足油库的需求。
关键词：光纤光栅；感温；火灾报警；油库引言：光纤光栅感温火灾探测技术作为一种新型火灾探测技术，应用于油库火灾报警具有显著的优势。
本文从原理上探讨了光纤光栅感温和火灾探测技术，并设计了油库感温火灾报警系统。
实例验证了光纤光栅油库火灾报警系统，实测证明，报警系统运行状况良好，能够有效解决油库储油区火灾监控和报警的难题，并具有向油库其他易燃易爆场所推广的价值。
1.光纤光栅感温探测技术分析1.1光纤光栅感温原理光纤布拉格光栅是利用紫外光通过相位模板对光敏光纤曝光，使光纤中折射率周期分部，形成光栅。
当外界宽光谱光源射入光纤光栅时，则光纤光栅将反射回一个中心波长为布拉格波长的窄带光波，其布拉格波长为：基于弹光效应和波导效应导致的光纤光栅漂移系数，以及温度导致的应变，得到光纤光栅温度灵敏度系数为：其中，P11和P12为光纤光栅材料的弹光系数，Kwg为波导效应引起的波长漂移灵敏度系数。
由此可知，KT取决于材料本身。
实验表明，当温度T变化不大时，KT基本上可以确定为一与材料系数相关的常数。
经过特殊工艺设计，温度传感器可以有效避免温度变化导致的应变等其他外界激励的干扰，因此，布拉格波长的变化与环境温度的变化呈线性关系。
通过测量光纤光栅反射波长的偏移，并对其进行解调，即可比较容易地得到环境温度的变化。
油罐区光纤光栅感温火灾探测报警系统应用
油罐区光纤光栅感温火灾探测报警系统应用葛秀方【摘要】介绍了石油储罐火灾爆炸事故的危害、光纤光栅感温火灾探测技术的概念和工作原理,分析了油罐区传统火灾报警系统的薄弱环节和光纤光栅感温火灾探测报警系统的优势表现,在油罐区安装该系统也谈了一些个人的看法,以供参考.【期刊名称】《安徽建筑》【年(卷),期】2016(023)004【总页数】3页(P228-230)【关键词】光纤光栅;感温技术;火灾探测;应用;油罐区【作者】葛秀方【作者单位】合肥市公安消防支队,安徽合肥230001【正文语种】中文【中图分类】TU892近年来，石油化工企业的消防安全形势十分严峻，尤其是石油储罐火灾爆炸事故频频发生，引起社会对石油化工企业的消防安全、环境保护、职业健康等广泛关注。
据统计，1962年至2013年期间，有记载的石油储罐火灾爆炸事故共83起（国内54起，国外29起），其中26起发生人员死亡，3人以上死亡的有16起，100人以上死亡的有2起，造成累计445人员死亡以及巨额财产损失、环境污染、生态破坏的惨重教训，社会影响极大。
如2010年7月16日，位于辽宁省大连市保税区的大连中石油国际储运有限公司原油库输油管道发生爆炸，引发大火并造成大量原油泄漏，导致部分原油、管道和设备烧损，部分泄漏原油流入附近海域造成污染。
本次事故造成作业人员1人轻伤、1人失踪；在灭火过程中，消防战士1人牺牲、1人重伤，事故造成的直接财产损失为22330.19万元。
油罐区储存的油品，能够蒸发大量的蒸气，当这些油蒸气与空气混合达到一定的浓度，形成爆炸性混合气体，遇到明火或周围的温度达到其引燃温度即可发生爆炸。
由此可见，要防止储油罐的火灾或爆炸，除了消除明火以外，还要时刻监测温度。
传统的感温探测器一般采用热点信号传感器，对周围环境比较苛刻和敏感，环境的好坏直接影响系统能否正常运行。
油罐区储存的易燃易爆化学危险产品，一般都露天存放，环境条件差，传统的感温探测器受周围环境的影响，误报率较高，同时，由于传感器电信号引入油罐区，不可避免地带来一些安全隐患。
光纤传感技术在石油化工安全监测中的应用研究
光纤传感技术在石油化工安全监测中的应用研究随着现代工业的迅猛发展，石油化工行业对安全监测的需求也日益增加。
随之而来的是对新型监测技术的探索，以提高石油化工工艺的安全性和效率。
光纤传感技术作为一种新兴的监测技术，具备传感范围广、高精度、实时性好等特点，在石油化工安全监测领域得到了广泛研究和应用。
一、光纤传感技术的基本原理光纤传感技术是利用光纤作为传感元件，通过光信号与物理量相互作用，最终将物理量转化成光信号输出。
它主要依靠光纤的特殊结构和光的特性进行传输和检测。
在石油化工安全监测中，通过在光纤上引入特殊的物质或结构，可以实现对温度、压力、振动、电磁场等多种物理量的实时监测。
二、温度监测在石油化工工艺中，温度是一个重要的参数，对生产过程和设备安全具有重要意义。
光纤传感技术可以通过光纤的热传导效应和光纤的光衰减特性，实现对温度的高精度监测。
通过在光纤上引入光纤光栅传感器，可以实现对温度变化的快速响应和精确测量。
三、压力监测在石油化工过程中，液体和气体的压力是衡量工艺安全性的重要指标。
光纤传感技术可以利用光纤光栅或光纤布拉格光栅等传感器，通过测量光纤的压力变化来实现对压力的实时监测。
相比传统的压力传感器，光纤传感器具有体积小、抗干扰性强等优势，可以适用于狭小空间和复杂环境中的压力监测。
四、振动监测在石油化工设备运行过程中，常常伴随着振动现象，这不仅对设备寿命造成影响，还可能导致设备故障和事故发生。
光纤传感技术可以通过光纤光栅传感器等设备，实现对振动信号的高精度监测和分析。
通过对振动信号进行实时监测和处理，能够预测设备的故障、研判设备的可靠性，并可以根据预警进行相应的维护和修复。
五、泄漏监测石油化工过程中，泄漏事故往往给环境和人员带来重大的安全和健康风险。
光纤传感技术可以通过在地下或设备表面敷设光纤，并利用光纤光学特性和光纤长距离传输的特点，实现对泄漏的实时监测和定位。
通过监测光信号的强度变化和频率变化，可以准确判断是否发生泄漏，并及时采取措施进行处理，防止事故的发生和扩大。
光纤光栅在电力与化工系统的应用
式中 B 为光栅中心波长， 为光栅周期， neff 为光纤材料的有效折射 率。 neff , 是温度T和轴向应变ε的函数。因此布喇格波长的相对变化量可 以写成：Δλ/λB =(α+ξ)ΔT+（1－Pe）ε 。应变ε可以是很多物理量 （如，压力、形变、位移、电流、电压、振动、速度、加速度、流量等等） 的函数，所以应用光纤光栅可以制造出不同用途的传感头，测量光栅波长的 变化就可以计算出待测物理量的变化。
路不能正常运行而使系统产生很高的误报率,无法正常投用。该公司
20世纪90年代在一期地下电缆隧道内使用点式探测器(防水型)、线性感温电 缆等不同产品都未获成功,至今未通过消防部门的验收而成为消防隐患。光纤 光栅火灾探测系统在罐区使用成功后,笔者开始将其应用到地下电缆隧道中, 完全克服了以上环境条件恶劣的缺点,取得了很好的效果。另外,如果采用线 性感温电缆进行探测,则必须采用与电力电缆进行直接接触式的S型安装方式, 而光纤光栅感温传感器探头及连接光缆可以直线安装在隧道内电缆桥架的上 方,这种安装方式给今后隧道内电缆的维护、改造等带来了很大的方 便。
4.光纤光栅测温系统的技术特点
1、光纤光栅测温系统不受外界电磁干扰，不受电源和光源起伏的影响，
不受器件老化等影响，并且防爆、防腐蚀；
2、应用了特殊的微电子机械解调设备，提高了测量的可靠性和稳定性； 3、光纤光栅传感头使用专用光纤绝缘子，保证了在恶劣天气和环境 中的安全运行； 4、采用自主研制的特殊材料封装的标准光纤光栅，保证了检测温度的 可靠性和正确性； 5、自行研制的光纤光栅测温探头便于安装和维修。
我中心还可根据用户现场设备情况定制传感器。上图显示两种不 同的封装样式，一种可以由螺丝固定，用于接线端子，开关刀闸等。
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光纤光栅感温火灾探测系统在石化罐区的应用
【摘要】介绍化工储罐区的火灾危险性质，光纤光栅感温火灾探测器的特点和工作原理，并给出光纤光栅探测器在化工罐区的工程应用，最后通过与其它线性感温探测系统的比较，总结光纤光栅感温火灾探测器的优点和缺点，使化工储罐的火灾报警设计达到安全、可靠、稳定、高效。
【关键词】化工罐区火灾探测系统光纤光栅感温探测器工业应用
1 石化储罐区的火灾危险性质
罐区储运的油品大部分都属于甲类和甲A类火灾危险性介质，通常以液态形式在常温增加压力条件下储存，具有气液两相的性质。
其火灾危险性主要表现在以下几个方面：
（1）易挥发。
以液态形式储存，释压后，立即挥发为气体。
气化后体积膨胀250～300倍，并急剧扩散蔓延。
（2）相对密度大（空气的1.5～2倍）。
比空气重，容易停滞和积聚在电缆沟、下水道等低洼处，易与空气形成爆炸性混合气体，一旦达到爆炸极限，遇火源便可以燃烧、爆炸。
（3）易燃、易爆。
闪点低，着火温度比一般可燃气体温度低（约为400～530℃），危险性大，与空气接触后形成爆炸性混合气体，爆炸极限是2.1%～9.5%（体积比），可被小火星点燃，爆炸速度为2000～3000m/s。
（4）燃烧热值高。
热值大于15605.5kJ/ kg（91272kJ/m3），火焰温度高达2120℃，辐射热强，极易引燃、引爆周围的易燃、易爆物质，使火势扩大。
（5）易膨胀。
储罐属于压力容器，储存在容器内的油品，在一定的温度和饱和蒸气压下处于气液共存的平衡状态。
随着温度的升高，液态体积会不断膨胀，气态压力也会不断增大，气体泄漏的可能性也就越大。
（6）有腐蚀性。
内腐蚀可以不断地使容器壁变薄，从而导致容器的耐压强度，缩短容器的使用年限，导致容器穿孔漏气或爆裂，引起火灾报站事故。
同时，容器内壁因受到硫化氢的腐蚀作用，还会生成黑褐色的硫化亚铁（FeS含硫量：36%）粉末，附着在器壁上或沉积于容器底部。
这种硫化亚铁粉末如果随残液倒出，或使空气大量进入排空液态的容器内，硫化亚铁会与空气中的氧气发生氧化反应，放热而自然，生成氧化铁（Fe3O4）和二氧化硫（SO2），这种自燃现象也易造成火灾爆炸事故。
（7）易产生静电。
油品从管口、喷嘴或破损处高速喷出时能产生静电，静电电压可高达数千乃至数万伏。
根据测定，当静电电压在350～450V时，所产
生的放电火花就能引起可燃气体燃烧或者爆炸。
由于从管口、喷嘴或破损处高速喷出时，极易产生高电位静电，所以其放电火花足以引起火灾或爆炸事故。
2 光纤光栅感温火灾报警系统2.1 特点
（1）光纤传感器体积小，质量轻，能在恶劣环境下进行非接触式、非破坏性以及近距离测量。
（2）自动对光栅传感器所在区域进行实时巡检，检测现场温度的异常波动，实现早期火灾报警。
（3）以图文形式实时显示相应监测点的温度值和温度变化曲线，方便管理人员操作和维护。
（4）各个监测点的温度和报警信息都保存到光纤光栅感温火灾探测器的大容量储存器内，可查看各监测点的历史温度变化曲线，为决策和维护提供数据支持。
（5）光纤传感器的探测部分无源，本安防爆，平时只有光通过，不导电，工作状态下不会产生电火花，不受雷电干扰。
（6）可根据实际情况对光纤光栅感温火灾探测器的报警阈值进行现场设定。
（7）用准分布式测量方式，测量点多，可以灵活调整传感器的布设位置。
（8）系统结构紧凑，安装简单，维护方便，抗电磁干扰、抗腐蚀，能在恶劣的环境下工作，可靠性高，使用寿命长。
2.2 光纤光栅感温探测器的工作原理
光纤光栅是光纤纤芯折射率受到永久的周期性微扰而形成的一种光纤无源器件，一般采用特殊的紫外光照射工艺，对光纤纤芯进行照射，入射光子和纤芯内锗离子相互作用引起光纤折射率的永久性变化，从而在纤芯内形成空间相位光栅，其作用实质上是在纤芯内形成一个窄带的（投射或反射）滤波器。
图1是光纤光栅结构原理，当宽带光经光纤传输到光栅处时，光栅将有选择地反射回一束窄带光。
在光纤不受外界影响（环境温度），改窄带光中心波长为宜固定值λB；而当环境温度发生变化时，光栅的栅距Λ将发生变化（同时光栅处纤芯折射率neff也会发生变化），反射的窄带光中心波长将随之发生改变，这样就可以通过检测反射的窄带光中心波长的变化值，测量到光栅处的有关物理量的变化，如图2所示。
通过检测λB的变化值Δλ，即可实现对保护区域的温度检测。
系统工作时，由宽带光源发出的光通过耦合器调制并经光分路器后摄入各个光纤光栅传感器中；每一支光纤光栅传感器会反射回一个与自身温度相对应的窄带光脉冲，波长解调模块把每支光纤光栅传感器反射回的光脉冲信号转换成波长信号，送入信号
处理器进行计算；信号处理器把每个波长信号与初始参数进行对比计算，从而得出每支传感器所处位置的实际温度，如果在一条光纤上串接多个不同λB的光纤光栅传感器，就可以实现一条光纤上的多点测量即为准分布式温度监测；如图3，其中通道数1～n表示为光纤光栅报警系统具有的独立报警区域的个数，每一个报警区域对应一个继电器，当某个区域有超温报警时，相应的继电器动作并送出报警信号，在火灾自动报警控制器中，每个报警信号都有一个唯一的地址编码，管理人员可通过地址编码迅速确定是那个部位出现了温度异常，并采取有效的处理措施。