火災(zāi)事故大部分是由于溫度過(guò)高引起的，石油石化行業(yè)中油罐區(qū)作為重大的工業(yè)危險(xiǎn)源，大型儲(chǔ)油罐溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致油品揮發(fā)、火災(zāi)甚至發(fā)生爆炸，造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。目前，常用的油罐火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的報(bào)警數(shù)據(jù)來(lái)源于光纖光柵測(cè)溫系統(tǒng)TBG，這種傳感器只能進(jìn)行散點(diǎn)式測(cè)量，同時(shí)安裝時(shí)需在油罐壁板打孔焊接或直接投入儲(chǔ)罐內(nèi)測(cè)量液體和氣體的溫度，無(wú)論是前期施工還是后期維護(hù)都較為不便。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)DTS能夠在火災(zāi)陰燃（產(chǎn)生少量的煙霧和熱量）時(shí)進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，發(fā)出預(yù)警，使現(xiàn)場(chǎng)操作人員具有充分的時(shí)間采取相應(yīng)的措施，避免發(fā)生事故或引起火災(zāi)，同時(shí)也能有效提升企業(yè)安全管理自動(dòng)化水平。

分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)原理

分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)的主要工作依據(jù)是光時(shí)域反射計(jì)原理OTDR和光纖的后向拉曼散射溫度效應(yīng)。

OTDR原理主要用于光纖定位，可實(shí)現(xiàn)對(duì)油罐內(nèi)部的溫度場(chǎng)進(jìn)行空間分布式定位，可確定光纖各處（包括破損點(diǎn)）的損耗，同時(shí)對(duì)溫度測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行定位。

后向拉曼散射效應(yīng)是指當(dāng)主處理機(jī)中的激光光源向光纖注入波長(zhǎng)905nm的脈沖信號(hào)后，雖然光的傳播速度很快，但光仍然具有一定的衰減性，其中一部分散射光會(huì)按照入射光相反的方向傳播，該部分散射光中含有的拉曼信號(hào)中攜帶溫度場(chǎng)信息，將該信號(hào)通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)(DSP)進(jìn)行信息處理，可提供有關(guān)儲(chǔ)罐的溫度場(chǎng)分布信息，輸出整條光纖上的溫度分布圖。

分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)必須保證以下三點(diǎn)：可提供油罐火災(zāi)危險(xiǎn)的早期探測(cè)；可清楚指示火災(zāi)危險(xiǎn)地點(diǎn)；將火災(zāi)信息傳送至火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)，啟動(dòng)應(yīng)急控制系統(tǒng)，如關(guān)閉緊急切斷閥、切斷油管等應(yīng)急操作。

設(shè)備的布置必須結(jié)合油罐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從全面覆蓋、安裝便利方面通盤考慮，整個(gè)控制系統(tǒng)按照火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)的要求分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制，同時(shí)設(shè)置手動(dòng)控制優(yōu)先。自動(dòng)控制：一旦發(fā)現(xiàn)所測(cè)油罐的溫度值超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的報(bào)警溫度時(shí)，分布式光纖溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)把實(shí)時(shí)火災(zāi)報(bào)警數(shù)據(jù)發(fā)到火災(zāi)報(bào)警主機(jī)，報(bào)警主機(jī)收到繼電器動(dòng)作監(jiān)視信號(hào)，通過(guò)邏輯判斷系統(tǒng)確認(rèn)為火警。手動(dòng)控制：一旦有人員發(fā)現(xiàn)火情同時(shí)報(bào)警系統(tǒng)尚未啟動(dòng)，可按下緊急手動(dòng)報(bào)警按鈕，火災(zāi)報(bào)警主機(jī)收到按鈕報(bào)警信號(hào)，系統(tǒng)確認(rèn)為火災(zāi)，并立即進(jìn)入火災(zāi)處理程序，報(bào)警主機(jī)隨后將向有關(guān)區(qū)域發(fā)出火災(zāi)聲光警報(bào)并顯示，同時(shí)聯(lián)動(dòng)相應(yīng)的消火栓系統(tǒng)、自動(dòng)泡沫－噴淋系統(tǒng)等，并將報(bào)警信號(hào)上傳至油庫(kù)管理所，以便及時(shí)組織人員疏散和搶險(xiǎn)工作。

整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由DTS控制單元、感溫探測(cè)光纜以及光纖連接器件等組成，可與其他系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)共同構(gòu)成火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)，

DTS控制單元

DTS控制單元通過(guò)工程師站在人機(jī)界面環(huán)境下由具有權(quán)限的人員調(diào)試編程完成，可根據(jù)需求自行設(shè)定區(qū)域長(zhǎng)度及報(bào)警點(diǎn)，在PC機(jī)上實(shí)時(shí)顯示光纜的溫度軌跡，報(bào)警信號(hào)可突出顯示，包括光纜受損點(diǎn)實(shí)際位置的確定，也可根據(jù)需要改變區(qū)域設(shè)定及報(bào)警點(diǎn)位置。同時(shí)，整個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)可以通過(guò)繼電器輸出與其他控制系統(tǒng)互連并進(jìn)行邏輯判斷，在消防應(yīng)用中可與火災(zāi)報(bào)警控制主機(jī)連接，提供信號(hào)進(jìn)行聲光報(bào)警，信號(hào)輸出準(zhǔn)確、完整；DTS控制單元可直接輸出信號(hào)至各種數(shù)字顯示設(shè)備，如中心控制室投影儀、顯示器等，并可根據(jù)共享等級(jí)設(shè)定信息共享權(quán)限。

感溫探測(cè)光纜

感溫探測(cè)光纜是整個(gè)系統(tǒng)的前端裝置，直接關(guān)系到DTS控制單元的判斷結(jié)果，可安裝于油罐外壁上，對(duì)每個(gè)分區(qū)的報(bào)警探測(cè)邏輯判斷可采用分區(qū)內(nèi)最大溫度（定溫）、分區(qū)內(nèi)溫升速率（差溫）、分區(qū)內(nèi)最大溫度與分區(qū)平均溫度之間差值（分區(qū) 溫度均勻程度）三種方式的任意組合，保證實(shí)現(xiàn)早期和可靠的報(bào)警，防止發(fā)生陰燃。同時(shí)，考慮到油 罐區(qū)的布置往往處于惡劣環(huán)境下，感溫探測(cè)光纜 應(yīng)具備良好的抗嚙咬、抗震、抗腐蝕等特性，光纜應(yīng)具備堅(jiān)固的護(hù)套（PVC阻燃材料），可提供良好的防護(hù)特性，同時(shí)也應(yīng)該提供良好的溫度傳導(dǎo)性 能，以保證能快速地探測(cè)火災(zāi)。單通道最長(zhǎng)探測(cè)距離為30KM，通道數(shù)可擴(kuò)展到16個(gè)，定位精度可達(dá)±0.5m，單通道最快響應(yīng)時(shí)間3.5s，啟動(dòng)預(yù)熱時(shí)間為即開即用。

整個(gè)系統(tǒng)光纜的衰減不得超過(guò)DTS控制單元的標(biāo)準(zhǔn)，其中2km光纖上的最大衰減率不超過(guò)10db，每個(gè)接線盒不超過(guò)0.4db，每個(gè)熔接處不超過(guò)0.2db。

光纖連接器件

光纖連接器件作為連接感溫探測(cè)光纜與DTS控制單元的樞紐，將尾纖與探測(cè)光纜之間通過(guò)光纖熔接點(diǎn)連接，熔接點(diǎn)位于DTS控制單元旁的光纖連接盒內(nèi)。

分布式光纖火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，該油罐區(qū)共有4座外浮頂原油罐、5座內(nèi)浮頂成品油罐，對(duì)其設(shè)置光纖火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)。在浮頂罐的浮盤的密封圈處設(shè)置光纖感溫火災(zāi)探測(cè)器，加上2倍的垂直敷設(shè)長(zhǎng)度，纏繞完一座油罐所需的探測(cè)光纜約為196m。按照以上數(shù)據(jù)計(jì)算，同時(shí)取有效冗余1.15倍，儲(chǔ)罐所需光纜為2028m。

針對(duì)油罐的分布特點(diǎn)，按照溫度監(jiān)測(cè)的具體要求，該項(xiàng)目采用“一罐一機(jī)”模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)為增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，采用雙機(jī)熱備，可在系統(tǒng)故障時(shí)自動(dòng)切換，共使用9臺(tái)光纖分布式溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)所需監(jiān)測(cè)油罐進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。

１）每座罐體采用一個(gè)獨(dú)立傳感光纖監(jiān)測(cè)罐體，傳感光纖安裝在罐體浮盤上，二次密封圈外沿處。

２）罐內(nèi)浮盤上布設(shè)的光纖溫度傳感器引出的防靜電光纖通過(guò)在罐內(nèi)敷設(shè)口徑為DN25的防爆金屬軟管保護(hù)，防爆金屬軟管上端固定在罐頂人孔法蘭盤上，金屬軟管下端固定在罐內(nèi)浮盤上，固定方式采用不動(dòng)火手段，防爆金屬軟管與罐體等電位連接。

３）考慮到浮頂罐罐頂位移的變化，為防止穿防爆金屬軟管的防靜電光纖由于拖動(dòng)導(dǎo)致故障，其預(yù)留長(zhǎng)度不小于罐外壁高度的0.5倍，并采用盤光纖裝置，將防靜電光纖控制在一定的位置區(qū)域。

４）罐內(nèi)浮盤上布設(shè)的光纖溫度傳感器引出的防靜電光纖在罐外敷設(shè)段穿口徑為DN25的防爆鍍鋅管沿罐外扶梯或罐壁引至地面已有的線槽，并與線槽內(nèi)布設(shè)的通信光纜通過(guò)防水型光纜接續(xù)盒連接、保護(hù)，彎頭部位采用防爆金屬軟管連接。

５）罐區(qū)內(nèi)各油罐浮頂布設(shè)的所有光纖溫度傳感器全部通過(guò)防靜電光纖引出并匯聚到通信光纜進(jìn)行信號(hào)集合、傳輸?shù)奖O(jiān)控室。通信光纜采用直埋方式敷設(shè)，彎頭采用防爆金屬軟管連接。

６）通信光纜由罐區(qū)傳輸?shù)奖O(jiān)控室后，通過(guò)引出光纖跳線，即帶標(biāo)準(zhǔn)光纖連接頭的短距離光纖尾纖，連接到DTS主機(jī)對(duì)應(yīng)的探測(cè)通道接口。

７）在監(jiān)控室內(nèi)放置了9臺(tái)2通道型DTS分布式光纖測(cè)溫主機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)油罐現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)的光纖溫度傳感器輸出溫度信號(hào)采集、溫升預(yù)警、過(guò)溫報(bào)警、故障檢測(cè)及信息管理操作，可通過(guò)開關(guān)報(bào)警接口與火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)相連接，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警并在消防值班室顯示，并通過(guò)組態(tài)軟件的電子地圖在儀表操作室內(nèi)直觀顯示所有儲(chǔ)罐各感溫點(diǎn)的當(dāng)前溫度值、報(bào)警狀態(tài)和歷史溫度曲線，也可外接聲光報(bào)警器在儀表操作室給出報(bào)警信號(hào)。

分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)可實(shí)時(shí)在線探測(cè)光纜沿線每一點(diǎn)溫度值，并可判斷火災(zāi)的蔓延趨勢(shì)；可設(shè)置溫差、溫升速 率等多種報(bào)警方式，可 設(shè)多級(jí)預(yù)警，能在火災(zāi)發(fā)生前做到早期預(yù)警；可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件變化任意設(shè)定報(bào)警分區(qū)，且每個(gè)分區(qū)可設(shè)定不同的報(bào)警值；可耐受惡劣環(huán)境，抗電磁干擾同時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，探測(cè)光纜有效壽命30a，克服了點(diǎn)式光纖光柵測(cè)溫系統(tǒng)存在的誤報(bào)率高、維護(hù)困難的問(wèn)題，對(duì)今后油罐區(qū)的消防安全有借鑒意義。