TGW-1000光纤光栅感温火灾探测系统在罐区的应用
油罐火灾报警
油罐火灾报警一．概述随着国民经济的不断发展和人们生活水平的不断提高，人们对能源的需求越来越多，我国是能源消费大国，对能源的需求尤其旺盛。
无论是国家或者是地方均在建设储备油罐等设施，而各类油品的储运安全是能源生产和销售的重要保障，由于油气是易燃物，因此对各类储油罐、储气罐进行实时在线温度监测，并建立火灾报警系统非常重要。
二．储油罐光纤光栅感温火灾报警系统解决方案按照中石化有关火灾报警技术标准要求，储备油库的火灾报警系统宜采用无电检测技术，光纤光栅感温火灾探测传感系统是目前国际上新型一代无电检测火灾温度探测系统，具有高精度、高灵敏度、安全防爆、抗强电磁干扰、抗雷击、抗腐蚀、可长期实时监测等众多优点，能快速、准确的探测出各类温度异常部位和区域，为及时采取各类安全措施提供可靠依据。
一般情况下，对灌区油罐实行集中监控方式，每个油罐无论容积大小，均实行单独监测通道实时在线温度检测方式，避免同一监测通道监测多个油罐而造成的许多维护管理方面的不便，光纤光栅温度探测器在油罐上的间隔可以按照3-6米布置，也可以做成双环布设，采用专用夹具将光纤光栅温度探测器布设在浮盘/浮船挡油槽的密封圈附近，然后通过光纤/光缆把探测器串连起来，接入到控制室的信号处理器，通过信号处理器对采集到的信号进行解调，测量出现场温度的实际情况，并将相关的信息传递到中央控制室。
储油罐主要有三类：外浮顶、内浮顶(拱顶)、球形罐1、外浮顶油罐光纤光栅感温火灾探测器的布置方式：外浮顶油罐主要是以储存原油为主，体积较大，必须设置火灾报警系统。
在外浮顶储罐上，一般采用专用夹具将光纤光栅感温火灾探测器布设在浮盘/浮船密封圈附近。
光纤光栅探测器使用传输光缆连接，在储罐内，传输光缆沿滑梯敷设，并垂落至浮盘处与光纤光栅探测器连接。
其中滑梯至罐底浮盘处的传输光缆采用防爆挠线管敷设。
2、内浮顶(拱顶)油罐光纤光栅感温火灾探测器布置方式内浮顶(拱顶)油罐多用于存储成品油，由于成品油易燃烧，且内浮顶上下移动，浮盘处极易发热，存在着极大的安全隐患。
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。
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。
感温光纤光栅传感器及其在原油储罐中的应用
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收 稿 日 期 ：2 0 0 8 0 7
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工
作 者 简 介 ： 高族 国
院 自动 化 专 业
图 1
，
，
程 师 19 9 8 年毕业 于抚 顺 石பைடு நூலகம்油 学
，
现 任 中国 石 化
。
管道 储 运 分 公 司 黄 岛 油
光 纤布拉 格 光 栅 结 构 示 意
库 自动 化 仪 表 主 管
条 纹 周 期 会 发 生 变 化 ；由 于 热 光 效 应 光 栅 的有 效 折 射 率
，
光 纤 布 拉 格 光 栅 的基 本 结 构 为 沿纤 芯 折射率 周 期 性 的
调制(如图
1
也 会发 生 变 化
△山
。
所以
：
所示 ) 所 谓调制就是本来沿光纤轴线均匀 分
，
布 的折射率产 生 大 小 起 伏 的 变化
热 光 系数 。 验 表 明 ， 和 口基 本 上不 随温 度 变 化 ， 实 ＡＡ 和
△Ｔ具 有 很 好 的 线 性 关 系 。因此 只要 能 够 精 确 地 测 量 光 栅 反 射 光 的 布 拉 格 波 长 ， 可 以精 确 地 知 道 光 纤 光 栅 处 的 温 就 度 ， 就是 光纤 光 栅 温 度 传 感 器 的 工 作 原 理 。 这
、 、 、
，
平均效应 ) ；
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泛 并 且 特 别 适 用 于 易 燃 易爆 和 电 磁 干 扰 等 恶 劣 环 境 中
，
。
，
斗
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。
国外光纤 光栅传感 器 已 经 在 市政 工 程
基于光纤传感技术的油库罐区监测系统
基于光纤传感技术的油库罐区监测系统
叶茂
【期刊名称】《《可编程控制器与工厂自动化(PLC FA)》》
【年(卷),期】2005(000)003
【摘要】光纤传感器是当今光纤测量技术领域研究的热点课题之一,用这种结构新颖的传感器实现的测量系统,在测量现场可视为"全光学"式,在易燃易爆工况下尤为适用。
油罐液位温度参数的测量,要求较岛精度和良好的本质安全性能。
目前常用的液值测量方法大多以电信号进行测量和传输,因而带来了防燃防爆等问题。
本文针对特殊工况下的测量现场要求,提出基于光纤传感技术的油罐监测系统,它与传统的测量系统相比,测量现场完全无电,可应用于易燃易爆场合。
【总页数】4页(P105-108)
【作者】叶茂
【作者单位】武汉理工大学光纤中心
【正文语种】中文
【中图分类】TP212
【相关文献】
1.光纤传感器在罐区无电实时监测系统中的应用 [J], 张鹏;朱福城;吕永健
2.基于短栅区光纤光栅传感器的油气管线腐蚀在线监测系统研究 [J], 刘海锋;王虎;刘伟;曹宏远;刘波
3.基于光纤传感技术的油库监测系统的设计 [J], 张国伟;姜德生;祈耀斌
4.基于光纤传感技术的油库监测系统的设计 [J], 张国伟;姜德生;祈耀斌
5.光纤传感技术在罐区液位计量中的应用 [J], 李迎涛
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光纤光栅感温火灾探测及报警系统在原油库的应用
一
测 系统 ， 以此来实 时监 测储油罐 现场温度 。在储油罐 浮梯 另 一侧 由光缆连接器和多 芯单 模的传输光 缆连接 ， 传输光 缆将探 头检测到的温度信 号传 输到控制室 。
１２２ 光 纤 光栅 火 灾 探 测 系统 的控 制 室 部 分 ．
光纤光栅火 灾探 测系统 的控制室部分 为信号处 理器 。
在 各 个 子站 ， 座 原 油 储 罐 上 的光 纤 光 栅 感 温 火 灾 探 测 器 每
都 配备一 台信号处理器（ 如图 ２所示 ） 。
子站 ， 各罐 的传输 光缆铺设 到该 子站 ， 经信号 处理器 、 光
安 全 技 术…
．
缆连接 。检测探头 随检测 光缆 安装在 原油储 罐罐 顶 浮盘 上 ， 头采用 单 回路 布置 ， 探 以储 油罐 浮梯一侧 为探 头始 端
（ 般 留有 ３ 余 量 ， 于 探 头 意 外 断 开 后 的 修 复 ）沿 一 ～４ｍ 便 ， 储 油 浮 顶 罐 壁 二 次 密 封 处 每 隔 ５ｍ 敷 设 一 个 探 头 ， 成 检 构
任 军芳
沈 晓兵
张晓东
（ 中国石化管道储运分公 司黄岛油库 ， 山东青岛 ２ ６ ０ ６ ５ ０）
关键词 ： 光纤光栅 感温 ； 火灾探测 ； 油储罐 原
１ 光 纤 光 栅 感 温 火 灾 探 测 系统 Ｌ ຫໍສະໝຸດ ｌ使用现 场 — ／ ／
１１ 光纤 光 栅 测 温 原 理 ．
光纤光栅测 温法是美 国联合 技术研究 中心于 １８ ９ ９年 提 出的。它是将 温度 测量和信息传输 分开 ， 利用光栅探头 测温， 采用 一般光 纤进行信息 传输 ， 栅探 头和相 连的光 光
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TGW-1000光纤光栅感温火灾探测系统在
罐区的应用
摘要：本文介绍了TGW-1000光纤光栅（阵列）感温火灾探测系统在罐区的应用，从方案设计，系统原理，系统特点，系统功能和使用效果各个方面进行了详细描述。
该方案安装方便，维护成本低，本质安全、抗电磁干扰，适合火灾早期预警、快速报警，能充分满足安全管理、工艺操作的要求。
关键词：光纤光栅报警分区定位报警无电检测联动实施
一、概述
光纤光栅（阵列）感温火灾探测系统是集计算机、光纤通讯、光纤传感、光纤传输、光电控制等高新技术于一体的系统工程，本质安全、无电检测、实时在线监测，可以确保储罐的安全生产。
武汉理工光科股份有限公司研制推出的TGW-1000光纤光栅（阵列）感温火灾探测系统，它以国家标准GB 16280、GB 50116为主要设计依据，采用拉丝塔在线制备的技术，生产出密集光栅阵列传感光缆作为感温火灾报警敏感单元，利用时分+波分混合复用技术对火灾信号进行解调报警。
系统能够达到厘米级的温度感知，米级的空间定位以及公里级的监测范围；安装方便，维护成本低，本质安全、抗电磁干扰，特别适合火灾早期预警、快速报警的应用场景。
二、罐区应用方案设计
2.1项目设计方案
某化工厂两个罐区储罐本体火灾报警监测拟采用TGW-1000新型光纤光栅。
包括原料罐区7台储罐和液化产品罐区35台储罐，每台储罐采用一条新型光纤光栅阵列感温光缆敷设在外浮盘密封圈上，呈圆周形分布在油罐二次密封边沿，新型光纤光栅阵列感温光缆的感温光纤光栅间距小于0.5m，能够响应10cm小火
源，秒级报警响应；每台储罐采用的光栅阵列信号处理器一个独立的通道，共计
6台TGW-1000型光纤光栅阵列信号处理器。
其中，原料罐区（7台储罐）为罐区1，用1台信号处理器；液化品区中，丁二烯及剩余C4罐组（12台储罐）、C5
罐组（2台储罐）为罐区2，用2台信号处理器；乙二醇罐组（6台储罐）为罐区3，用1台信号处理器；MTBE及苯类罐组（13台储罐）、裂解燃料油罐组（2台）为罐区4，用2台信号处理器。
光纤光栅感温火灾探测系统采用光纤光栅作为探测单元，系统能够实时显示
罐上各区位检测温度，并可向火灾报警主机提供标准信号输出和继电器触点信号
输出，实现火灾报警和故障报警，建立声光报警系统。
TGW-1000线型光纤光栅阵列感温火灾探测系统是以光纤作为信号的传输与传
感媒介，感温光缆敷设在外浮盘密封圈上，呈圆周形分布在油罐二次密封边沿，
在感温光缆上，感温光纤光栅间距不大于0.5m，能够连续实时监测各储罐二次密
封各区域的实时温度，并把实时温度数据传至机柜的光纤光栅阵列感温火灾探测
信号处理器，光纤光栅阵列感温火灾探测信号处理器将火灾报警信号接入火灾自
动报警控制主机，进而与其他的消防设备实现联动。
整套系统从显示界面上查看油罐二次密封圆周每处的温度。
光纤光栅阵列感
温火灾探测信号处理器可通过继电器（及其扩展器）、RS485接口或者TCP/IP
网络协议与火灾报警控制系统、工业电视等系统等实现联动。
光纤光栅线型感温火灾探测系统图（1）
2.2系统优势
符合国家相关标准GB16280、 GB50116的规范
灵敏度高，响应速度快，能够对10cm小火（热）源及时报警
同时具有定温和差温报警功能，差定温参数可根据需要设定
具有自检功能，实现米级定位
探测距离远，单通道最大探测距离可长达5公里
单根探测光缆无熔接点，机械强度高、可靠性好、维护成本低
设计使用寿命为15年
2.3 系统主要功能
2.3.1报警分区设置
该系统实现分区报警，报警区间可随用户需求进行设置；点击软件上方工具
栏中的“分区设置”按钮，然后根据项目需求，对不同通道中不同光纤进行分区；根据现场要求设置分区长度和分区前缀，点击“自动分区”按钮，实现系统分区。
2.3.2高温定位报警
系统提供完备的温度跟踪和探测功能，可实现精确定位报警。
当温度超限时，信号处理器输出报警信息，以及相对应的报警位置信息，并将以上报警信息及其
位置码传送到火灾控制器，联动相应的消防设备。
各报警分区温度的变化，可通
过显示颜色区分，如有报警自动改变颜色，火灾报警显示红色。
火警信息火警记录（2）
2.3.3实时温度曲线
实时测温，连续监测，温度监测界面可实时显示罐区温度曲线，显示每个通
道温度沿光缆米标的分布情况。
任意点温度报警，报警信号突出显示。
2.3.4自检、校准
系统实时自检，实时校准，保证系统的可靠性和正确性。
当探测光纤受损，
报警主机可以即时定位受损点，且受损点之前的光缆仍可处于工作状态。
2.3.5历史记录与查询
用户软件可通过此界面直观地了解储罐的安全情况；并进行数据管理：温度
列表、温度曲线、报警记录、历史记录，系统可记录5年以上的历史数据。
同时
具有查询温度历史记录功能。
2.3.6设置报警等级
根据用户要求，可设置预警、定温报警、差温报警输出，报警温度可任意设定。
预警：当温度达到预警设定值，系统输出预警报警信号；定温报警：当温度
达到定温设定值，系统输出火警信号；差温报警：温度上升速率超过设定的报警
速率值。
报警相应罐体及探测器位置显示红色并闪烁。
同时系统配置声光报警器，报警器同时动作。
2.3.7接口配置
TGW-1000线型光纤感温火灾探测器有两种接口与火灾报警控制器连接；A:继
电器接口；提供开关量信号与火灾报警控制器连接。
B:RS485接口；提供串口信
号与火灾报警控制器连接。
火灾报警控制器接收每个探测区域的预警、火警和故
障信号。
另TGW-1000线型光纤感温火灾探测器系统可通过RJ45网络接口的方式
直接与综合监控系统交换机相连，实现信息共享。
2.3.8LED显示
TGW-1000线型光纤感温火灾探测器具有LED显示功能，可显示断纤报警、系
统故障报警、电源故障、温度异常报警。
三、现场应用情况
3.1测量准确率高
采用最新的光纤光栅传感技术——光纤光栅阵列传感技术，利用光纤光栅的
时分、波分复用技术，响应10cm小火源，秒级报警响应，测量结果快速、准确，产品可靠性高，稳定性好。
3.2抗干扰能力强
采用先进的数字式测量技术，不受强电磁干扰、光源波动、连接损耗、光缆
的随机振动等因素的影响。
响应时间短，分辨率高，测量精度高，而且监测长度
与精度无关。
可设置多级差温报警，能够根据温度上升的快慢程度进行判断，克
服因环境温度变化带来的误报。
3.3具备可扩展功能
系统具备开放性特征，采用模块化组合式结构设计，支持多种国际标准通讯
协议，兼容性好。
并预留接口便于今后的升级和扩展。
同时，系统的分布式结构
使得系统的可维护性好。
系统软件的数据进入通用数据库，能够实现数据和资源
的共享。
3.4简单易维护
每条光纤光栅阵列感温探测光缆均为1条完整的探测光缆，在探测光缆上没有中间接头或其它封装缺陷；系统组合式结构，可实现局部维护和更换，不影响整个系统的正常运转，系统具备故障诊断、在线修改、离线编辑功能。
四、结束语
TGW-1000线型光纤和传统光纤相比，采用特种紫外光增敏技术，传感光纤与通信导引光纤功能划分明确，通信光纤只负责导光，不对传感光纤部分的信号产生影响；采用信号线性还原技术，通过解调相位信息获取外界扰动信号的频率及幅度信息，探测频带内频率响应函数平坦，能够实现宽频带信号测量；能够精确判定断纤位置，且断点修复后不需要进行报警参数的二次校准；在罐区应用效果良好，有效地避免了传统光纤在气温过高（≥35℃）或过低（≤-5℃）时的误报问题。