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。

光纤光栅传感技术在油田中的应用

光纤光栅传感技术在油田中的应用随着全球能源需求的增长，油田作为能源生产的重要来源，越来越受到关注。

而随之而来的是油田开采和勘探技术的不断提升和创新。

其中，光纤光栅传感技术的应用在油田中备受关注。

这种技术利用光纤的光学和力学特性，实现对油田工程复杂环境下的测量和监控。

下面来介绍一下光纤光栅传感技术在油田中的具体应用。

1. 工艺流程监控油田开采涉及到诸多工艺流程，包括注水、采油、压裂、控制施工等等。

这些流程的正常实施和监控对于保证油田作业的安全和稳定具有至关重要的意义。

然而，传统的监控手段往往难以满足这些需求。

而基于光纤光栅传感技术，可以实现对这些工艺流程的温度、压力、流量、位移等参数的实时监控。

通过对这些参数的在线监控，可以帮助工程师及时发现问题，并及时作出调整。

2. 管道安全检测油田中有着庞杂的管道网络，管道安全检测是保证油田作业安全的必要措施。

而光纤光栅传感技术可以通过对管道的振动、温度、压力、应力等参数的实时监测，来判断管道的安全性。

同时，在管道发生破裂或者泄漏的情况下，传感器也可以立刻发出报警信号，使工程师能够及时采取措施，确保工作人员和设备的安全。

3. 油井底部压力监测油井底部压力是气藏内部流动状况的指示器之一，其准确测量对于优化油田的生产和开采具有重要意义。

而传统的测量方式往往会受到环境和物理条件的影响。

而光纤光栅传感技术则可以通过在油井中布设光纤光栅传感器，实现对油井底部压力的准确测量，同时可以抵御油井环境对测量的干扰。

4. 油气探测光纤光栅传感技术还可以用于油气探测。

通过光纤传感器，可以获取油气层下方的引力变化信息，这样可以测量油气的分布情况。

同时，通过光纤的敏感反应，可以发现在油气地层中形成的裂缝和岩层变形的情况，这些都对于探测油气具有重要的意义。

光纤光栅传感技术在油田中应用的好处通过上述的介绍，我们可以看到，光纤光栅传感技术的应用可以带来许多好处。

其中最大的优势是其对于油田的特殊环境的适应能力。

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$0(I g #(’0(0(J g *0(I C 50I g 0I &g #?0(I#g &.*d /#%#,!&.*%#%&.)其中!0I &&&&#:扫描速率下的误差缩放比例’(’0(&&&设定点的变化值"通常取#j ’#&&&过程死区!/##和最终周期或时间常数!#,#的函数$当设定点变化大于(’0(时"标度因子通过Q T !内部增大"其内部缩放比例随实际设定点的变化与极小设定点之比而变$当由于设定点的变化使得控制误差无法减小时使用大标度因子"控制误差返回到一个较小的值并持续一段时间"模糊算法使用的标度因子重新作为功能块的缩放比例参数值$)!=>,功能块的使用典型的Q T !功能块有%个基本操作(将输入信号转换为模糊逻辑值!模糊化#’基于输入状态进行规则推理’将模糊逻辑值重新转换为连续信号!逆模糊化#$图,为Q T !功能块原理图$图,!Q T !功能块原理若在控制过程中需要快速变化"可以在图,的反馈回路中加入微分作用$(!结束语迄今为止"S ?K 控制器由于便于实施及良好的鲁棒性"仍然是过程控制中最常用的控制手段$Q T !同样便于实施"同样具有良好的鲁棒性"而且其性能更加优于S ?K $Q T !控制回路和S ?K 回路一样易于操作和整定"但Q T !比强烈作用调节的S ?K 和过阻尼调节S ?K 对控制的响应更佳"它可以象过阻尼S ?K 一样去除超调"同时它的响应速度比强烈调节S ?K 更快$测试表明"K ;N 80O Q X 55L 的回路性能比传统的S ?K 提高%&j $<&j "这种性能源于其大幅度地降低超调"同时缩短稳定时间或响应时间$你不需要完全清楚模糊逻辑规则"只需要操作标度因子"这些标度因子类似于传统S ?K 控制的比例)积分和微分因子(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((($!上接第**页"缆隧道长达十几公里"内部敷设有##&9O "%)9O 等高压电缆"承担着该公司所有重要生产装置的供电"其重要性可想而知$由于电缆隧道都建在地下"一旦发生火灾很难进行灭火"后果将会十分严重"因此隧道内火灾自动探测系统的设置显得尤为重要$但是传统的电信号火灾自动探测系统在实际使用后效果比较差"其主要原因是由于电缆隧道内的环境条件比较特殊(一是隧道内敷设有很多高)低压电力电缆"其产生的电磁场对火灾探测系统的弱电信号有干扰’二是地下隧道内因排水)通风等问题其环境湿度)灰尘都很大!如该公司的地下电缆隧道在春夏季时相对湿度可达#&&j #"使得隧道内的电子产品及探测线路不能正常运行而使系统产生很高的误报率"无法正常投用$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。

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

。
叫
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+
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△T
收稿日期：2 0 0 8 0 7
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—
18
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 ) ；
^
— —
泛并且特别适用于易燃易爆和电磁干扰等恶劣环境中
，
。
，
斗
m
。
国外光纤光栅传感器已经在市政工程

光纤光栅感温火灾探测及报警系统在原油库的应用

位置及集中程度，光纤光栅感温火灾报警系统分成４个将子站和１主监控站。罐群相对比较集中的，其附近建个在
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２６０６５０）
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１８９９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

光纤光栅感温探测系统在原油库的应用探析

光纤光栅感温探测系统在原油库的应用探析摘要：光纤光栅感温火灾探测系统作为消防PLC系统的前端设施，对火情的早期预警具有十分重大的意义。

该文从光纤光栅的工作原理入手，简要介绍了其在原油库的应用，同时根据所出现的故障总结了日常维护措施。

关键词：光纤光栅原油库示波器维护研究表明，石油储系统发生的火灾，67﹪都是因为明火引燃，由此可见，明火引燃是油罐火灾最主要的原因。

在实际生产中，性能良好的火灾自动报警系统在消防安全保卫工作中发挥了重要作用，凡是安装了火灾自动报警系统的场所，一旦发生火灾都能立刻报警，减少火灾损失。

玉门20万方生产运行原油储备库在4 座5×104m3浮顶油罐浮盘的密封圈处设置了无电检测的TGW-100C型光纤感温火灾探测器，并将报警信号和温度信号上传至消防PLC系统，实现与工业电视监控系统的联动，经人工确认后启动相应的消防设施，达到火灾自动监测、预警、报警的目的，确保装置生产安全。

1 光纤光栅感温探测技术1.1 光纤光栅感温工作原理光纤布喇格光栅（Fiber Bragg Grating）(简称光纤光栅)火灾探测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1为光纤光栅的结构示意图。

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。

如图2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。

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。

所以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（图3）。

1.2 TGW-100C光纤光栅感温探测系统简介TGW-100C光纤光栅感温探测系统是以光纤作为信号的传输与传感媒体、利用布喇格光栅的温度敏感性和光的反射原理、通过对反射光的波长进行解调确定测量温度的数字测量技术。

TGW-100C光纤光栅感温探测系统主要由光纤光栅感温探测器（检测探头）、连接光缆、光连接器（光纤接续盒）、传输光缆、信号处理器等部分组成。

光纤光栅感温探测系统在原油库的应用探析

光信号进行传感和传输，是一种本质安全统。
的非电检测技术。
‘
光栅信号处理器设置预警、火警两级报警，
报警温度和温升速率根据现场需要进行设
图１为光纤光栅的结构示意图。光纤光２光纤光栅感温探测系统在玉门原油置。（３）信号处理器还具有自诊断功能，能栅是利用外界入射光和纤芯内锗离子相互库的应用自动监测系统工作状态，输出故障报警信
型ｉ
：
ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈｎｏｖａｔｉｏｎＨｅｒａｌｄ
研究报告
光纤光栅感温探测系统在原油库的应用探析
熊浩武应文（中国石油西部管道酒泉输油气分公司甘肃嘉峪关７３５１ｏｏ）
６７％都是因为明火引燃，由此可见，明火引栅处时，光栅将有选择性地反射一束窄带４个区探测温度。每座原油罐上的检测信号燃是油罐火灾最主要的原因。在实际生产光。当光纤光栅处温度发生变化时，反射光分别经光缆传输到相应的ＰＬＣ间，接入对所以只要应的光纤光栅信号处理器。中，性能良好的火灾自动报警系统在消防安谱中心波长也发生相应的改变。全保卫工作中发挥了重要作用，凡是安装了能够精确地测量光栅反射光的波长，就可２．１罐区部分火灾自动报警系统的场所，一旦发生火灾都以精确地知道光纤光栅处的温度（图３）。

光纤光栅感温火灾探测报警系统在原油罐区的应用

接光缆、感温探头等构成，如图１所示。
火灾隐患。为了解决这一火灾隐患，该厂于２００８年。
在这２个原油罐区分别新增了ｉＳｍａｒｔｌ１ｌ５型光纤光栅感温火灾监测报警系统两套系统分别安装在油品车间的１分站控制室和５分站控制室．对１＃和１６＃原油罐区的外浮顶原油储罐进行在线监测该系统以图１光纤光栅火灾探测报警系统组成
ｉｂｆｅｒｇｒａｔｉｎｇｉｆｒｅａｕｔｏｍａｔｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒ；ｇｒａｔｉｎｇ；ｉｆｒｅ；ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ
关键词：光纤；光栅；火灾；探测
ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＦｉｂｅｒＧｒａｔｉｎｇＦｉｒｅＴｈｅｒｍａｌＤｅｔｅｃｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ
ｉｎＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＰｌａｎｔ
ＡＢ＝２Ｎ，ａ・＾
法比拟的优越性能光纤光栅感温火灾探测报警系统
作者简介：王江峰（１９７９．），仪表工程师，从事石油化工自
动化的运行、维护工作。
式中，＾为光纤光栅的周期栅距；２为光纤光

光纤光栅感温火灾报警系统在油罐群中的应用

，
ｈｇｅｉｂｌｙａｄｅｅｔｍａｎｔｍｎｉｔｒｅ．ＴｅｐｐｒｓｍｕａｅｈｔｏｐｌｄｔｅｓｓｅｂＴ．ｉｈｒｌｉｔｌｃｒａｉｎｏｇｅｉｕｄｓｕｂｄｈａｅｉｌｔｓｔｅｍｅｈｄａｐｉｏｔｙｔｍｙＭＡ．ｓｅｈ
２光纤光栅火灾报警器系统的组成与
工作原理
２Ｉ光纤光栅火灾报警器系统的组成．
其中，为光栅周期；以ｎ为纤芯的有效折射翠任何对光栅的激励影响如温度或应变，将导都致ＦＧ波长的改变，Ｂ这个改变可从光栅反射光谱中
ＺＩＡＮＣａｑ，ＺＩＡＯｎｔＣｈｏ－ｉｔＨｏｇ，ＸＵｏｓｅｇＧｕ－ｈｎ
ＸＵｎＮｉｇ
，
（ｏｅｅｏｌｔｃｌＥｅｔｎｎｉｅｒｇＨｒｉｎｖｃ．Ｔｃ．ａｉ１０４，ＣｉａＣｌｇｆｅｒａ＆ｌｒｉＥｇｎｅｎ，ａｂｎＵｉ．Ｓｉｅｈ，Ｈｒｎ５００ｈｎ）ｌＥｃｉｃｏｃｉｂ
用，出了一种新的光纤光栅感温火灾报警系统，提它具有高精确度、高可靠性、不受电磁干扰等优点．运用ＭＴＡ，系统所采用的方法进行了模拟，ＡＬＢ对结果表明，系统可以满足火灾报警要求．该关键词：光纤光栅；温度传感；火灾报警
中图分类号：Ｐ５Ｔ２３文献标识码：Ａ文章编号：１０ — ６３２０）３００ —００７２８（０６０ — ０１３

TGW-1000光纤光栅感温火灾探测系统在罐区的应用

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。

光纤光栅感温火灾报警系统探测器在外浮顶原油罐上敷设间距的研究

光纤光栅感温火灾报警系统探测器在外浮顶原油罐上敷设间距的研究石凯;姚斌;江梦梦;舒雅【摘要】Fiber Bragg grating temperature sensitive fire alarm system is applied in petrochemical storage area and other inflam- mable and explosive fields, however there is still no relevant national design standard. There are also significant differences in local design specifications of provinces of Anhui and Hubei as for the requirements on laying spacing. Taking external floating roof crude oil storage tank as an example, this paper studies the relationship between laying spacing and diameter of storage tank, by difference temperature or constant temperature detection methods, at two different installation heights. The results show that there is a positive correlation between laying spacing and diameter of storage tank. The fire power is indicated to have a linear relationship with the diameter of storage tank in the beginning stages when the fire power is small. In this stage the lay- ing density should be strengthen to guarantee timely detection when the laying spacing is determined in terms of local stand- ards. As compared to the constant temperature detection method, the. difference temperature method has the advantage in rapid detection of fires, and a relative longer laying spacing can be used.%光纤光栅感温火灾报警系统在石油化工行业储罐区等易燃易爆场所得到应用,但目前尚没有相关的国家级设计规范,且安徽省和湖北省地方设计规范关于感温探测器敷设间距的要求存在较大差异,有必要开展深入研究。

光纤光栅感温火灾探测器在油罐区的应用

起。当发生火灾时，油罐内的温度发生变化，续监测储罐温探测器在－４０ ℃～１２０ ℃内可调温度设定值。（７）系统整体响
号处理器，应根据报警分区输出各区域报警信号（输出信号根据《火灾自动报警系统设计规范》（ＧＢ５０１１６ — ２０１３）为无源接点开关量信号（电压２４Ｖ触电容量ＩＡ）、模拟量信中要求 “ 外浮顶油罐宜采用线型光纤感温火灾探测器，且每号，均通过硬线连接），同时信号处理器内数据应具有通过只线型光纤感温火灾探测器应只能保护一个油罐，并应设置ＲＳ４８５或ＲＪ４５接口与消防控制系统通信的功能，并输出区域在浮盘的堰板上。 ” 报警信号及运行状态、故障状态信号，每个区域分为两级报２系统组成和技术要求警，报警温度可设定。（９）数据存储：能够存储３个月以上的２．Ｉ系统组成历史数据。（１０）备用电池时间：不小于３ｈ。光纤光栅感温火灾探测器由光纤光栅信号处理器、光２．２．３光缆纤感温探测器、光缆、安装附件等组成。罐体上光缆应为防静电阻燃铠装光缆，耐油气腐蚀、耐２．２技术要求紫外线。光纤光栅感温火灾探测系统原理是根据光纤光栅反射３光纤光栅感温探测器设置原则的光学频谱对温度的敏感特性，即在光纤光栅感温火灾探根据《火灾自动报警系统设计规范》（ＧＢ５０１１６ — ２０１３）测器内部设置感温敏感元件，利用光纤光栅感温火灾探测信中要求 “ 采用光栅光纤感温火灾探测器保护外浮顶油罐时，号处理器内部设置的各功能模块对光纤光栅感温火灾探测两个相邻光栅间距离不应大于３ｍ。 ” 器的输入光源激励／输出光学频谱分析和物理量换算，信号在遵守标准规范的前提下，可采用单根多模光缆沿着处理器输出设置在油罐不同地方探测器的温度信息，当探测罐壁从罐底敷设至罐顶的接线箱内。再从接线箱中分出４根器检测到的温度达到预先设定的两级温度报警设定值时且光缆，２根光缆为一组，分别沿着罐壁在外浮顶罐的浮盘二报警温升速率实时输出火灾报警信号。次密封位置以半圆方式敷设，具体安装方式如图１所示。２．２．Ｉ光纤感温探测器（Ｉ）安装在罐顶（罐内）的探测器应为全天候设备且能正常工作。并能适用原油、成品油油气的工作环境，须满足现场防爆和防护等级的要求：防爆等级优于ＥｘｄＩＩＢＴ４，防护等级优于ＩＰ６５。（２）探测器间隔距离不大于３ｍ。（３）测温范围：一４０￣Ｃ￣１２０￣Ｃ。（４）每个探测器应具有报警功能。（５）报

石油储罐光纤光栅感温火灾报警系统的研究

光纤光栅感温火灾报警系统主要由光纤光栅温度传感探头� 光源� 光缆连接器� 传输光缆 � 信号处理器 � 显示仪表� 报警器以及软件等组成 �其系统结构如图 2 所示 � ( 1) F B G 温度传感探头 �F B G 温度传感探头采用光纤光栅作为敏感元件，它是整个光纤光栅感温火灾报警系统的核心组成部分，由测量光栅 �导热感温元件组成，其两端由不锈钢软管同［1 ］光缆连接，实际使用时往往采用多个温度传感探头串接使用 � ( 2) 信号处理器� 信号处理器主要由光调 � 制解调模块解 � 信号转换处理电路 � 继电器 � 消防电源 �24 V 直流电源等组成，采用 R S485 实现数据通信，测量显示范围 - 30 120 ，分辨率可以达到 0.1 ，响应时间小于 20 ，可以设定一次报警� 二次报警温度，信号处理器可以与 P L C �D C S 以及消防控制主机等系统连接� 用户可通过信号处理器实时动态地掌握受控环境中火灾温度参数的变化情况 �
011 - 12 - 05 � 收稿日期: 2 作者简介 : 沈斌，1995 年 7 月毕业于西北大学化工系化学工程专业，现就职于中化泉州石化有限公司 H SE 部，工程师，高级主管�
图1
FBG 温度传感探头基本原理示意
由( 1) 式可知，反射光的中心波长由布拉格光栅周期和光纤纤芯有效折射率共同决定 �当光纤布拉格光栅的温度发生变化时，由于光纤光栅材料的热胀冷缩效应，布拉格光栅的条纹周期会发生改变，而且由温度引起的热光效应对光纤纤芯的有效折射率也会产生影响，最终导致反射光的中心波长产生相应的漂移� 而光纤布拉格光栅中心波长的变化量与环境温度的变化量之间具有很好的线性关系，因此只要通过精准测量 F BG 反

中石油光纤光栅火灾系统

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光纤光栅传感器网络
部署在监测区域，负责采集火灾相关参数。
数据处理单元
对传感器网络采集的数据进行分析处理，判断是否发生火灾。
报警与控制单元
在发现火灾时，触发报警并采取相应的控制措施。
系统工作原理
光纤光栅传感器通过反射光谱变化感知环境参数变化，将温度、烟雾、火焰等参数转换为光信号。
数据处理单元接收到光信号后，进行信号处理和特征提取，判断是否超过火灾阈值。
多种探测方式
系统支持多种探测方式，如温度、烟雾、火焰等，能够全面覆盖火灾的各种特征，提高探测准确率。
稳定性强
稳定性强
中石油光纤光栅火灾系统采用光纤作为传输介质，具有很强的抗干扰能力和稳定性，能够在各种复杂环境中稳定运行。
长期可靠性
系统经过严格的质量控制和长时间运行测试，具有很高的长期可靠性，能够为石油化工企业提供持续、可靠的火灾监测服务。
中石油光纤光栅火灾系统
目录
• 系统概述 • 系统优势 • 应用场景 • 系统案例 • 系统展望
01
系统概述
系统简介
一种基于光纤光栅传感技术的火灾监测系统，用于实时监测石油化工等高风险区域的火灾隐患。
利用光纤光栅的敏感特性，实现对温度、烟雾、火焰等火灾相关参数的快速、准确检测。
系统组成
03
应用场景
油田监测
监测油田生产设施的火灾风险，如采油井、集输管道等。
保障油田生产设施的安全，防止火灾事故的发生。
实时监测油田生产设施的温度、烟雾等火灾征兆，及时预警。
输油管道监测
01
监测输油管道的温度、压力、流量等参数，预防管道泄漏和火灾事故。
02

光纤光栅火灾报警系统在油库的应用

中国储运网 109DISCUSSION AND RESEARCH 探讨与研究前言基于光纤光栅感温探测技术上的火灾报警系统具有绝缘性强、可靠性好、监测区域广、响应时间短等特点，特别适用于易燃易爆等危险场所的火灾报警[1~2]。

某部队后方油库地处西北地区，夏季高温干燥，易发生火灾。

油库原有的油气浓度火灾报警器敏感度不高、稳定性差，无法满足火灾监测和报警要求，光纤光栅火灾感温报警系统能够很好地满足油库火灾报警的需求。

1.火灾报警系统部署油库光纤光栅火灾报警系统是集光纤探测、光纤通讯、光电控制、系统监控为一体的火灾报警系统，系统主要由3部分组成，即感温探测器、信号处理器以及火灾监控报警系统，设备之间通过传输光缆、光缆接续盒、光纤终端盒等连接，如图1所示。

以某部队后方油库为例，在油库储油罐区内26座立式内浮顶储油罐、6座卧式埋地回空罐安装光纤光栅感温探测器。

每个油罐为一个监测区域，油罐上的探测器通过光缆接续盒连接，占用一个数据采集通道。

2万方、1万方、3千方、2光纤光栅火灾报警系统在油库的应用文/侯斌摘要：基于光纤光栅感温探测技术上的火灾报警系统适用于易燃易爆等危险场所的火灾报警。

本文提出了油库光纤光栅火灾报警系统的部署方案，分析了报警系统在油库的实际应用。

应用表明光纤光栅火灾报警系统能够有效解决油库防火预警的难题，在油库火灾报警领域有较好的应用前景。

并通过光缆与放置在消防值班室的4个24口光纤终端盒相连。

消防值班室设置3台感温火灾信号处理器对系统进行管理和设置，并通过网络将系统信息传送至办公楼值班室客户端计算机。

客户端计算机上安装火灾监控报警系统，实时监控罐区储油罐现场温度。

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。

油罐群参量光纤检测系统在原油罐区的设计及应用

油罐群参量光纤检测系统在原油罐区的设计及应用摘要：油罐群参量光纤检测系统构成灵活易扩展，系统可靠性高，人机对话方便简洁，空间分辨率高、误差小，与传统的测量仪表相比具有较高的性价比，测试用光纤的跨距可达几十千米甚至更长。

本文以吉林石化公司炼油厂原油罐区仪表系统设计为例，介绍了油罐群参量光纤检测系统在原油罐区的设计及应用，整个系统对该系统的硬件及软件构成和功能特点进行了详细介绍。

Abstract: The structure of optical fiber detecting system for oil tank parameters is flexible and easy to be expanded. The system is with high reliability, convenient man-machine access, high spatial resolution, small error and high performance price ration compared with traditional instruments. Span distance of testing optical fiber is up to kilometers or more. This paper shows instrument design example for crude oil tank farm to introduce design and application of optical fiber detecting system for oil tank parameters in crude oil tank farm, especially focus on function features of system hardware and software.关键词：油罐群参量；光纤检测系统；设计；应用Key words: oil tank parameters；optical fiber detecting system；design；application中图分类号：TE9 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）07-0014-021 系统应用背景随着仪表技术的发展及自动化管理水平的提高，人们对罐区计量管理手段及方法也提出了更高的要求，原先采用简单的液位人工检尺及常规仪表计量方法，这种落后的检测手段劳动强度大、效率低、实时性差，难以保证生产的正常运行，更谈不上优化操作，使生产操作和管理决策具有很大的盲目性、滞后性。

大型原油储罐分布式感温光缆的应用浅析苗萌孙鹏张海辉

大型原油储罐分布式感温光缆的应用浅析苗萌孙鹏张海辉发布时间：2023-06-17T11:50:22.344Z 来源：《科技新时代》2023年7期作者：苗萌孙鹏张海辉[导读] 石油化工企业是国民经济的支柱，所涉及的原油储罐是储存石油的重要设施。

由于原油是多种可燃液态烃的混合物，易燃易爆，且储罐收付油流程相对复杂，易发生误操作，油罐区的消防安全难以保证。

传统的火灾报警系统通常采用的是热敏电阻以及热电偶等电类传感器，以电信号的方式进行传输，本身就可能引发火灾事故，不能保证石油罐区的本质安全。

中国石油辽阳石化分公司辽宁辽阳 111003摘要：石油化工企业是国民经济的支柱，所涉及的原油储罐是储存石油的重要设施。

由于原油是多种可燃液态烃的混合物，易燃易爆，且储罐收付油流程相对复杂，易发生误操作，油罐区的消防安全难以保证。

传统的火灾报警系统通常采用的是热敏电阻以及热电偶等电类传感器，以电信号的方式进行传输，本身就可能引发火灾事故，不能保证石油罐区的本质安全。

而分布式感温火灾报警系统是以光信号的方式进行传输，利用光栅的温度敏感性和光的反射原理，能够实时探测沿光纤光栅感温点的温度变化情况。

关键词：石油化工；外浮顶储罐；分布式感温光缆引言近年来，随着我国石油化工行业的发展，原油储量增加导致大型原油储罐越来越多，且集中布置。

油库罐区存在大量挥发性易燃易爆气体，属于爆炸和火灾高危环境，一旦因电气火花或者雷击引发油罐爆炸，发生事故将造成巨大的人员和财产损失。

因此对石油罐区配备火灾报警系统十分必要。

传统的火灾报警系统通常采用的是热敏电阻以及热电偶等电类传感器，以电信号的方式进行传输，本身就可能引发火灾事故，不能保证石油罐区的本质安全。

而分布式感温火灾报警系统是以光信号的方式进行传输，利用光栅的温度敏感性和光的反射原理，能够实时探测沿光纤光栅感温点的温度变化情况。

由于其传输信号为光信号，具有本质安全性，可以满足石油罐区的防爆要求。