分布式光纖測溫系統(tǒng)
技
術
方
案
北京鴻鷗成運儀器設備有限公司
1.1概述
相對于以上傳統(tǒng)的供暖方式來說，地熱能供暖在滿足人們供暖需求的同時不會對環(huán)境造成污染這也是國家大力推廣發(fā)展的原因之一。地熱井供暖是指通過打地熱井，抽取地下熱水并用于供暖系統(tǒng)，地熱井供暖的優(yōu)勢在于清潔、環(huán)保、舒適，因為深層地下水有自己的循環(huán)系統(tǒng)，水被采上供暖，再循環(huán)到地下，整個過程是沒有消耗的，理論上可以無限再生。符合低碳環(huán)保、節(jié)能減排的環(huán)境建設要求。
地熱井供暖還有一些工藝需要完善，比如尾水排放的溫度過高，造成了資源的浪費，因此，地熱井的溫度實時監(jiān)測尤其重要。分布式光纖測溫系統(tǒng)*取代了傳統(tǒng)的熱電阻式傳感器，解決了井下惡劣環(huán)境溫度監(jiān)測長期穩(wěn)定的需求。
二、系統(tǒng)簡介
本系統(tǒng)采用了當今先進的光電技術、通訊技術、微處理器技術、數(shù)字化溫度傳感技術。*設計的低溫、強電場、潮濕環(huán)境運行技術。該系統(tǒng)的開發(fā)研制均在天然氣采集區(qū)、熱力管道經(jīng)多次反復試驗、攻關才得以完善，完整安全地把數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)測終端。因此，該系統(tǒng)是一種高可靠性的溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)。
本系統(tǒng)具有良好的計算機界面、可顯示現(xiàn)場管道模擬圖，顯示傳感器所監(jiān)測的實際位置及所有管道的相關參數(shù)，當運行中管道出現(xiàn)異常時，顯示畫面及事故音響同時發(fā)出報警信號，可通過計算機的模擬圖上直接查看，并能迅速準確地判斷出發(fā)生故障的實際位置，很大程度地防止了更大的事故發(fā)生及提高了技術管理水平。本系統(tǒng)支持RS－485/RS－232和ETHERNET等標準通訊接口和通訊協(xié)議可與監(jiān)控室內(nèi)網(wǎng)絡互連。
2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與說明
為保障被監(jiān)測管道的安全，本系統(tǒng)采用技術先進、性能*的線式光纖測溫系統(tǒng)，將感溫光纖敷設在熱力管道上，然后接入控制室的監(jiān)測解調(diào)儀上，監(jiān)測解調(diào)儀將攜帶有溫度信息的光信號解調(diào)后就得到沿管道的分布溫度。監(jiān)測解調(diào)儀通過通訊口將數(shù)據(jù)傳送到上位機，生成直觀的圖文畫面供用戶查詢?yōu)g覽。下圖為系統(tǒng)簡圖：
系統(tǒng)總體性能指標
溫度測量范圍：-40℃—150℃（采用特殊光纖可擴展至800℃）
測溫長度：1000m，2000 m，4000m,8000m，16000,長監(jiān)測距離20km
測溫精度：<±0.5℃
光纖通道：1，2，4--128
定位精度：自由展開光纖：<1m，光纖探頭：<5cm
采樣速率（空間采樣間隔）：100MHz （1.0m）
光纖接口：FC/APC
測溫光纖：多模62.5/125
測量時間：<10s/周期、<15s/周期、<20s/周期
數(shù)據(jù)接口：RS232,RJ45(網(wǎng)口)
要求測溫光纖損耗：<1dB/km @ 1550nm
電源：220V, 50Hz
主機工作環(huán)境：溫度0℃～60℃
濕度<80%（無冷凝）
2.2系統(tǒng)包含的子系統(tǒng)：
1、傳感器與傳輸系統(tǒng)
該系統(tǒng)應用先進的分布式光傳感技術，通過光纖傳感器，將被測溫度量轉(zhuǎn)變成光信號。由于從傳感器輸出的信號為光信號，所以可以直接通過光纜進行遠距離傳輸。光纖良好的耐環(huán)境性能也為長期的安全監(jiān)控提供了可靠的保障。
2、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
該系統(tǒng)的功能：光纖傳感器所產(chǎn)生的光信號經(jīng)光纜的遠程傳輸，然后通過放置在監(jiān)控室的光纖監(jiān)測解調(diào)儀直接進行數(shù)字量識別并轉(zhuǎn)換為物理量，記錄的數(shù)據(jù)可以在計算機終端顯示、記錄、保存或直接進入監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。
3、監(jiān)測數(shù)據(jù)管理軟件系統(tǒng)
該系統(tǒng)的目的是根據(jù)各監(jiān)測項目的特點，使各種不同類型的數(shù)據(jù)通過恰當?shù)慕M織被有效地儲存起來。在保證必要信息儲存的前提下，盡量減少數(shù)據(jù)冗余度。該管理系統(tǒng)能方便地從數(shù)據(jù)系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)，同時數(shù)據(jù)可以被不同用戶方便地調(diào)用。
三、系統(tǒng)參考標準
《線型光纖感溫火災探測器》GB/T 21197-2007
《工業(yè)產(chǎn)品使用說明書總則》GB9969.1
《數(shù)字計算機硬件測試》(ISA-RP55.1)
《工業(yè)控制設備及系統(tǒng)的端子板》(NEMA-ICS4)
《工業(yè)控制裝置及系統(tǒng)的外殼》(NEMA-ICS6)
《建筑設計防火規(guī)范》(GBJ 116-87)
《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》(GB 50116-98)
《火災自動報警系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范》(GB 50166-92)
《火災報警控制器通用技術條件》(GBJ 4717-93)
其它現(xiàn)行的相關國家和行業(yè)標準規(guī)范
四、監(jiān)測范圍及運行目標
4.1監(jiān)測范圍
采用線式感溫光纖對地熱井進行在線溫度監(jiān)測。
五、管道測溫解決方案
5.1設計原則
本設計依據(jù)國家關于火災自動報警系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范及工業(yè)自動化測控系統(tǒng)的設計技術規(guī)范，采用目前在工業(yè)界廣為使用并被證明是成功的，以其結(jié)構(gòu)先進、布線成本低、抗干擾能力強、運行安全可靠、擴充靈活方便的*性能，在投資費用合理的前提下，實現(xiàn)管道泄漏時溫度差監(jiān)測功能。實時監(jiān)測井下溫度，對溫度的異變及時進行預報，及時發(fā)現(xiàn)隱患，及時進行防范。
5.2方案說明
根據(jù)地熱井分布情況，設計光纜安裝（參考方案），見下表：
5.2.1配置清單
序號 | 名稱 | 型號 | 數(shù)量 |
1 | 分布式光纖測溫主機（4通道） | HO-D-2000 | 1臺 |
2 | 特種測溫光纜（地熱井）井壁測試 | HO-GL-120 | 2500米 |
3 | 特種測溫光纜（地熱井）井筒測試 | HO-LL-120 | 2500米 |
4 | 分布式光纖測溫在線監(jiān)測組態(tài)軟件 |
| 1個 |
5 | 工作站（工控機／顯示器） | 610 | 1套 |
6 | 光纖終端盒 | JCHL-A | 1套 |
7 | 光纖接續(xù)盒 | JCHL-B | 2套 |
5.2.2設計說明：
本項目需要地熱井1口，深度均是2500m。
鋪設如下圖。
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