油罐火灾报警系统方案

中石油项目油罐光纤光栅感温火灾检测系统技术技术一方事件武汉理工光科2008年8月一、企业介绍武汉理工光科株式会社(简称“理工光科”)是武汉理工大学产业集团、北新集团建材株式会社(上市公司)、湖北省投资公司、武汉钢铁(集团)公司、湖北双环技术株式会社(上市公司)、湖北省仪器总公司、深圳市新产业创业投资公司等股东共同投资设立的股份制公司。 公司成立于2000年8月，注册资本3142.854万元，净资产6000多万元，是一家研究、开发、生产、销售光纤光栅系列产品的高新技术企业。 公司是湖北省科技厅、武汉东湖高新技术开发区批准的省市二级高新技术企业，2002年被评为全国二十一家增长最快的企业之一。公司位于中国武汉光谷科技园，投资规模在1亿元以上。 公司是国家计量委员会光纤传感国家产业化示范工程项目的负责公司，拥有1万多平方米的现代化现场，是我国目前最大的光纤传感技术开发和生产基地。 公司拥有十几个学科相关的光纤传感研究室和具有国际先进水平的研发仪器设备，开发了30多项具有国际先进水平的技术成果，拥有专利技术。 目前公司申报专利30馀项，其中专利9项，许可2项，光纤光栅产业化技术于2004年获得国家科技进步二等奖和2007年公安部科技进步一等奖，作为国家光纤感温火灾探测器国家标准的主要起草单位之一，负责起草国家光纤感温火灾探测器国家标准。公司成立以来，严格按照现代企业制度和股份制企业经营管理模式规范运行。 建立了包括质量保证体系、售后服务体系、财务管理体系、人才资源管理体系、市场规划和营销网络体系、物资管理体系、新产品开发体系、知识产权管理制度、产品进出口管理制度在内的一套健全的企业经营管理体系。 并于2002年通过ISO 9001:2000质量体系国际机构认证。公司拥有高素质职工队伍，目前职工223人，平均年龄34岁，本科以上学历者占80%，其中正高10人，副高22人，博士19人，硕士34人。 公司研发技术人员66人，由光电子、材料、信息、机电一体化、机械、交通工程、现代测试技术与仪器、计算机等多学科组成，是一支具有多学科交叉和强大工程实践能力的高素质研发队伍。公司在全国建立了比较完善的营销网络体系，设置了14个销售区域。 公司产品广泛应用于石油、化工、冶金、交通、水电、防卫等行业，年销售额1.5亿元，利税超过4500万元，产品国内市场占有率达到70%以上，为提高这些行业的安全技术水平发挥了重要作用，创造了良好的社会效益和经济效益。二、储罐火灾报警技术概述光纤光栅感温火灾探测系统是我们应用光纤光栅感温工作原理首次在国内开发的新型火灾探测系统，是计算机、光纤传感、光纤传输、光电控制等高新技术集成的系统项目。 本系统近年来在石油化工中的大量应用实践表明，我们可以为所有者提供本质的安全、无电检测、实时在线自动火灾监测系统，确保大型储油罐的安全生产。TGW光纤光栅感温火灾探测系统是以光纤为信号的传输和传感介质，利用布拉格光栅的温度灵敏度和光的反射原理，通过解调反射光的波长来测量温度的数字测量技术。 系统可实时测量沿光纤的温度分布，同时显示报警。 该产品的输出信号为数字信号，可进行检测精度高的分布测量，测量点可任意设定，可进行无电检测，本质上可防止安全防爆、电磁干扰、雷击。 与同类光纤传感产品相比，稳定性好、精度高，特别适合在石油、天然气管道、化工、冶金、电力、消防、能源、仓库、军工、核工业等场所使用。三、TGW光纤光栅感温火灾报警系统原理光纤光栅是TGW光纤光栅感温火灾报警系统的核心部件之一，利用光纤芯层材料的光敏特性，用紫外准分子激光器掩蔽曝光，使约8mm的光纤芯的折射率永久变化，折射率的变化周期性地分布，使布拉格光栅结构核心层包层d.d入射光折射率n1折射率n2折射率n 2选择反射光波透射光图1光纤光栅原理图当宽带入射光通过光纤光栅时，满足布拉格条件的波长被光栅反射，其馀波长的光透过，反射光的波长根据光栅间距d的变化而变化。 因为光栅间距d对环境温度非常敏感，所以可以通过检测反射波长的变化量来计算环境温度的变化量。反射光的波长的改变量被信号处理器检测，并且是TGW系统的另一个核心部件。 TGW系统的信号处理器利用可调谐法布里-珀罗腔技术实现波长检测。 信号处理器检测到光纤光栅的反射波长发生异常时，发出警报和警报信号。在传统的光纤光栅系统中，光栅的反射光具有一定的带宽(其3 dB带宽通常为0.2 nm )，但是由于光纤光栅的复用方式是波分复用，所以受到光源带宽的限制，传感器探头的复用数非常有限， 一般每套15-20个左右，无法满足大型工程的应用需求，遇到大型工程需要多个检测罐，增加了系统的复杂性和不稳定性，增加了系统的施工和维护难度。武汉理工光科株式会社TGW光纤光栅感温火警系统结合传统波分复用技术和全同步光纤光栅复用技术，采用波分复用和全同步光纤光栅混合复用方法，解决了大型工程火警的难题。图3是图2混合复用方法的示意图油罐火灾监测与报警系统应当按照国家有关规范进行防火区划分，在某区域某监测地点发生火灾，整个区域的火灾报警系统应当启动。 波分复用和全同步光纤光栅的混合复用的方法如图2所示，系统将容器分成多个防火区，不同的防火区用全同步光栅的波长1、2n进行区分，等分各区域的长度。 对应于1，2n的每个波长的防火部分具有多个监控点，同一防火部分的所有监控点采用相同的栅格，并且在这些监控点处光纤栅格的反射波长全部等于该区域的对应波长。 当系统检测到1波长的移动时，其监视的防火区域的温度发生变化，监视水箱的温度变化状况，当温度变化超过设定值时，系统发出警报和警报。 该混合复用方法大大提高了系统的测量精度，并可应用于大型工程。四、TGW系统的特点及应用情况TGW光纤光栅感温火灾探测系统主要由光纤光栅感温火灾探测器(光纤光栅探测器)、连接电缆、光纤连接器(光纤连接器)、传输电缆、信号处理器等部分构成。 添加火灾报警控制器、手动报警按钮等设施和对应的计算机系统(消防报警控制系统)，构成完整的光纤光栅感温火灾报警系统(以下图3 )。(油罐区现场) (控制室)1 .油箱浮子2 .光纤光栅感温传感器3 .光纤保护盒4罐内的自动扶梯5 .光缆保护管(镀锌管)6 .罐7 .传输光缆8 .光纤光栅信号处理器9 .通信光缆10 .火灾报警控制器11 .计算机图3光纤光栅感温火灾检测系统的结构图(1)tgw系统的特点TGW光纤光栅感温火灾报警系统是武汉理工光科株式会社开发的温度监测报警系统，采用先进的光纤光栅传感器技术，适用于各种恶劣环境下长距离、高精度的温度监测。 TGW系统的以下特性特别适用于大型油箱的火灾监测。温度实时、分布监视TGW系统实时在线监测所有区域的温度，提供温度变化的重要数据和火灾报警监测，大大降低了监测人员的劳动和工作强度。安全可靠性高TGW系统采用光信号检测，实现现场无电检测，本质上实现防火防爆采用光纤传输信号，腐蚀性强，寿命长，防雷击，克服传输中的电磁干扰，准确可靠。系统结构合理TGW系统采用分布式测量方式，解决大型油罐施工中多个检测油罐需要的问题，减少检测器组数，降低系统复杂性和不稳定性，结构紧凑，安装维护方便。各罐实现了一个信号处理器，监控系统相对独立，避免了一个处理器故障的所有系统停机的情况，不能实现火灾的实时监控，避免了各设备之间的相互影响，实现了监控人员迅速、准确地判断火灾发生的罐和区域的直观显示灵活的警报控制TGW系统可以测量连续的温度信号，例如，在70预警，在90预警，采取措施，并且可以根据环境进行修改。在恒温警报的同时，设定多个台阶的温度警报，根据温度上升的速度提供不同的警报信号，启动洒水器或启动灭火装置。 两种报警方式相结合，几乎可以消除误报。用户可以根据情况设定各区的报警温度，提供早期报警。准确可靠性高采用先进的波长数字测量技术，不受光源波动、连接损耗、光缆随机振动等影响，检测精度高，运行稳定性好。 产品通过国家消防电子产品质量监督检测中心，企业已通过ISO9001认证。响应时间短TGW系统的响应时间不超过1秒，且与监测罐体规模无矛盾，对温度变化作出了及时的反应。良好的兼容性TGW系统可以通过RS232/485标准端口或继电器输出与外部的其它控制兼容设备通信信号可远距离传输，易于与计算机和消防报警控制系统联网，易于在远程实现监视。 报警开关信号可以进入消防控制室的集中火灾报警控制设备，系统可以与火灾报警系统无缝连接，有效启动喷水降温装置和灭火装置。自检功能TGW系统具有自测功能，可以用尾端自测探针实时监视自己的运行状况，输出故障报警信号。(2)tgw系统的应用情况武汉理工光科股份有限公司是中石油和中石化供应网络的成员，是光纤火灾探测系统国家标准的主要起草公司之一，具有充分的研发、生产能力和丰富的工程施工经验。 公司采用自主知识产权技术研发生产的TGW光纤光栅感温火灾报警系统是目前国际国内火灾报警检测领域的最新成果。 TGW光纤光栅感温火灾报警系统在先进性、实用性、可靠性、长期稳定性方面获得好评。 近年来在国内石油化学、交通、冶金、电力、水利等领域以及大型厂矿和大型工程中得到广泛应用，是国内目前光纤火灾检测系统应用最多的产品，对于以前使用的其他技术具有明显的技术优势和替代性。 近年来，国家为增加石油化学领域的安全生产投入，在储罐设计中制定了石油化工企业设计防火规范 GB50160-1992 (1999年版)强制规范的公司以此为契机，开发了武汉石化、洛阳石化、中原油田、镇海炼化、茂名石化、大港油田、上海石化、中石化管道储藏公司宁波大西岛油库和黄岛油库、 安庆石化、长岭石化、舟山册子岛油库、湛江3座12.5万角大型原油罐、仪征2座15万角超大型原油罐等大型企业和重点工程应用，充分显示了其技术和性能优势。 镇海国家石油储备项目(52座10万立方大型原油罐)也采用本公司生产的光纤光栅感温火灾探测系统，第一期工程已经正常运行，第二、第三期36座罐今年8月全部运行，公司是大连、黄岛、舟山等三大国家战略石油储备基地项目到目前为止，国家投资建设的四个国家石油战略储油库均中标，充分显示了其技术和使用性能的优势。 国家大型储油罐的设计标准也将优先采用光纤光栅火灾检测报警系统。 交通领域：成功实现了目前世界第二长、国内最长的陕西秦岭终南山公路隧道，上海蓉西高速公路宜昌至重庆100公里以上的隧道火警系统。 广泛应用于陕西西汉高速、铜黄高速、湖北十曼高速、云南罗富高速、安徽铜汤高速、武汉马场城市隧道、厦门路桥城市隧道等工程，与后期建成的中国第一条渡江隧道武汉渡江隧道、上海渡江隧道、江西武吉高速等工程合作。 电力领域在重庆某高压电缆安全监测等项目中取得成功。TGW系统采用的所有设备的设计、制造、检测、试验及施工均符合最新版IEC标准和中国国家标准(GB )等，主要标准如下l 石油库设计规范 GB50074-2002l 石油化工企业设计防火规范 GB50160-1992 (1999年版)l 石油化工企业生产装置电信设计规范 SHJ28-90战斗机l 火灾自动报警系统设计规范 GB50116-98l 火灾自动报警系统施工及验收规范 GB50100-92l 国家原油储备库设计规定l 工业自动化仪表施工及验收规范 GBJ93-86战斗机l 石油化工仪表施工技术规程 SH3521-1999l 自动化仪表安装工程质量检验评定表 GB131-90五、工程内容(1)tgw光纤光栅感温火灾报警系统构成TGW光纤光栅感温火灾探测系统主要由光纤光栅感温火灾探测器、信号处理器、连接电缆、传输电缆、仪表等部分构成，其主要作用如下1 .光纤光栅感温火灾探测器TGW系统采用光纤光栅作为温度传感器，光纤光栅感温传感器由连接电缆和探头构成，其探头部分由不锈钢连接管、热传导感温管、光纤光栅等构成。 当外界的温度变化时，光纤光栅的间距变化，因此对于该反射的波长也与之对应地产生偏差，需要该偏差量在信号处理器中求出，计算温度的变化量。1 .连接电缆2、不锈钢连接管3、光纤光栅4、热传导感温管图5是图4(a )探针结构图图4(b )封装的探测器系统中的光纤光栅探测器探测器可分为检测探测器、校准探测器和自诊断探测器1 )检测探针其主要作用是检测现场环境温度，将火灾报警信息实时传递给信号处理器。 检测探针彼此串联连接，形成线状结构。 每组探测器根据波长分为不同的监