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神華寧煤洗煤廠電纜溝光纖測溫系統方案
來源:正瑞電子        瀏覽:2315         發布日期:2018-12-21

1、綜述

電纜在各種基礎設施建設中(例如:機房、樓宇配電室)充當著重要能源輸送角色。它無處不在,由于分布廣,又易燃,著火后又具有串延性,所以由于電纜工作溫度異常而發生的火災應引起我們各級管理者的足夠重視。

近年來,廠礦企業、變電站、計算機房等諸多用電設施環境因為電纜著火引起的火災事故頻繁發生。據不完全統汁,全國近十年來發生因電纜著火蔓延成災的重大事故逾百起,累計燒毀電纜32萬多米,恢復重建工作耗資大,費時長,數據損毀,造成不可估量的損失。電纜火災事故還有其特殊的危害,那就是控制回路失效造成事故擴大,甚至損壞主設備,而且修復困難,長時間不能恢復生產。

DCT-8000電纜層電纜溝集中監控系統產品開發指導思想:通過對以往電氣火災發生的機理分析發現,因電纜電流過荷或電纜接頭接觸不良而異常發熱到最后發生火災,它是一個漸變過程。所以,為做到對用電環境全天候監測,我們必須從早期防范開始,那么,最有效的技術手段就是從供電電纜測溫入手,直接切入事件的關鍵點,通過監測電纜工作溫度是否異常來警示整個用電系統環境是否處于安全狀態。

2、現場情況

需要監測1公里長度電纜溝內的電纜溫度,分布式光纖測溫鋪設到電纜上。

采用兩條測溫光纖敷設到電纜上,通過光纖測溫主機實時在線監測電纜溫度,

測溫屏柜安放到主控室內,

3、方案設計

3.1系統簡介

可恢復式線型光纖差定溫火災探測器DCT-8000是一款連續分布式光纖溫度傳感系統(DTS),它利用光時域反射(OTDR)技術和拉曼(Raman)散射效應測量沿光纖分布的溫度變化。該系統中光纖既是傳輸介質,又是傳感器,激光脈沖沿光纖向前傳輸,激光與光纖介質相互作用,產生極為微弱的背向拉曼散射光(溫度敏感的anti-stokes光和溫度不敏感的stokes光),經波分復用器分離后由高靈敏光電探測器所探測,再經高速信號采集和微弱信號處理,得到背向散射信號光的光強比值和返回時間,從而實時獲得溫度分布信息。分布式光纖溫度傳感系統作為線型火災探測器,具有測量距離長、無測量盲區、實時測量等優點,在電力、交通隧道、地鐵、石化、大壩等領域均有應用。

山東正瑞電子有限公司的DCT-8000集光、機、電、計算機和微弱信號檢測等高新技術為一體,采用多項光電測量技術和光纖技術,產品具有測量精度高、測量時間短、測量距離長等特點,可滿足客戶的不同應用需求。DCT-8000具有定溫、差溫、溫升等多種報警算法,可提供聲、光、圖像和繼電器報警方式,同時提供豐富的標準接口方便與火災報警控制器和其它消防設備相連,具備良好的兼容性和擴展性。

 

測量原理

DCT-8000同時實現溫度測量和空間定位功能,其中溫度測量利用光纖自發拉曼(Raman)散射效應,空間定位基于散射信號的回波時間(OTDR技術)。DCT-8000的系統結構示意圖如圖1-2所示。高速驅動電路驅動激光器發出一窄脈寬激光脈沖,激光脈沖經波分復用器后沿傳感光纖向前傳輸,激光脈沖與光纖分子相互作用,產生多種微弱的背向散射,包括瑞利(Rayleigh)散射、布里淵(Brillouin)散射和拉曼(Raman)散射等,其中拉曼散射是由于光纖分子的熱振動,產生溫度不敏感的斯托克斯(Stokes)光和溫度敏感的反斯托克斯(Anti-Stokes)光,兩者的波長不一樣,經波分復用器分離后由高靈敏的探測器所探測。光纖中的Anti-Stokes光強受外界溫度調制,Anti-Stokes與Stokes的光強比值準確反映了溫度信息;不同位置的拉曼散射信號返回探測器的時間是不一樣的,通過測量該回波時間即可確定散射信號所對應的光纖位置;結合高速信號采集與數據處理技術,可準確、快速地獲得整根傳感光纖的溫度分布信息。

 

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n DTS系統結構示意圖

DCT-8000利用分布式光纖測溫技術可獲得傳感光纖上每一點的溫度信息,并在用戶軟件界面上實時顯示,如圖所示。

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n DTS 溫度分布曲線圖

系統特點及功能

l  實時性:DTS分布測溫系統對待測區域的溫度進行7×24小時的實時監控,及時發現并定位過熱點,做到早期預警。

l  分布式:DTS系統為分布式測溫,連續監測,可根據現場情況任意設定報警值。實時顯示待測范圍內任意點的溫度變化。

l  先進性:DTS光纜分布式溫度測量系統是電纜溫度在線監測的最有效的手段,在國外已經取代傳統的線性感溫材料,在技術上已非常成熟完善;通過采用不同的外護套材料,探測光纜可以適應各種環境;區域長度設定、報警值設定及系統校定均可采用Windows 2000及以上版本軟件來完成。

l  準確性:DTS系統溫度分辨率可以達到0.1℃,溫度精度可以達到1℃;終端機內的激光發射裝置每秒鐘會發射上萬次的光脈沖,并將取樣溫度的平均值輸出到顯示系統,基本消除誤差。

l  靈活性:DTS監測系統的監測是連續的,可設置多級定溫報警,如30℃初報警,40℃預報警,50℃采取措施等,并且可以根據現場環境情況進行修正;為避免誤報發生,在設定定溫報警的同時,還可以設定溫升速率報警,或定溫和差溫結合報警。報警控制區可編程,并可按照用戶的要求進行分區,可針對環境變化最多可設置500個不同報警控制區域。

l  擴展性:DTS系統可以對多路光纖進行同時測量,根據實際需要,有1、2、4或8路可以選擇。

l  兼容性:DTS系統可以通過以太網網口、RS232接口,向終端用戶控制系統(如平板PC)提供分區、溫度及報警信息。

l  安全性:DTS系統具備內部數據記錄功能,可儲存一年的歷史數據,并可把存儲的數據調(恢復)出來;遠程控制和診斷,可通過網絡接口進行遠程控制和診斷;如果光纖受損,DTS系統可以即時定位受損點,并通過光纖熔接機對其進行熔接,這對于有效的實施在線監測是非常重要的;探測光纜本征安全,采用光信號,不會與動力電纜之間產生相互電磁干擾。

l  完整性:DTS分布式溫度測量系統可以根據現場環境要求采用回路配置-即光纜的兩端均連接到DTS主機上。回路設計采用“雙端”數據處理(即如果出現斷路,可從回路兩端同時進行單端測量),因此光纜上單點受損并不影響DTS系統在回路兩端采集數據的能力,也不會引起任何性能損失,如響應時間,區域定位及溫度分辨率將保持不變。

 3.2 系統組成

DCT-8000完整系統由機柜部分、光纖部分和上位機軟件等組成,如圖所示。

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n 機柜部分示意圖

機柜部分

機柜部分可配置測溫主機(標配)、液晶顯示器(選配)、19英寸標準機柜(選配)、繼電器單元(選配)和消防電源(選配)、蓄電池(選配)等。(具體配置以及規格以訂購合同為準)

測溫主機

測溫主機是系統的核心設備,實現了溫度解析和火警判斷的功能。

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n 測溫主機外觀圖

 

測溫主機接口圖

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n DCT-8000主機接口示意圖

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消防電源(含蓄電池)
 

消防電源主要用于為測溫主機、顯示器等設備提供穩定連續的24V直流電源。

感溫光纜

光纜外觀圖

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n 感溫光纜示意圖

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n 光纜連接頭示意圖

安裝方式:每層電纜按S型分布感溫光纜。

3.3  安裝圖

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4、產品保修及服務承諾

    山東正瑞電子有限公司作為ISO9001:2000國際質量管理體系認證企業,產品的生產、服務等將嚴格按照體系規定執行。

    我公司承諾對所有售出商品(含工程)均具有12個月免費保修服務,終身維護。響應時間為8小時內回復。如需現場服務,省內24小時到達現場。省外48-72小時到達。

    本公司還對客戶提供上門技術支持服務。針對客戶在系統運行中出現的故障,工程師認為通過電話熱線無法解決問題,就會根據客戶的要求提供現場技術支持。現場技術支持包括故障診斷、提交解決方案、系統參數恢復、重裝系統等服務。

 

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