地熱井分布式光纖測溫監(jiān)測系統(tǒng)

技

術

方

案

   北京鴻鷗成運儀器設備有限公司

1.1概述

相對于以上傳統(tǒng)的供暖方式來說，地熱能供暖在滿足人們供暖需求的同時不會對環(huán)境造成污染這也是國家大力推廣發(fā)展的原因之一。地熱井供暖是指通過打地熱井，抽取地下熱水并用于供暖系統(tǒng)，地熱井供暖的優(yōu)勢在于清潔、環(huán)保、舒適，因為深層地下水有自己的循環(huán)系統(tǒng)，水被采上供暖，再循環(huán)到地下，整個過程是沒有消耗的，理論上可以無限再生。符合低碳環(huán)保、節(jié)能減排的環(huán)境建設要求。

地熱井供暖還有一些工藝需要完善，比如尾水排放的溫度過高，造成了資源的浪費，因此，地熱井的溫度實時監(jiān)測尤其重要。分布式光纖測溫系統(tǒng)*取代了傳統(tǒng)的熱電阻式傳感器，解決了井下惡劣環(huán)境溫度監(jiān)測長期穩(wěn)定的需求。

二、系統(tǒng)簡介

本系統(tǒng)采用了當今先進的光電技術、通訊技術、微處理器技術、數(shù)字化溫度傳感技術。*設計的低溫、強電場、潮濕環(huán)境運行技術。該系統(tǒng)的開發(fā)研制均在天然氣采集區(qū)、熱力管道經多次反復試驗、攻關才得以完善，完整安全地把數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)測終端。因此，該系統(tǒng)是一種高可靠性的溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)。

本系統(tǒng)具有良好的計算機界面、可顯示現(xiàn)場管道模擬圖，顯示傳感器所監(jiān)測的實際位置及所有管道的相關參數(shù)，當運行中管道出現(xiàn)異常時，顯示畫面及事故音響同時發(fā)出報警信號，可通過計算機的模擬圖上直接查看，并能迅速準確地判斷出發(fā)生故障的實際位置，很大程度地防止了更大的事故發(fā)生及提高了技術管理水平。本系統(tǒng)支持RS－485/RS－232和ETHERNET等標準通訊接口和通訊協(xié)議可與監(jiān)控室內網絡互連。

2.1系統(tǒng)結構與說明

為保障被監(jiān)測管道的安全，本系統(tǒng)采用技術先進、性能*的線式光纖測溫系統(tǒng)，將感溫光纖敷設在熱力管道上，然后接入控制室的監(jiān)測解調儀上，監(jiān)測解調儀將攜帶有溫度信息的光信號解調后就得到沿管道的分布溫度。監(jiān)測解調儀通過通訊口將數(shù)據(jù)傳送到上位機，生成直觀的圖文畫面供用戶查詢?yōu)g覽。下圖為系統(tǒng)簡圖：

系統(tǒng)總體性能指標

溫度測量范圍：-40℃—150℃（采用特殊光纖可擴展至800℃）

測溫長度：1000m，2000 m，4000m,8000m，16000,長監(jiān)測距離20km

測溫精度：<±0.5℃

光纖通道：1，2，4--128

定位精度：自由展開光纖：<1m，光纖探頭：<5cm

采樣速率（空間采樣間隔）：100MHz （1.0m）

光纖接口：FC/APC

測溫光纖：多模62.5/125

測量時間：<10s/周期、<15s/周期、<20s/周期

數(shù)據(jù)接口：RS232,RJ45(網口)

要求測溫光纖損耗：<1dB/km @ 1550nm

電源：220V, 50Hz

主機工作環(huán)境：溫度0℃～60℃

              濕度<80%（無冷凝）

2.2系統(tǒng)包含的子系統(tǒng)：

1、傳感器與傳輸系統(tǒng)

該系統(tǒng)應用先進的分布式光傳感技術，通過光纖傳感器，將被測溫度量轉變成光信號。由于從傳感器輸出的信號為光信號，所以可以直接通過光纜進行遠距離傳輸。光纖良好的耐環(huán)境性能也為長期的安全監(jiān)控提供了可靠的保障。

2、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

該系統(tǒng)的功能：光纖傳感器所產生的光信號經光纜的遠程傳輸，然后通過放置在監(jiān)控室的光纖監(jiān)測解調儀直接進行數(shù)字量識別并轉換為物理量，記錄的數(shù)據(jù)可以在計算機終端顯示、記錄、保存或直接進入監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。

3、監(jiān)測數(shù)據(jù)管理軟件系統(tǒng)

該系統(tǒng)的目的是根據(jù)各監(jiān)測項目的特點，使各種不同類型的數(shù)據(jù)通過恰當?shù)慕M織被有效地儲存起來。在保證必要信息儲存的前提下，盡量減少數(shù)據(jù)冗余度。該管理系統(tǒng)能方便地從數(shù)據(jù)系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)，同時數(shù)據(jù)可以被不同用戶方便地調用。

三、系統(tǒng)參考標準

《線型光纖感溫火災探測器》GB/T 21197-2007

《工業(yè)產品使用說明書總則》GB9969.1

《數(shù)字計算機硬件測試》(ISA-RP55.1)

《工業(yè)控制設備及系統(tǒng)的端子板》(NEMA-ICS4)

《工業(yè)控制裝置及系統(tǒng)的外殼》(NEMA-ICS6)

《建筑設計防火規(guī)范》(GBJ 116-87)

《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》(GB 50116-98)

《火災自動報警系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范》(GB 50166-92)

《火災報警控制器通用技術條件》(GBJ 4717-93)

其它現(xiàn)行的相關國家和行業(yè)標準規(guī)范

四、監(jiān)測范圍及運行目標

4.1監(jiān)測范圍

采用線式感溫光纖對地熱井進行在線溫度監(jiān)測。

五、管道測溫解決方案

5.1設計原則

本設計依據(jù)國家關于火災自動報警系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范及工業(yè)自動化測控系統(tǒng)的設計技術規(guī)范，采用目前在工業(yè)界廣為使用并被證明是成功的分布式光纖測溫系統(tǒng)，以其結構先進、布線成本低、抗干擾能力強、運行安全可靠、擴充靈活方便的*性能，在投資費用合理的前提下，實現(xiàn)管道泄漏時溫度差監(jiān)測功能。實時監(jiān)測井下溫度，對溫度的異變及時進行預報，及時發(fā)現(xiàn)隱患，及時進行防范。

5.2方案說明

根據(jù)地熱井分布情況，設計光纜安裝（參考方案），見下表：

5.2.1配置清單

5.2.2設計說明：

本項目需要地熱井1口，深度均是2500m。

鋪設如下圖。

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