光纤光栅感温火灾探测系统在石化罐区的应用

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇光纤光栅感温火灾探测系统在石化罐区的应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【摘要】介绍化工储罐区的火灾危险性质，光纤光栅感温火灾探测器的特点和工作原理，并给出光纤光栅探测器在化工罐区的工程应用，最后通过与其它线性感温探测系统的比较，总结光纤光栅感温火灾探测器的优点和缺点，使化工储罐的火灾报警设计达到安全、可靠、稳定、高效。

【关键词】化工罐区 火灾探测系统 光纤光栅感温探测器 工业应用

1 石化储罐区的火灾危险性质

罐区储运的油品大部分都属于甲类和甲A类火灾危险性介质，通常以液态形式在常温增加压力条件下储存，具有气液两相的性质。其火灾危险性主要表现在以下几个方面：

（1）易挥发。以液态形式储存，释压后，立即挥发为气体。气化后体积膨胀250～300倍，并急剧扩散蔓延。

（2）相对密度大（空气的1.5～2倍）。比空气重，容易停滞和积聚在电缆沟、下水道等低洼处，易与空气形成爆炸性混合气体，一旦达到爆炸极限，遇火源便可以燃烧、爆炸。

（3）易燃、易爆。闪点低，着火温度比一般可燃气体温度低（约为400～530℃），危险性大，与空气接触后形成爆炸性混合气体，爆炸极限是2.1%～9.5%（体积比），可被小火星点燃，爆炸速度为2000～3000m/s。

（4）燃烧热值高。热值大于15605.5kJ/ kg（91272kJ/m3），火焰温度高达2120℃，辐射热强，极易引燃、引爆周围的易燃、易爆物质，使火势扩大。

（5）易膨胀。储罐属于压力容器，储存在容器内的油品，在一定的温度和饱和蒸气压下处于气液共存的平衡状态。随着温度的升高，液态体积会不断膨胀，气态压力也会不断增大，气体泄漏的可能性也就越大。

（6）有腐蚀性。内腐蚀可以不断地使容器壁变薄，从而导致容器的耐压强度，缩短容器的使用年限，导致容器穿孔漏气或爆裂，引起火灾报站事故。同时，容器内壁因受到硫化氢的腐蚀作用，还会生成黑褐色的硫化亚铁（FeS含硫量：36%）粉末，附着在器壁上或沉积于容器底部。这种硫化亚铁粉末如果随残液倒出，或使空气大量进入排空液态的容器内，硫化亚铁会与空气中的氧气发生氧化反应，放热而自然，生成氧化铁（Fe3O4）和二氧化硫（SO2），这种自燃现象也易造成火灾爆炸事故。

（7）易产生静电。油品从管口、喷嘴或破损处高速喷出时能产生静电，静电电压可高达数千乃至数万伏。根据测定，当静电电压在350～450V时，所产生的放电火花就能引起可燃气体燃烧或者爆炸。由于从管口、喷嘴或破损处高速喷出时，极易产生高电位静电，所以其放电火花足以引起火灾或爆炸事故。

2 光纤光栅感温火灾报警系统2.1 特点

（1）光纤传感器体积小，质量轻，能在恶劣环境下进行非接触式、非破坏性以及近距离测量。

（2）自动对光栅传感器所在区域进行实时巡检，检测现场温度的异常波动，实现早期火灾报警。

（3）以图文形式实时显示相应监测点的温度值和温度变化曲线，方便管理人员操作和维护。

（4）各个监测点的温度和报警信息都保存到光纤光栅感温火灾探测器的大容量储存器内，可查看各监测点的历史温度变化曲线，为决策和维护提供数据支持。

（5）光纤传感器的探测部分无源，本安防爆，平时只有光通过，不导电，工作状态下不会产生电火花，不受雷电干扰。

（6）可根据实际情况对光纤光栅感温火灾探测器的报警阈值进行现场设定。

（7）用准分布式测量方式，测量点多，可以灵活调整传感器的布设位置。

（8）系统结构紧凑，安装简单，维护方便，抗电磁干扰、抗腐蚀，能在恶劣的环境下工作，可靠性高，使用寿命长。2.2 光纤光栅感温探测器的工作原理

光纤光栅是光纤纤芯折射率受到永久的周期性微扰而形成的一种光纤无源器件，一般采用特殊的紫外光照射工艺，对光纤纤芯进行照射，入射光子和纤芯内锗离子相互作用引起光纤折射率的永久性变化，从而在纤芯内形成空间相位光栅，其作用实质上是在纤芯内形成一个窄带的（投射或反射）滤波器。

图1是光纤光栅结构原理，当宽带光经光纤传输到光栅处时，光栅将有选择地反射回一束窄带光。在光纤不受外界影响（环境温度），改窄带光中心波长为宜固定值λB；而当环境温度发生变化时，光栅的栅距Λ将发生变化（同时光栅处纤芯折射率neff也会发生变化），反射的窄带光中心波长将随之发生改变，这样就可以通过检测反射的窄带光中心波长的变化值，测量到光栅处的有关物理量的变化，如图2所示。

通过检测λB的变化值Δλ，即可实现对保护区域的温度检测。系统工作时，由宽带光源发出的光通过耦合器调制并经光分路器后摄入各个光纤光栅传感器中；每一支光纤光栅传感器会反射回一个与自身温度相对应的窄带光脉冲，波长解调模块把每支光纤光栅传感器反射回的光脉冲信号转换成波长信号，送入信号处理器进行计算；信号处理器把每个波长信号与初始参数进行对比计算，从而得出每支传感器所处位置的实际温度，如果在一条光纤上串接多个不同λB的光纤光栅传感器，就可以实现一条光纤上的多点测量即为准分布式温度监测；如图3，其中通道数1～n表示为光纤光栅报警系统具有的独立报警区域的个数，每一个报警区域对应一个继电器，当某个区域有超温报警时，相应的继电器动作并送出报警信号，在火灾自动报警控制器中，每个报警信号都有一个唯一的地址编码，管理人员可通过地址编码迅速确定是那个部位出现了温度异常，并采取有效的处理措施。