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输煤皮带分布式光纤温度在线监测 技术方案

来源:小九直播下载电脑版
发布时间:2024-08-10 16:24:41

目前,企业越来越注重现代物流自动化,使用的输送设备也慢慢变得多,由于煤炭是火

  目前,企业越来越注重现代物流自动化,使用的输送设备也慢慢变得多,由于煤炭是火力发电厂的主要的组成原材料,因而燃煤的输送特别的重要。火力发电厂输煤系统的输送设备几乎全部使用带式输送机,带式输送机是输煤系统的关键设备之一。输送带沿长度方向支撑在安装于机架上的系列托辊上,绕过驱动 和张紧改向滚筒。带的上行部分为有载分支,下回行部分为无载分支。电动机的动力通过减速器传递到驱动滚筒,输送带依靠与驱动滚筒之间的摩擦而连续运动,物料靠与带之间的摩擦传递至卸载点。工作时,输送带既是牵引构件,又是承载构件。传递动力和运动、支撑物料和载荷,工作条件较为复杂。输送机系统重点防火部位, 失火概率大,若发生火灾,会造成输送带、控制电缆、机架和驱动部位等在内的总系统报废,甚至发生人身伤亡事故。给消防安全带来挑战。

  输送带在运营过程中发生火灾,若不能及时有效地发现和紧急处理,将造成重大经济损失和人员受伤或死亡。近几年,国内发生的重大输送带火灾包括:

  2000 年 11 月 1 日,江西省丰城矿务局坪湖煤矿皮带暗井第二部胶带输送机

  头以下 200 米左右处,因皮带摩擦起火,造成 14 人死亡,18 人受伤。

  2000 年 11 月 30 日,兖矿集团南屯煤矿南屯矿中央胶带输送机巷发生一起

  2012 年 2 月 22 日,国华徐电输送带火灾事故造成皮带 700 米烧损;两台皮带

  1989 年 2 月 5 日,某电厂 10 号输煤栈桥所发生的火灾,造成 120m 栈桥烧塌,

  660m 皮带被烧毁,不一样的规格的电缆 1.1 万 m 和有关附属设施烧毁,直接经济损失 200 万元。

  因此,本着贯彻“预防为主,防消结合”的方针,采取比较有效的火灾自动检验测试技术,在输送系统火灾发生初期及时有效地发现和控制火情,才能最大限度地防止和减少火灾造成的危害。

  a、托辊超温——从调研结果看,皮带输送机着火事故中,由于托辊卡死导致托辊温升高而引燃输送带是皮带输送机火灾的主要原因。

  b、滚筒打滑——出现输送带打滑,则输送带与滚筒之间有着较大的相对滑动,产生摩擦升温,若无法及时有效地发现,一旦温度升至输送带点燃温度将会导致火灾。

  c、紧急停车后的满载起动——从动滚筒打滑的根本原因则是滚筒轴承严重破损毁坏或卡死。对于主动滚筒打滑,因打滑过程中输送带不转或转动很慢,滚筒持续摩擦一段输送带,进而烤燃输送带,因此在不停机时不易引起输送带着火,而易在停机后引燃输送带。

  d、电气控制线路—— 输送机上有大量的控制电缆,一般都集中布置在机架侧的电缆槽中。由于老化、机械损伤、煤粉堆积发热等原因,这些电缆有几率发生短路现象,产生明火。

  e、易燃和易自燃物品——带式输送机上,易燃物品大多数来源于被输送的物料和设备维修保养后的残留物品。

  动火维修——在输送机或周边做维修动火作业,很容易引燃输送带。电气焊作业的焊渣落在输送带上,可立即引燃输送带。

  输送机火灾的过程很复杂,初始一般不容易发觉和查找。如轴承和轴承座的高温表面附近易燃物,可被引燃,火势扩大后形成输送机火灾;长期附着在控制电缆上(特别是人迹罕至的电缆线位置)的自燃物品,可因自燃而引发电缆和输送机火灾;粉尘爆炸引发输送机失火等。所以,及时消除输送机系统外可燃物品, 是防止输送机系统失火的重要环节。

  输送机系统某些特殊的布置形式,会使失火处在烟囱效应作用下剧烈燃烧。一种是有扬程的输送机在低处失火后,防风罩和输送带之间产生烟囱效应;第二种是水平布置的输送机头部(或尾部)较高的转接机房、漏斗、防风罩和输送带四者之间产生烟囱效应;第三种是廊道输送机失火后易产生烟囱效应。输送机使用单位应充分预知这几种危险因素和防范措施,一旦这些部位输送带失火,在现场情况允许的条件下,应立即通过关闭“三门”(机房门、漏斗门和廊道门)和解除防风罩等措施,解除或减弱烟囱效应。廊道内输送机的初起火灾易被及时扑灭, 但达到猛烈燃烧阶段后,就很难扑救,这时人员应尽快脱离廊道,关闭并人工堵塞廊道口,防止火灾向外蔓延。

  因此,如果人们能及时有效地发现故障并采取一定的措施,将可完全防止火灾事故的发生,从而保障大规模的公司的安全运营。

  分布式光纤火灾探测系统是一种全新的火灾探测技术,光纤本身即为传感器, 具有差定温报警方式、分布式测量、定位精确、安装简单、后期维护成本低、误报率极低等优点,为长距离输送系统(输送带)火灾监测提供优异解决方案。

  Ø 《爆炸性气体环境用电气设备》隔爆型“d” GB 3836.2-2000

  Ø 《爆炸性环境用防爆电气设备》本质安全型“i” GB 3836.4-2000

  Ø 《线性光纤感温火灾探测系统模块设计、施工及检验收取规范》DB43/T480-2009

  Ø 《分布式光纤温度探测火灾报警系统应用技术规范》DB29-149-2005

  本项目采用长距离分布式光纤火灾探测器系统,实时监测输送机皮带及沿线电缆桥架与配电间温度。

  光纤自动火灾报警系统由分布式光纤测温系统主机、感温探测光缆构成,具 备多级定温报警、差温报警和预报警功能。其系统主机可与火灾报警主机直接通 讯,一旦检测到现场环境和温度值或温升速率超过设定的阈值,则将报警信号传送 至火灾报警主机,火灾报警主机接收到报警信号后,随即发出火灾声光报警并显 示报警位置,报警主机可选择直接启动消防联动设施或把报警信号上传至管理站。

  皮带输送装置上设置的感温光缆安装在皮带输送装置左右两侧的下方。也能够准确的通过需要,延皮带输送装置正常的管道或顶壁吊装一根光纤,光纤至皮带的高度不应大于探测半径 3m。

  皮带机发热(参考 1.2 火灾起因分析)导致周围环境和温度升高,感温光缆感测温度上升,触发定温及差温报警,并提示现场人员及时停机维修。

  1、分布式光纤测温系统实时对现场敷设区域进行温度巡检,监测现场环境温度,100%覆盖隧道区域,无测量盲区。

  2、分布式光纤测温系统具有多级定位报警、差温报警和预报警功能,一旦检测到隧道环境温度值或温升速率超过设定的阈值,自动发出声光报警信息,并传送至火灾报警主机。

  3、当发生火灾时,及时提供报警信息并准确定位起火位置,并可与其它消防设施进行联动控制。

  6、系统具有多区域配置功能,能对整个测量范围进行分区,分区数可达 1000个以上,系统可对每个分区进行分别配置,对某些区域进行重点监测。

  7、系统可以进行连续自检测试,以监视设备的工作状态,并且将系统内各设施的状态传递至监控站火灾报警工作站进行显示和监视,具有火警优先功能, 发现有故障存在时,将故障信息传到监控站计算机系统。

  测温主机配备丰富的对外接口,包括以太网、USB、RS232 和继电器输出等, 并可根据用户需求进一步扩展。测温主机可实现敷设现场温度实时测量,并实时进行定温、差温火灾报警判断和光纤断纤及系统故障判断,火灾报警信息和故障报警信息可以通过界面板的 LED 指示,并发出响应的报警声音信号。通过数据接口与工控机及本地 CRT 相连,可以实时读取测温主机的温度分布曲线和报警状态信息,通过继电器单元输出至火灾报警控制器上。测温主机通过以太网口与中央监控室的监测系统相连,实时将温度信息传输至中央监控室。

  1. 对输煤皮带等进行温度准确实时测量及预警,第一时间精确定位火灾异常位置;一旦发生火灾,可向火灾报警控制器发出报警信息,并可进行声光报警, 提示管理人员。

  2. 分布式光纤测温主机可配置多种报警方式:高温报警、低温报警、升温报警、偏差报警等;系统可设置多级温度点报警功能,用户可以对感兴趣的点或区域设置报警参数,如50℃预报警,60℃采取措施等。

  3. 报警区域可按需配置,总报警区域数可达500个以上,并可进行继电器输出口配置,进行分级输出信号。

  6. 分布式光纤测温主机监测到的的报警信息可通过继电器或串口上传至火灾报警控制器;另有RJ45接口可与其他系统进行数据传输。

  7. 系统可根据用户需求设置多级不同的使用权限:如操作员级别、管理员级别,操作员级别仅能浏览实时信息、查看报警情况等等,不具备对软件的管理权限。管理员级别对软件系统除具备操作级别的权限外,还可增加、删除本系统的用户,对软件进行开启、关闭,数据拷贝、功能屏蔽等操作。

  1. 响应速度快。采用业界领先的0.5m空间分辨率的分布式光纤测温系统来实时感测电缆表面温度,第一时间及时发现温度异常,为管理层做出决策提供可靠的依据。

  2. 测量精度高。分布式光纤测温系统具有较高的实时测温精度,每通道测量时间不超过5s,测温误差±1℃,温度分辨率0.1℃。

  3. 可靠性高。分布式光纤测温系统具有温度自动标定单元,能够实时校准温度;并且具有故障自动诊断功能,能够长时间保证设备可靠运行。

  4. 可扩展性强。系统同时具有很强的可扩展性,可同时供多路信息传输。内置多种通信规约,便于在平台集成。

  5. 显示直观。各主机的测温数据统一上传,在监测平台软件上采用可视化图像显示,形象直观。

  用户可以根据输送带走向和电缆桥架位置自由划分报警分区,报警分区的火灾报警信息可以通过继电器输出至火灾报警控制器,实现现场报警设备、灭火设备的有效联动。

  用户可根据实际情况自主设定多级定温报警阈值和差温报警阈值,报警类型可分为预报警、火灾报警、温升报警,灵活、方便。通过配置 GPRS 模块,可以将报警信息通过短信息的方式及时传送给管理人员。

  每一台测温主机在出厂前都经过系统及性能方面的测试,只有测试合格的产品才交付供用户使用。为了进一步保证测温主机的精确性,在实际应用时,根据具体应用的测温光缆,还需要进行性能优化调整,其中之一,就是温度校正。

  在温度偏移校准前,首先要准备一个标准的温度探测器,读取现场首端与尾端温度,与软件测量温度比较,调 整温度曲线斜率,使得首尾温度处于同一水平线上,再对温度曲线进行补偿。

  DTS 系统使用一个特定频率的光脉冲照射光纤内的玻璃芯。当光脉冲沿着光纤玻璃芯下移时,会产生多种类型的辐射散射。如瑞利(Rayleigh)散射、布里 渊(Brillouin)散射和拉曼(Raman)散射等。其中拉曼散射是对温度最为敏感的一种。光纤中光传输的每一点都会产生拉曼散射,并且产生的拉曼散射光是均匀分布在 整个空间角内的。

  拉曼散射是由于光纤分子的热振动和光子相互作用发生能量交换而产生的, 具体地说,如果一部分光能转换成为热振动,那么将发出一个比光源波长更长的光,称为斯托克斯光(Stokes 光),如果一部分热振动转换成为光能,那么将发出一个比光源波长更短的光,称为反斯托克斯光(Anti-Stokes 光)。其中 Stokes 光强度受温度的影响很小,可忽略不计,而 Anti-Stokes 光的强度随温度的变化而变化。Anti-Stokes 光与 Stokes 光的强度之比提供了一个关于温度的函数关系式。光在光纤中传输时一部分拉曼散射光(背向拉曼散射光)沿光纤原路返回, 被光纤探测单元接收。DTS 通过测量背向拉曼散射光中 Anti-Stokes 光与 Stokes

  光的强度比值的变化实现对外部温度变化的监测。在时域中,利用 OTDR 技术, 根据光在光纤中的传输速率和入射光与后向拉曼散射光之间的时间差,可以对不同的温度点进行定位,这样就可以得到整根光纤沿线上的温度并精确定位。

  结合高品质的脉冲光源和高速的信号采集与处理技术,就可以得到沿着光纤所有点的准确温度值。

  分布式光纤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测量信息,误报和漏报率大大降低。同时实现实时监测。

  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。

  分布式光纤传感器采用光信号测量,光纤本身即是传感器,传感器本身不带电,本质安全,尤其适合易燃易爆等危险化工区域。

  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。

  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。

  光纤的材料为石英玻璃,其具有不腐蚀、耐火、耐水及寿命长的特性,通常可以服役 30 年。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。

  测温主机是分布式光纤测温系统 DTS2000 的核心。杭州光传的测温主机采用创新的 ARM+FPGA 设计,可靠性高;同时凭借高速微弱信号处理技术优势, 实现 0.5m 空间分辨率,技术指标达到国内领先水平。

  系统测温、定位速度非常高。为了提高测量时间,我公司采用了高速微弱信号处理技术优势,单次测量时间最短为 5s,响应速度快。

  分布式光纤测温系统可提供连续动态监测长达十几公里范围内每隔 0.5 米各点的温度变化信号,可任意设置各级温度报警值。

  该系统是世界上目前性能指标最高、功能性最强、可靠性最高、技术最先进的分布式测温产品。关键器件优选国外进口高性能器件,核心算法经过严格测试。

  该系统的温度分辨率达到 0.5℃,温度精度 1℃,空间分辨率达 0.5m。

  系统为实时在线监测方式;监测范围内任何一点的报警信号上传至火灾报警控制器的时间不大于 30 秒;

  监测系统提供的是一个连续的动态监测信号,系统可设置多级温度点报警即系统支持多级报警,如 40℃预警,50℃采取措施等,并且可以根据环境不同进行报警点温度参数设定;具有差定温多种报警方式,并且报警参数可按客户需求进行分区设置,报警方式灵活。

  系统主机为开放通信协议,提供与工作站联接的通信接口,在中央控制室火灾报警工作站以汉化的图文方式显示温度曲线、报警位置、报警温度等全部信息;

  系统可以通过 RS232、RS485、内置继电器、RJ45 或其它工业协议等输出形式与 PC、消防报警系统等其它控制设备进行连动,进行声光报警,信号输出准确、完整。

  光缆分布式温度监测系统具备安全记录功能,可储存一年以内的历史数据, 并可进行有效审核。

  单端操作,远程诊断,可通过局域网由专门工程师提供最低限度的系统远程诊断;如果光纤受损,DTS 系统可以即时定位受损点,并通过光纤熔接机对其进行熔接,无需停止测量,这对于有效的实施在线监测时非常重要的;

  光纤由石英玻璃拉制而成,通过各种封装形成各种特性的光缆。光缆既是信号传输介质,又是温度感测元件。考虑到现场的恶劣环境,感温探测光缆应具备良好的抗啮咬、抗震特性。所以感温探测光缆应具备坚固的护套,提供良好的防护特性,但同时感温探测光缆也应该提供良好的温度传导性能,以保证快速的火灾探测。

  我公司提供界面友好、操作简单的分布式光纤温度监测应用软件。该软件主要包括:温度监测、火灾报警、可视化显示等功能模块。

  系统可以显示实时整个光缆的温度分布曲线,当某处温度异常的时候通过曲线可以显示该处温度上升或降低。

  提供历史温度数据统计分析功能,提供温度变化趋势,包括:(1)某时刻电缆不同位置的温度分布曲线)某时段电缆某点的温度变化曲线。

  提供定温、温升、区域温差等多种灵活的火灾报警方式,报警参数可以分级、分区域设置。当测量温度超过阈值温度时,系统会自动发出声音、LED 指示灯、文字、图像等报警信号。如可设定多级定温报警(如 40℃预报警,50℃采取一定的措施等)及温升速率设定,并且可根据环境不同进行温度修正。

  提供形象的可视化显示界面,通过图形组态模块将光纤位置映射到图像上, 一旦光纤某点发生火灾,报警信息直接显示在图像上,形象直观。

  公司具有多年的光纤系统集成经验,拥有非常完善的售后服务措施和服务管理体制。针对该项目,由专人负责,确保了与客户快速而准确的交流。

  我们将派本公司的现场工程师或技术工人和应用工程师现场指导光纤火灾系统的组建,安装与调试。同时也将协助用户应用开发。

  培训时间一般在产品安装调试的时期(与用户协调确定),为买方 3 名人员在买方所在地进行现场培训或者到我们公司培训。培训内容包括:

  2. DTS 介绍:分布式光纤温度测量系统的原理和技术的介绍,和相关的行业应用。

  3. 光纤火灾探测系统系列新产品介绍,产品原理、安装、调试、操作及维护保养等。

  按照购买合同约定的时间交付货物后,派专业方面技术人员按照买方确定的时间在买方所在地现场免费安装调试(探测光缆指导安装),系统试运行合格后,出具验收报告。

  用户使用设备过程中,出现由于设备引起的技术故障,可以拨打服务热线, 提供故障的详情、服务请求时间、联系人和联系电线 个工作日内给予答复。同时我们对于每个项目都有专门的负责人,所有的问题都可以直接联系该负责人。

  公司在接到客户的技术服务请求后,如果电话支持服务不能处理问题,我们将委派技术工程师赴现场协助用户排除故障。

  公司根据对用户造成的影响,将故障划分为三种级别,具有不一样的响应时间。具体如下:

  一级故障:设备完全瘫痪,基本功能不能够实现。 响应时间:6 个小时二级故障:设备正常运行过程中,部分功能散失。 响应时间:12 个小时三级故障:设备功能完好,但是系统不稳定。 响应时间:2 天

  分布式光纤测温系统的维护整体最简单,用户只需注意下列事项,即可保障系统长期可靠的运行:

  1. 为保证系统长期可靠工作,建议定期清理清理风扇防尘棉上的灰尘,清理周期宜每季度一次。

  3. 定期对光纤损耗来测试,并与第一次安装后的基准值作比较,能够在一定程度上帮助监测光纤的老化。

  4. 尾纤每次拔下时必须要格外注意清洁,再插上之前应清理尾纤接头,并确保其连接可靠牢固。

  5. 设备运行及维护期间,关闭测温主机电源之前需先关闭Windows系统。非正常的主机断电有可能造成操作系统崩溃。

  6. 注意:如果分布式光纤测温系统中某处存在较强的反射光信号,将会在原始数据中显示为对应位置有一个较大的尖峰,这中情况虽然不会对DTS系统造成损害,但也会大幅度降低机器的运行精度,出现此种情况,请联系本公司或者授权代理商。

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