目前,光纤感温火灾探测器主要有两种:光纤光栅测温系统FBG和分布式光纤测温系统DTS。其中光纤光栅FBG国内研究较早,研究机构也较多,目前国内化工储罐的火灾监测部分采用光纤光栅探测器;而分布式光纤测温DTS则是近几年迅速发展起来的新一代光纤测温技术,技术越来越成熟,并且成本逐渐下降,目前已广泛应用于交通隧道、地铁、电力电缆、输煤皮带、油气井等领域。
光纤光栅感温火灾探测器属于无电检测技术,温度传感器安装于罐体浮盘二次密封圈上方,是目前国内应用较多的罐体火灾探测器,有力保障储罐消防安全。但是光纤光栅感温火灾探测器在实际应用中存在如下不足:
(1) 传感器可靠性较差:传感器串是利用熔接的方式将一个一个光栅传感器串联而成,受热胀冷缩以及浸水影响,熔接点的可靠性较差,容易造成传感器断纤故障,部分甚至全部监测区域缺失。
(2) 测量存在盲区:光纤光栅感温探测器属于点式准分布测量,只能测量传感器安装位置及附近的温度,未安装光栅传感器位置的温度不能被有效地监测到,这就存在测量盲区。注:早期的传感器间隔为6m,而根据国家标准《石油储备库设计规范GB50737-2011》以及《线型感温火灾探测器GB16280-2014》,传感器的间隔不得超过3m。
(3) 后期运维工作量大:受传感器设计和封装工艺限制,光栅传感器会出现漂移;另外,基于角调谐技术的信号解调仪的长期可靠性较差,需要定期重新标定传感器,运行维护工作量大。
新一代的分布式光纤传感器DTS属连续分布式无电检测技术,技术成熟、先进,很好地克服了上述光纤光栅探测器的弊端,具体如下:
(1)光缆即为传感器,中间没有熔接点,可靠性高:光缆本身就是温度传感器,光缆既发挥了感温探测器的作用又充当着信号传输的重要角色,“传”、“感”合一;由于无需安装额外的的传感元件,传感光缆中间没有熔接点,可靠性高。
(2)连续分布式测量,无测量盲区:DTS属于连续分布式测量,可以获得传感光缆沿线每一个点的温度,目前相邻温度点的距离间隔最 高可以达到0.25m,温度信息丰富,无测量盲区;并且基于连续温度分析,可以实现区域温差报警方式。
(3)后期运维工作量小:DTS的传感光缆借鉴室外通信光缆设计,通信光缆的寿命可长达30年;DTS测量主机的核心器件(如光源、分光器等)均采用通信级器件,设计寿命10万个小时(大于10年),并且主机内置温度标定单元以及故障自检模块,测温稳定、可靠。
分布式光纤测温DTS的应用示意图如下: