无锡布里渊——厘米级分布式光纤-锅炉安全监测解决方案

厘米级分布式光纤-锅炉安全监测解决方案
1、方案背景与产品简介：
1.1：背景简介：
锅炉作为一种把煤、石油或天燃气等化石燃料所储藏的化学能转换成水或水蒸气的热能的重要设备，长期以来在工业生产和居民生活中都扮演着极其重要的角色。是重要的热能动力和主要的能源转换设备，在工业和民用取暖方面应用广泛；随着工业技术的发展，传统燃煤锅炉在温度的监测与控制方面不能实现自动化控制，不能使燃料得到合理利用的不足越来越明显。锅炉作为高温高压设备，在操作和维护过程中可能会发生多种事故。这些事故可能导致人身伤害、设备损坏，甚至可能引发火灾、爆炸等严重后果。水冷壁是锅炉的主要受热部分，它由数排钢管组成，分布于锅炉炉膛的四周。它的内部为流动的水或蒸汽，外界接受锅炉炉膛的火焰的热量。主要吸收炉膛中高温燃烧产物的辐射热量，工质在其中作上升运动，受热蒸发。
锅炉分布式温度监测是指在锅炉系统中使用多个温度传感器分布在不同位置，实时监测锅炉各部位的温度变化。这种监测系统可以为锅炉操作和维护提供重要的数据，有助于提高能源效率、安全性和设备的可靠性。
锅炉是能源生产和供应过程中关键的组件之一。通过实时监测锅炉的不同部位温度，运营人员可以更好地了解燃烧过程和热交换的情况，从而优化燃烧参数，提高燃烧效率，减少能源浪费。
锅炉操作中的高温和高压环境可能存在危险，如爆炸、泄漏等。通过分布式温度监测，可以实时监控锅炉的关键部位，及早发现温度异常或过高的情况，从而采取必要的措施避免事故。
锅炉系统中的部件在高温高压环境下运行，易受热应力和磨损影响。分布式温度监测可以帮助预测部件的寿命，及早发现潜在故障迹象，实施定期维护，减少意外停机和维修成本。
分布式温度监测系统通常与数据采集和远程监控技术结合使用，使运营人员能够通过远程平台随时随地监控锅炉状态。这对于大型工业设备和分布式能源设施特别有用。
通过收集锅炉不同位置的温度数据，可以进行数据分析，识别温度变化的模式和趋势。这有助于运营人员做出更精确的决策，优化锅炉的运行策略和调整参数。
锅炉分布式温度监测在能源、安全和设备可靠性方面都具有重要作用。它不仅可以帮助优化锅炉的性能，还可以提高生产效率，减少维护成本，并确保锅炉系统的安全稳定运行。
1.2：产品简介：
分布式光纤测温系统是一种具有高度智能化、自动化的监测技术，对于被监测区域无需人工巡查，监控室屏幕可显示整个监测区域各点的温度信息；当有超温点出现时，可发出声、光警报、甚至通过手机短信发送至相关人员。能在事故发生前准确地预报发热点，定位精度为0.05米（5cm），并显示发热点温度的演变情况。同时，分布式光纤测温系统中的“温度传感器”就是光纤（主要成分是二氧化硅，一种玻璃丝），本质防爆、抗强电磁干扰、电绝缘性好、防雷击、高精度、重量轻、体积小、抗腐蚀、耐高温、无静电和无辐射的特质，可以同时测量整个光纤上的温度分布信息。针对行业应用，具有一次安装终身受用的特点，光纤传感器，免维护寿命长达30年以后，与传统的电学传感器有本质区别，也就意味着，光纤测温真正的可以做到免维护的一次性安装，长达30年的受用时间。
1.3：应用场合：
定制化无线温度传感器适用于室内外各种环境的温度监测，广泛应用于发电厂、核电厂、石化领域、石油管线泄漏定位预警、电力电缆发热定位预警、煤矿安全定位预警、消防火灾定位预警、新能源安全定位预警等。
2、方案设计：
2.1：方案简述
针对锅炉厂的现场情况，我们设计了一套施工简单，布线合理的综合解决方案。

前后左右共376根水冷壁管围成一个正方形炉膛，整个炉子高度是32米，在8.6m-20m之间敷设光纤，每根管设置三个测温点。共计1128个测温点。设备最大16通道，根据现场需求灵活配备。串口服务器将端口的数据传输到电脑，电脑通过运行综合监测软件，解析温度并且展示温度，并可设置相应的温度预警。
感温光纤不仅是信号的载体,还是温度传感器,安装的质量直接关系到测量的准确性，因此在施工中应特别注意安装工艺。
感温光纤在水冷壁上的施工主要以直敷为主，厘米级分布式光纤传感系统具有很高的定位精度，每0.05米就可以集成一个感温点，因此无需缠绕施工。
感温光纤采用表贴式光纤的固定方式。感温光纤的敷设，用光纤固定件（绝缘扎带）固定，使感温光纤与锅炉水冷壁的外表面紧密结合，敷设如下图所示。

光纤是石英制品,在需要弯曲铺设时只能以直径大于3cm的圆弧实现,否则会引起光纤损耗,影响测量精度。同时,在光纤接头处理中,必须保持光纤熔接面的清洁,以保证测量的准确度。

在施工时，为了方便施工，解决因为施工问题出现的光纤断纤等问题，需要预留一些光纤余量。（光缆余量，也称之为光缆环，主要用于DTS系统定位、测量环境温度、防止测温光缆敷设过程中光缆损伤所采用的一种措施。）

在光纤安装完毕后需要连接系统进行调试，同时需要检测光纤是否在施工的过程中出现断纤、熔接点异常、光纤头或者尾端异常等情况，实现系统温度数据上传、接收、解析处理、汇总、显示等功能。
2.2：方案特点
独特技术的光频域编码技术的第三代高空间分辨率分布式温度监测系统具有厘米级感温能力、连续分布、实时精确、耐高压、耐腐蚀、抗电磁干扰等优点。能为保障各系统安全运行，减少非计划停电、降低运行成本、提高工作效率发挥积极和重要的作用。厘米级分布式光纤测温主机，具备5cm厘米级定位分辨率，对于锅炉水冷壁应用，打破传统的每3米光纤，绕纤施工方法，不再需要绕线施工，可以一次性施工终身适用。
3、产品特点：
1）连续密集型的分布式测量不间断
利用线型分布的光纤作为传感器是真正的分布式测量，可以连续得到沿着测温光缆几十公里的温度信息，实时监测，不间断。
2）精准的定位与测温度精度
在光纤长度不变，特性不变，成本不变的前提下。单纯的通过光时域的解调技术通过解调技术，将每1米的光纤，激励出1个完整的温度传感器，已属于极限。通过“独特的双光拉曼分析技术”，可以在光缆不变的前提下，将每1米的光纤，激励出20个完整的温度传感器。
3）抗电磁干扰，在高电磁环境中可以正常的工作
光纤本身是由石英材料组成的，完全的电绝缘；同时光纤传感器的信号是以光纤为载体的，本征安全，不受任何外界电磁环境的干扰。
4）本征安全不带电且防雷
本征安全，现场不带电，可适应于大型电力系统。另外雷电经常破坏大量的电测传感器。光纤传感器由于完全的电绝缘，可以抵抗高电压和高电流的冲击。
5）测量距离远，适于远程监控
光纤的两个突出优点就是传输数据量大和损耗小，在无需中继的情况下，可以实现几十公里的远程监测。
6）灵敏度高，测量精度高
理论上大多数光纤传感器的灵敏度和测量精度都优于一般的传感器，实际已成熟的产品也证明了这一点。
7）寿命长，成本低，系统简单
光纤的材料为石英玻璃，其具有耐腐蚀、耐火、耐水及寿命长的特性，通常可以服役30年以上。综合考虑传感器的自身成本以及以后的维护费用，使用光纤传感器可以大大降低整个工程的最终经营成本。
4、技术参数：