تعمل مستشعرات درجة الحرارة الموزعة على تعزيز أنظمة التحذير

تعتبر درجة الحرارة مؤشر أمان رئيسي في أي صناعة. تسمح تقنية مستشعرات درجة الحرارة الموزعة باستخدام الألياف الضوئية بقياس درجة الحرارة في أي نقطة في الألياف ، بفاصل 1 متر ، مما ينتج عنه اعتماد مفصل لدرجة الحرارة لجميع المناطق المطلوبة. تتيح البيانات التي تم الحصول عليها بواسطة هذه التقنية إمكانية تطوير أنظمة تحذير ذكية تستند إليها ، وبالتالي ، تحل محل أنظمة المراقبة القديمة القائمة على النقاط.

تعمل الألياف الضوئية نفسها مثل مستشعر الألياف الضوئية ، وتمكننا الطبيعة الموزعة لتقنية DTS من تحديد تغير درجة الحرارة عند نقطة عشوائية ، على بعد عدة كيلومترات منها. علاوة على ذلك ، لا تتأثر جودة القياس بالإشعاع الكهرومغناطيسي ، وبالتالي ، فإن تقنية درجة الحرارة الموزعة خالية من الإنذارات الكاذبة.

لكي نكون أكثر دقة ، تسمح مستشعرات درجة الحرارة الموزعة (DTS) بقياس خصائص الجسم على طول كابل الألياف الضوئية ، في حين أن كابل الألياف عبارة عن مستشعر خطي ، وهو عنصر استشعار موزع باستمرار على طوله بالكامل.

يعتمد مبدأ التشغيل على انعكاسية تشتت الضوء المحفز لرامان (تأثير رامان). يستخدم ليزر أشباه الموصلات أيضًا لتحديد موقع تغيرات درجة الحرارة في كابل الألياف البصرية. الحقيقة هي أن بنية الألياف الضوئية تتغير عندما تتغير درجة الحرارة.

عندما يدخل ضوء شعاع الليزر من نظام الليزر إلى منطقة تغير درجة الحرارة ، فإنه يتفاعل مع الهيكل المتغير للألياف الضوئية ، بالإضافة إلى تشتت الضوء المباشر ، يظهر الضوء المنعكس.

المزايا الرئيسية لأجهزة استشعار الألياف الضوئية بالمقارنة مع نظائرها الكلاسيكية هي كما يلي:

• حجم مضغوط؛
• استجابة سريعة جدًا لتغيرات المعلمات في البيئة ؛
• وزن خفيف؛
• يمكن تسجيل معلمات متعددة في وقت واحد بواسطة مستشعر موزع واحد ؛
• مصداقية؛
• نطاق درجة حرارة تشغيل واسع جدًا لـ DTS ؛
• سعر صغير لكل وحدة طول نظام الاستشعار ؛
• حساسية عالية
• وقت تشغيل طويل
• الدقة المكانية العالية لأجهزة استشعار درجة الحرارة ؛
• مقاومة المواد الكيميائية والبيئات العدوانية ؛
• لا تتأثر DTS بالاضطرابات الكهرومغناطيسية ؛
• لا يتطلب الجزء الحساس من مستشعر الألياف التوصيل بخطوط الطاقة.

تقيس وحدة المعالجة سرعة الانتشار وقوة كل من الضوء المباشر والانعكاس وتحدد مكان تغير درجة الحرارة. على سبيل المثال ، عند الطول الموجي 1550 نانومتر ، يتم استخدام وضع التوليد النبضي مع حد قدرة ليزر يبلغ 10 ميغاواط.

هناك عدة أنواع من الألياف الضوئية ، كل منها يلبي متطلبات معينة لخصائصه ، اعتمادًا على التطبيق نظرًا لحقيقة أن خصائص الألياف الضوئية يمكن أن تتنوع على نطاق واسع.

تؤثر التأثيرات الفيزيائية على الألياف الضوئية ، مثل الضغط والتشوه وتغير درجة الحرارة ، على خصائص الألياف عند نقطة التعرض ومن الممكن قياس المعلمات البيئية عن طريق قياس التغيير في خصائص الألياف عند نقطة معينة .

بشكل عام ، يتكون مستشعر الألياف الضوئية من طبقتين متحدتي المركز: لب الألياف والطلاء البصري. يمكن حماية جزء دليل ضوء الألياف الضوئية بطبقة من الأكريلات والبلاستيك والغمد المقوى وما إلى ذلك ، اعتمادًا على تطبيق كابل الألياف هذا.

وبالتالي ، فإن مستشعرات الألياف الضوئية الموزعة مثالية للصناعات المتعلقة بالمواد القابلة للاحتراق والانفجار ، مثل إنتاج الفحم والنفط والغاز ، وما إلى ذلك لاستخدامها في أنظمة إنذار الحريق لمختلف الهياكل.

يشمل تطبيق مجسات درجة الحرارة الموزعة:

• - أنظمة إنذار الحريق في الطرق أو السكك الحديدية أو أنفاق الخدمة ؛
• - المراقبة الحرارية لكابلات الطاقة وخطوط النقل العلوية لتحسين عمليات الإنتاج ؛
• - تحسين كفاءة آبار النفط والغاز ؛
• - ضمان ظروف العمل الآمنة لأفران الصهر بالحث الصناعي ؛
• - مراقبة ضيق الحاويات بالغاز الطبيعي المسال على السفن في محطات التفريغ ؛
• - كشف التسربات في السدود.
• - التحكم في درجة الحرارة في العمليات الكيميائية ؛
• - كشف التسرب في خطوط الأنابيب.

بالإضافة إلى ذلك ، تفتح أنظمة DTS جنبًا إلى جنب مع أدوات أخرى مجالات تطبيق جديدة تمامًا. على سبيل المثال ، من الممكن تصميم جهاز متخصص - كاشف حريق يعتمد على مستشعر درجة حرارة الألياف البصرية الموزعة.

إن اكتشاف حريق في بيئة صناعية ليس بالمهمة السهلة بسبب العدد الكبير من العوامل المزعجة ، والتي يمكن اعتبار العديد منها بواسطة أجهزة الكشف على أنها ناقلات لعلامات الحريق. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الغبار المتراكم على العناصر الحساسة في DTS يجعل من الصعب تشغيلها ويمكنه تعطيلها.

من الضروري أيضًا مراعاة احتمالية احتراق الغبار المترسب ، والذي يمكن أن يؤدي أيضًا إلى إنذارات خاطئة. إن وجود الأبخرة والهباء الجوي يجعل من المستحيل تشغيل أجهزة كشف الحريق الإلكترونية الضوئية للدخان. سيؤدي وجود أول أكسيد الكربون إلى تشغيل أجهزة الكشف عن حرائق الغاز.

تتميز المنشآت الصناعية والإنتاج بأحجام كبيرة من المباني ، والأسقف العالية ، ووجود أنفاق طويلة ، وجامعين ، ومناجم ، ومناطق يتعذر الوصول إليها ومباني ذات تكوين وهندسة معقدة. وفي ظل هذه الظروف ، من الممكن بالتأكيد الحماية باستخدام أنظمة إنذار الحريق التقليدية ، ولكن هذا ينطوي على استخدام عدد كبير من أجهزة الكشف ، وبالتالي يكون لها تكاليف عالية ، بما في ذلك تركيب وصيانة أنظمة الإنذار والأتمتة.

من الصعب اختيار كاشفات للمناطق المتفجرة ، خاصة لاستخدامها في العمليات تحت الأرض والمناجم. غالبًا ما توجد الوسائط العدوانية في الصناعات الكيميائية. هناك أيضًا أجسام للنقل البحري والنهري ، تتميز بضباب الملح العدواني.

يسمح استخدام أجهزة الاستشعار غير الكهربائية ، واستخدام كابل الألياف الضوئية ، بتطبيق DTS في مؤسسات مجمع النفط والغاز ، والمناجم ، والعمليات تحت الأرض ، والصناعات الكيماوية (بما في ذلك تلك ذات البيئات العدوانية) ، ومؤسسات التعدين والطاقة .

أما بالنسبة لشركات النفط ، فإن التطوير النشط لحقول النفط عالية اللزوجة ، والذي يفرض متطلبات صارمة على معدات الإنتاج ، والاستنفاد الشديد لمعظم حقول النفط والغاز يتطلب من مؤسسات التعدين إجراء عمليات التنقيب والاستكشاف ، وتغيير تقنيات الإنتاج والسيطرة على الحالة الفنية للآبار.

تتمثل المهمة الرئيسية لشركات التعدين في زيادة الطاقة الإنتاجية للبئر في الوقت الفعلي في تتبع المعلومات حول العمليات التي تحدث في الآبار والحقول. تشير الحلول القائمة على مستشعرات درجة الحرارة القياسية إلى تسجيل الآبار باستخدام أدوات قياس النقاط ، مما يؤدي إلى عدم دقة البيانات التي تم الحصول عليها.

تشمل عيوب أجهزة الاستشعار هذه عدم القدرة على تحديد توزيع أحد أهم معلمات البئر - ملف تعريف درجة الحرارة في الوقت الفعلي ، فضلاً عن الحاجة إلى مصدر طاقة ، والتأثير على نتائج القياس الكهرومغناطيسية الخارجية تكاليف الحقول والعمالة والوقت المطلوبة لمغادرة الفريق وتنفيذ العمليات المختلفة ، بما في ذلك غمر عنصر مستشعر الألياف وحركته على طول البئر ومعالجة البيانات وما إلى ذلك.

يتكون نظام استشعار الألياف الضوئية من مستشعرات درجة حرارة موزعة مصممة لقياس درجة الحرارة على طول البئر ، ومستشعر ضغط الألياف من نقطة إلى نقطة. يمكن تركيب الألياف الضوئية لنظام استشعار درجة الحرارة الموزع وأجهزة استشعار الضغط هيكليًا في كابل ليفي واحد.

كابل الألياف الضوئية مقاوم للتلف الميكانيكي. لا يلزم توفير حماية إضافية لكابلات الألياف الضوئية أثناء عمليات النزول والرفع ، ولكن يمكن توفير حماية كابل الألياف من التلف الميكانيكي أثناء عمليات الهبوط والرفع من خلال استخدام الطلاءات الواقية.

إذا كنت ترغب في الحصول على نظام استشعار درجة الحرارة الموزع عالي الكفاءة ، فعليك اختيار شركة Optromix. Optromix هي شركة مصنعة لمنتجات الألياف البصرية المبتكرة للسوق العالمية. توفر الشركة حلول الألياف الضوئية الأكثر تقدمًا من الناحية التكنولوجية للمراقبة في جميع أنحاء العالم. Optromix هو بائع سريع النمو لخط منتجات مشابك الألياف الزجاجية (FBG) مثل أجهزة استشعار الألياف الزجاجية ، محققين ومضاعفات FBG ، أنظمة الاستشعار الصوتي الموزع (DAS) ، أنظمة استشعار درجة الحرارة الموزعة (DTS).

يوفر نظام درجة الحرارة الموزعة مراقبة مستمرة لخطوط الطاقة تحت الأرض لدرجات الحرارة ، واكتشاف النقاط الساخنة ، وتقديم حالة التشغيل ، وتقييم الحالة ، وبيانات تصنيف دائرة الطاقة. يساعد ذلك المشغلين على تحسين شبكات النقل والتوزيع وتقليل تكلفة التشغيل ورأس المال.

عادة ، يمكن لأنظمة DTS اكتشاف درجة الحرارة إلى دقة مكانية تبلغ 1 متر بدقة تصل إلى ± 1 درجة مئوية بدقة 0.01 درجة مئوية. يمكن مراقبة مسافات القياس التي تزيد عن 30 كم ويمكن لبعض الأنظمة المتخصصة أن توفر دقة مكانية أكثر صرامة.