基于主动加热型分布式光纤测温技术的土体含水率监测试验研究

长距离堤防渠道工程运行期间易发生渗漏现象,如何实现快速、高效、大范围渗漏监测是保障堤渠工程运行安全的技术难点。基于土体热传导原理,提出了反映光缆温升值ΔT与加热时间t关系的温度临界特征值f。开展基于加热型分布式光纤技术监测不同含水率砂土与黏土的加热升温试验,研究了不同含水率工况下分布式传感光纤在砂土和黏土中温升值与加热时间的关系,同时利用非线性曲线拟合,计算了不同含水率工况下砂土和黏土对应的f值。结果表明,土体温升值和f值均随含水率增加而减小,且与含水率变化趋势的相关性较强,能够借助拟合f值监测并反演不同土质的含水率值,用以实现堤防渠道工程的渗漏险情预警。

面向连铸的光纤分布式感知测温技术研究

当前我国“双碳”重大战略目标的提出伴随着工业4.0产业应用的突破,促使钢铁工业智能化、绿色化改造与发展。绿色智能冶金的发展趋势,对连续铸钢过程铸坯与设备的动态信息获取提出更高要求。分布式光纤测温技术的发展,使高温、电磁扰动以及粘弹塑等极端环境条件下,以高测量频率获取高空间分辨率信息得以实现。本文综述了光纤测温技术原理和分类、光纤测温技术在冶金工业的国内外应用以及分布式光纤测温技术在连铸工业的研究进展,总结了分布式光纤测温技术在连铸工业的发展方向,为数字化信息获取提供裨益与帮助,促进连铸结晶器数字感知信息获取的快速发展。

瑞利散射辅助的分布式光纤测温系统

为了提高基于单模光纤的分布式光纤拉曼测温系统的传感性能,基于后向瑞利散射信号与反斯托克斯信号强度比值的双路解调方案,设计了一种瑞利散射辅助的分布式光纤测温系统,并在累加平均去噪算法的基础上,采用小波阈值降噪算法,有效提高了系统性能。实验结果表明,在10.5 km的单模光纤上,系统的测温精度可达±1.0℃,并实现了多点升温实验,能够满足实际工程应用的需求。

电缆隧道分布式光纤测温装置安装预算定额研究

现有电力建设预算定额缺少电缆隧道分布式光纤测温装置的计价依据,本文依托郑州圃田220千伏电缆隧道监控工程,系统研究分布式光纤测温装置工作原理和设备安装工艺流程,对安装过程各个工序的人工、材料、机械消耗量进行现场调研与实测,编制得到分布式光纤测温装置安装预算定额,与相似定额对比,补充定额更加贴近工程实际,具有良好的适用性。

分布式光纤测温系统在散粮筒仓带式输送机上的应用

带式输送机在粮食筒仓输送系统中发挥着重要作用,为了确保其稳定、高效、安全地运行,粮食仓储行业也在不断应用新技术,提高带式输送机的本质安全。分布式光纤测温系统凭借着能连续测温、分区测量、多种报警类型设置及防雷、抗干扰能力强等技术优势,在带式输送机温度监测中的应用越来越广泛,其不仅改变了传统的设备检查方式,减轻了巡线工人的劳动强度,还提高了设备的信息化管理水平,为带式输送机的安全生产提供了有力保障。

基于分布式光纤测温装置的储能站温度监测系统设计

该文设计了一种基于分布式光纤测温装置的储能站温度监测系统,该系统以分布式光纤测温技术为核心,实现对储能站内部温度的高精度、实时监测。首先,介绍了分布式光纤测温技术的基本原理和优势,详细阐述了基于光纤拉曼散射的测温装置工作原理和关键技术。接着,对储能站温度监测需求进行分析,提出基于光纤拉曼散射的测温装置硬件架构和储能站温度监测系统的整体设计方案。最后,对未来技术发展及应用前景进行展望。

分布式光纤测温系统在液化天然气储罐珍珠岩沉降监控中的应用

在液化天然气(LNG)接收站运营中,LNG储存在低温全包容混凝土储罐内,在储罐的内罐与外罐之间填充珍珠岩粉,从而达到保冷效果。但是在接收站长时间运行时,由于重力原因,珍珠岩粉的高度会下沉,如果下沉高度过多,珍珠岩粉的高度低于保冷设计高度时,外部热量过多地进入储罐,会产生大量的蒸发天然气(BOG)。BOG的实际产生率将高于设计产生率,将增加储罐压力,以及储罐的操作风险和运营成本。因此,安装一套分布式光纤测温系统(DTS)用于监控珍珠岩沉降,实时检测珍珠岩的高度,当珍珠岩的高度低于设计高度时,监控系统会报警,提醒操作人员填充珍珠岩。本文对DTS在LNG储罐珍珠岩沉降监控的应用进行了详细的阐述。

基于分布式光纤测温技术的管廊管道泄漏检测设计

针对管廊管道泄漏检测不及时、效率低等问题,提出了3种基于分布式光纤测温(distributed temperature sensing,DTS)技术的管道泄漏检测方案,并应用模型试验对3种检测系统检测漏点的温度特征进行研究。结果表明:光纤沿管道以螺旋式缠绕布设,光纤布设量较少,可较为精确地对检测范围内的多漏点进行捕捉和定位,并可通过调整光纤缠绕螺距(y)和光纤倾斜角度(θ)提高精度;光纤沿管壁平行三线式与八线式布设检测效果稳定,八线式光纤布设对漏点定位精度较高,但光纤布设量大。综合光纤贴壁式与螺旋式布设检测结果,提出了针对管廊管道泄漏检测系统的优化方案。研究成果可为给排水管道泄漏中分布式检测提出新方案。

分布式光纤温度传感信号小波去噪方法

在分布式光纤拉曼温度传感系统中,反斯托克斯光包含了温度信息,但其强度相对较弱,易受到噪声干扰。传统的信号去噪方法往往会滤除系统所具有的原始特征。针对这一问题,本文提出了改进的小波阈值方法,将3sigm准则与传统算法相结合。在该算法中,对信号进行小波分解,再对分解的各层小波系数进行阈值处理,使用3sigm值来区分有用信号和噪声,然后进行小波重构,实现信号去噪。在7 km长的多模光纤上进行温度测量实验,使用改进的算法对数据进行分析。结果表明,改进的方法处理后的温度波动平均为0.991℃,相较于传统算法得到的2.422℃,提高了1.431℃。与传统算法相比,3sigm准则算法提高了测温精度,并为阈值的选择提供了新的思路,使阈值的选择更具统计意义。

准分布式光纤光栅传感技术在水电厂测温系统中的应用

为了提高测温系统的测量精度与抗干扰性,提出将准分布式光纤光栅传感技术应用在水电厂测温系统中。根据光纤传感器特点,设计系统光路和数据采集模块,引入FPGA芯片和PCIE接口建立编程文件存储模块;应用准分布式光纤光栅传感技术,计算光路最佳分光比,去除光路内信号的噪声,计算目标温度值。实验结果表明:在空间距离越来越大的情况下,测量精度仍然较高,为±0.1℃,温度信号未发生失真情况,测温系统的抗干扰性能得到了提高。

页岩气水平井分布式光纤温度监测高效反演解释方法

为突破页岩气水平井产出剖面和有效人工裂缝参数快速智能评价技术瓶颈,采用improved dichotomy(ID)算法建立页岩气水平井分布式光纤温度监测(DTS)数据反演模型,实现页岩气水平井产出剖面和每一簇有效人工裂缝参数的高效定量解释,最终形成页岩气水平井分布式光纤温度监测高效反演解释方法。对1口现场页岩气水平井的实测DTS数据进行解释分析,根据DTS数据识别诊断出69条有效人工裂缝。裂缝半长解释结果表明:该井裂缝扩展延伸极为不均,平均有效支撑裂缝半长为61.21 m,部分压裂段内存在明显的优势裂缝,裂缝半长大于120 m;反演模拟的温度剖面与实测DTS数据拟合较好,产出剖面反演解释结果与现场PLT测试产量较为吻合,单压裂段流量最大偏差仅为0.096×10^(4)m^(3)/d,验证了反演解释方法的可靠性。

基于分布式光纤传感的合成气管道温度在线监测研究

针对现有煤气化工艺中合成气管道温度监测问题,研究基于拉曼散射的分布式光纤测温系统,研制了带不锈钢套管的耐高温传感光纤,模拟合成气管道周围温度分布,在合成气管道现场铺设434.6 m的分布式耐高温光纤进行实验研究。实验结果表明:基于拉曼散射的分布式光纤测温系统测温范围为0~350℃,测温误差为±2℃,空间分辨率0.5 m,系统能够完成对煤气化合成气管道温度的在线监测,同时可以对温度异常点进行空间定位。

天然气水合物试采中分布式光纤测温(DTS)数据现场处理及可视化

综合运用Matlab和Origin的优势功能,实现了海域天然气水合物试采过程中DTS现场数据的快速处理和可视化。相较于传统的二维温度数据成图,采用DTS(Distributed Fiber Optical Temperature Sensor)数据可视化方法高效直观,可综合分析全井或局部温度随时间变化的趋势,有助于了解井筒内生产情况,进一步结合地温梯度曲线,可辅助判断井筒附近水合物的分解和形成,有效提高生产优化和预测的分析效率。

基于光纤分布式测温的热力管道泄漏定位系统

针对传统热力管道泄漏巡检方式存在的准确度不高、抗干扰能力差等不足,采用光纤分布式测温的方法测量热力管道沿线温度场,当发生泄漏时,管道中的热水或蒸汽会流出并改变泄漏点周围的温度场,系统可以快速捕捉温度变化并实时定位泄漏点。实验检测系统性能指标为温度精度(温度测量值与真实值间的误差)±1℃,空间分辨率≤2 m,目前已成功应用于济宁运河电厂热力管道的检测中,精确地测量了热力管道沿线15 km的温度变化,并成功对一处泄漏行为进行了报警,表明分布式光纤测温系统在热力管道泄漏监测领域具有广阔的应用前景。

基于VMD-SVD的拉曼分布式光纤测温系统降噪方法

针对分布式光纤测温系统,其产生的包含温度信息的后向拉曼散射信号极其微弱,因此极易被白噪声掩盖的问题。本文设计了一种基于VMD-SVD联合降噪算法,并提出通过对构造的仿真信号做降噪对比实验,以更优的降噪性能指标选取该算法的重要参数。实验表明,将该联合算法及EMD、VMD、EMD-SVD算法分别用于多组测试信号降噪时,VMD-SVD降噪算法相较于EMD算法有均有15 dB以上提升,相较于VMD算法有均有9 dB以上的提升,最后相较于EMD-SVD算法也均有1 dB以上提升,最后将上述算法应用于分布式光纤测温系统测量的多组后向拉曼散射信号降噪时,VMD-SVD降噪算法也能最有效的消除该信号的白噪声,为后续高质量测温奠定基础。

分布式光纤测温技术在线监测电缆温度

为探讨分布式光纤测温技术应用于高压电缆温度在线监测的前景,简要介绍了该技术的基本原理和特点。将分布式光纤测温仪器装在220kV高压电缆上进行的2个月现场试验中,考察了仪器的测温精度、定位精度、响应时间及运行可靠性等性能,试验结果说明该技术温度误差小、定位精度高、响应时间短、运行可靠且能实现长距离大范围测温,可有效应用于电缆的温度在线监测,为电缆载流量的确定提供有效的参考数据,并可有效避免电缆火灾事故。最后在10kV的电缆的工频逐级击穿试验中探讨用该技术于在线监测电缆绝缘的可能性,试验结果说明该技术为电缆绝缘在线检测提供了一种新的思路和手段。

基于分布式光纤的矿用带式输送机温度监测系统设计与应用

为提升井下矿用带式输送机生产运行安全性,基于分布式光纤测温原理,构建大柳塔矿主斜井带式输送机温度监测系统。利用拉曼散射光原理和DTS技术实现温度监测和定位监测,温度监测精度可控制在±1℃以内,定位精度小于0.3 m;通过设置不同区域的预警温度,可实现带式输送机在不同位置处的分布式火灾预警功能,对电机、滚筒和CST等重点位置进行重点监测;根据用户需求的不同,系统可提供温升斜率、绝对温度以及相对温度等多种报警方式,从而提高监测预警的可靠性,实现整个运输巷的分布式、连续无盲区监测,具有较高的应用价值。

基于分布式光纤测温技术的堤坝渗漏监测

渠道堤坝普遍存在渗透变形及渗漏破坏等工程问题,传统大坝及岸堤安全监测技术测点分散、容易漏测。在介绍分布式光纤测温技术原理的基础上,通过室内试验和现场原型试验,开展了分布式光纤测温技术方法比选、测量精度和稳定性分析、渗漏监测及分析方法、常规监测技术对比分析、工程实践应用等研究,论证了分布式光纤测温技术应用于堤坝渗漏监测的可行性和适用性。布里渊测温系统受温度和应变影响,测值波噪明显,光纤埋设及保护要求较高,拉曼测温系统可测得绝对温度,其测温稳定性及精度均优于布里渊测温系统;加热法和梯度法监测渠道堤坝渗漏在技术上均可行;分布式光纤测温技术具有监测距离长、空间分辨率高、远程线性测量等特点,在渠道堤坝渗漏监测实践应用中具有显著的技术优势。

分布式光纤测温技术在电缆温度监测中的应用

分布式光纤测温系统在电力行业电缆温度监测中发挥着重要的作用。本文介绍了光纤拉曼散射测温基本原理和基于光时域反射(OTDR)定位原理。以青岛供电公司二回三相4 km长电缆温度监测工程为例,介绍了光缆的选择、系统功能和监测情况。经综合分析,系统温度精度为±1℃,距离定位精度±2 m,为电缆温度实时监测和输电安全提供了科学依据。

分布式光纤测温技术在隧道火灾和渗漏探测中的应用

隧道火灾和渗漏一直是隧道安全和健康的重要问题。基于分布式光纤测温系统(DTS)具有能实现在线实时监测且实测温度随光纤沿程分布这一技术特点和优势,将单根分布式光纤应用于隧道火灾的预警预报、火灾定位、隧道渗漏定位,属国内首创。本文介绍了DTS测温原理和实测成果。实测情况表明,DTS系统测温精确,抗干扰性强,特别适合隧道火灾预警预报和渗漏探测,具有良好的应用前景。