火災事故大部分是由于溫度過(guò)高引起的，石油石化行業(yè)中油罐區作為重大的工業(yè)危險源，大型儲油罐溫度過(guò)高會(huì )導致油品揮發(fā)、火災甚至發(fā)生爆炸，造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失。目前，常用的油罐火災自動(dòng)報警系統的報警數據來(lái)源于光纖光柵測溫系統TBG，這種傳感器只能進(jìn)行散點(diǎn)式測量，同時(shí)安裝時(shí)需在油罐壁板打孔焊接或直接投入儲罐內測量液體和氣體的溫度，無(wú)論是前期施工還是后期維護都較為不便。在此基礎上，應用分布式光纖測溫系統DTS能夠在火災陰燃（產(chǎn)生少量的煙霧和熱量）時(shí)進(jìn)行溫度監測，發(fā)出預警，使現場(chǎng)操作人員具有充分的時(shí)間采取相應的措施，避免發(fā)生事故或引起火災，同時(shí)也能有效提升企業(yè)安全管理自動(dòng)化水平。

分布式光纖測溫系統原理

分布式光纖測溫系統的主要工作依據是光時(shí)域反射計原理OTDR和光纖的后向拉曼散射溫度效應。

OTDR原理主要用于光纖定位，可實(shí)現對油罐內部的溫度場(chǎng)進(jìn)行空間分布式定位，可確定光纖各處（包括破損點(diǎn)）的損耗，同時(shí)對溫度測量點(diǎn)進(jìn)行定位。

后向拉曼散射效應是指當主處理機中的激光光源向光纖注入波長(cháng)905nm的脈沖信號后，雖然光的傳播速度很快，但光仍然具有一定的衰減性，其中一部分散射光會(huì )按照入射光相反的方向傳播，該部分散射光中含有的拉曼信號中攜帶溫度場(chǎng)信息，將該信號通過(guò)數字信號處理系統(DSP)進(jìn)行信息處理，可提供有關(guān)儲罐的溫度場(chǎng)分布信息，輸出整條光纖上的溫度分布圖。

分布式光纖測溫系統設計

分布式光纖測溫系統必須保證以下三點(diǎn)：可提供油罐火災危險的早期探測；可清楚指示火災危險地點(diǎn)；將火災信息傳送至火災報警控制系統，啟動(dòng)應急控制系統，如關(guān)閉緊急切斷閥、切斷油管等應急操作。

設備的布置必須結合油罐的結構特點(diǎn)，從全面覆蓋、安裝便利方面通盤(pán)考慮，整個(gè)控制系統按照火災報警控制系統的要求分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制，同時(shí)設置手動(dòng)控制優(yōu)先。自動(dòng)控制：一旦發(fā)現所測油罐的溫度值超過(guò)標準設定的報警溫度時(shí)，分布式光纖溫度監測系統把實(shí)時(shí)火災報警數據發(fā)到火災報警主機，報警主機收到繼電器動(dòng)作監視信號，通過(guò)邏輯判斷系統確認為火警。手動(dòng)控制：一旦有人員發(fā)現火情同時(shí)報警系統尚未啟動(dòng)，可按下緊急手動(dòng)報警按鈕，火災報警主機收到按鈕報警信號，系統確認為火災，并立即進(jìn)入火災處理程序，報警主機隨后將向有關(guān)區域發(fā)出火災聲光警報并顯示，同時(shí)聯(lián)動(dòng)相應的消火栓系統、自動(dòng)泡沫－噴淋系統等，并將報警信號上傳至油庫管理所，以便及時(shí)組織人員疏散和搶險工作。

整個(gè)監測系統由DTS控制單元、感溫探測光纜以及光纖連接器件等組成，可與其他系統聯(lián)動(dòng)共同構成火災報警控制系統，

DTS控制單元

DTS控制單元通過(guò)工程師站在人機界面環(huán)境下由具有權限的人員調試編程完成，可根據需求自行設定區域長(cháng)度及報警點(diǎn)，在PC機上實(shí)時(shí)顯示光纜的溫度軌跡，報警信號可突出顯示，包括光纜受損點(diǎn)實(shí)際位置的確定，也可根據需要改變區域設定及報警點(diǎn)位置。同時(shí)，整個(gè)測溫系統可以通過(guò)繼電器輸出與其他控制系統互連并進(jìn)行邏輯判斷，在消防應用中可與火災報警控制主機連接，提供信號進(jìn)行聲光報警，信號輸出準確、完整；DTS控制單元可直接輸出信號至各種數字顯示設備，如中心控制室投影儀、顯示器等，并可根據共享等級設定信息共享權限。

感溫探測光纜

感溫探測光纜是整個(gè)系統的前端裝置，直接關(guān)系到DTS控制單元的判斷結果，可安裝于油罐外壁上，對每個(gè)分區的報警探測邏輯判斷可采用分區內最大溫度（定溫）、分區內溫升速率（差溫）、分區內最大溫度與分區平均溫度之間差值（分區 溫度均勻程度）三種方式的任意組合，保證實(shí)現早期和可靠的報警，防止發(fā)生陰燃。同時(shí)，考慮到油 罐區的布置往往處于惡劣環(huán)境下，感溫探測光纜 應具備良好的抗嚙咬、抗震、抗腐蝕等特性，光纜應具備堅固的護套（PVC阻燃材料），可提供良好的防護特性，同時(shí)也應該提供良好的溫度傳導性 能，以保證能快速地探測火災。單通道最長(cháng)探測距離為30KM，通道數可擴展到16個(gè)，定位精度可達±0.5m，單通道最快響應時(shí)間3.5s，啟動(dòng)預熱時(shí)間為即開(kāi)即用。

整個(gè)系統光纜的衰減不得超過(guò)DTS控制單元的標準，其中2km光纖上的最大衰減率不超過(guò)10db，每個(gè)接線(xiàn)盒不超過(guò)0.4db，每個(gè)熔接處不超過(guò)0.2db。

光纖連接器件

光纖連接器件作為連接感溫探測光纜與DTS控制單元的樞紐，將尾纖與探測光纜之間通過(guò)光纖熔接點(diǎn)連接，熔接點(diǎn)位于DTS控制單元旁的光纖連接盒內。

分布式光纖火災探測系統

根據設計要求，該油罐區共有4座外浮頂原油罐、5座內浮頂成品油罐，對其設置光纖火災探測系統。在浮頂罐的浮盤(pán)的密封圈處設置光纖感溫火災探測器，加上2倍的垂直敷設長(cháng)度，纏繞完一座油罐所需的探測光纜約為196m。按照以上數據計算，同時(shí)取有效冗余1.15倍，儲罐所需光纜為2028m。

針對油罐的分布特點(diǎn)，按照溫度監測的具體要求，該項目采用“一罐一機”模式進(jìn)行設計，同時(shí)為增加系統的穩定性，采用雙機熱備，可在系統故障時(shí)自動(dòng)切換，共使用9臺光纖分布式溫度監測系統對所需監測油罐進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測。

１）每座罐體采用一個(gè)獨立傳感光纖監測罐體，傳感光纖安裝在罐體浮盤(pán)上，二次密封圈外沿處。

２）罐內浮盤(pán)上布設的光纖溫度傳感器引出的防靜電光纖通過(guò)在罐內敷設口徑為DN25的防爆金屬軟管保護，防爆金屬軟管上端固定在罐頂人孔法蘭盤(pán)上，金屬軟管下端固定在罐內浮盤(pán)上，固定方式采用不動(dòng)火手段，防爆金屬軟管與罐體等電位連接。

３）考慮到浮頂罐罐頂位移的變化，為防止穿防爆金屬軟管的防靜電光纖由于拖動(dòng)導致故障，其預留長(cháng)度不小于罐外壁高度的0.5倍，并采用盤(pán)光纖裝置，將防靜電光纖控制在一定的位置區域。

４）罐內浮盤(pán)上布設的光纖溫度傳感器引出的防靜電光纖在罐外敷設段穿口徑為DN25的防爆鍍鋅管沿罐外扶梯或罐壁引至地面已有的線(xiàn)槽，并與線(xiàn)槽內布設的通信光纜通過(guò)防水型光纜接續盒連接、保護，彎頭部位采用防爆金屬軟管連接。

５）罐區內各油罐浮頂布設的所有光纖溫度傳感器全部通過(guò)防靜電光纖引出并匯聚到通信光纜進(jìn)行信號集合、傳輸到監控室。通信光纜采用直埋方式敷設，彎頭采用防爆金屬軟管連接。

６）通信光纜由罐區傳輸到監控室后，通過(guò)引出光纖跳線(xiàn)，即帶標準光纖連接頭的短距離光纖尾纖，連接到DTS主機對應的探測通道接口。

７）在監控室內放置了9臺2通道型DTS分布式光纖測溫主機，實(shí)現對油罐現場(chǎng)布設的光纖溫度傳感器輸出溫度信號采集、溫升預警、過(guò)溫報警、故障檢測及信息管理操作，可通過(guò)開(kāi)關(guān)報警接口與火災報警控制系統相連接，實(shí)現火災報警并在消防值班室顯示，并通過(guò)組態(tài)軟件的電子地圖在儀表操作室內直觀(guān)顯示所有儲罐各感溫點(diǎn)的當前溫度值、報警狀態(tài)和歷史溫度曲線(xiàn)，也可外接聲光報警器在儀表操作室給出報警信號。

分布式光纖測溫系統可實(shí)時(shí)在線(xiàn)探測光纜沿線(xiàn)每一點(diǎn)溫度值，并可判斷火災的蔓延趨勢；可設置溫差、溫升速 率等多種報警方式，可 設多級預警，能在火災發(fā)生前做到早期預警；可根據現場(chǎng)條件變化任意設定報警分區，且每個(gè)分區可設定不同的報警值；可耐受惡劣環(huán)境，抗電磁干擾同時(shí)也不會(huì )產(chǎn)生電磁輻射，探測光纜有效壽命30a，克服了點(diǎn)式光纖光柵測溫系統存在的誤報率高、維護困難的問(wèn)題，對今后油罐區的消防安全有借鑒意義。