基于光纤拉曼测温的腐蚀性酸溶液渗漏检测技术研究

分布式光纤温度传感系统(distributed temperature sensing, DTS)是基于拉曼光谱对温度敏感的效应,可以实现长距离分布式温度监测,特别适用于火灾报警、高温液体泄漏和低温气体泄漏等应用场景。但对于常温介质,如化工管道中输送的强腐蚀性溶液,因管道腐蚀发生渗漏时,渗漏介质温度与周围环境温度没有太大差别,此时采用DTS测温技术很难识别渗漏事件的发生。为解决常温下强酸溶液管道或储罐渗漏检测的问题,提出了一种基于光纤传感的酸溶液介质渗漏监测技术。设计了一种新颖的酸溶液自感知特种光缆结构,与泄漏电缆相比,不需要消耗电能,不容易发生误报,精准定位、敷设简单,可实现管道全线多点泄漏检测。光缆外护套材质采用耐碱不耐酸的特殊材料,由尼龙、氢氧化镁、氢氧化铝和少量色母粒组成,能够被一定质量分数的酸溶液迅速溶解,与泄漏点处的酸溶液发生化学中和反应并放热,从而引发感测光纤中后向散射的拉曼光谱发生变化,使感测光缆的温度能够升高5℃以上。传感光缆连接DTS系统,系统采用基于反斯托克斯光和斯托克斯光双路解调方法,能够精确计算出传感光纤中各个位置处的温度值。因此,当特种光缆与管道同沟敷设后,某一位置若发生酸溶液渗漏,引起该位置上的光缆温度升高,根据色散补偿和温度校准后的反斯托克斯光和斯托克斯光的比值变化就可以判断出是否发生酸液渗漏事件。该技术不仅能解决酸溶液运输和存储过程中渗漏监测报警的工程化应用问题,而且不受弱酸或碱溶液的误报干扰,节能环保,能够精准检测出强腐蚀性酸溶液渗漏事件,提升危化品的数字智能化安全监测水平。