Распределенный датчик температуры DTSX3000

Принцип измерения

Принцип работы

Датчик DTSX3000 компании Yokogawa измеряет температуру и расстояние с помощью отрезка оптоволоконного кабеля, используя принцип комбинационного рассеяния. Импульс света (лазерный импульс), направляемый в оптическое волокно, рассеивается молекулами стекловолокна по мере распространения по волокну и обменивается энергией с колебаниями решетки. По мере того, как световой импульс рассеивается по оптоволоконному кабелю, он создает стоксов сигнал (большая длина волны) и антистоксов сигнал (более короткая длина волны), причем оба сигнала смещаются от начальной точки источника света. Отношение интенсивностей двух компонентов сигнала зависит от температуры в месте возникновения комбинационного рассеяния. Таким образом, эта температура может быть определена путем измерения интенсивности стоксова и антистоксова сигналов. Кроме того, часть рассеянного света, известная как обратное рассеяние, направляется обратно к источнику света. Таким образом, положение измеренных показаний температуры может быть определено путем измерения времени, которое требуется свету обратного рассеяния для того, чтобы вернуться к источнику

Комбинационное рассеяние

Любой свет взаимодействует с материей! Например, представьте, что вы стоите в темном гараже без внешнего источника света. Внутри гаража стоит ярко-красный спортивный автомобиль. Излишне говорить, что вы не сможете увидеть ни сам автомобиль, ни его цвет. Однако, когда вы включаете свет в гараже, вы сразу видите свет от источника, отражающийся от ярко-красного автомобиля. Свет, который отражается от красного спортивного автомобиля, возвращает только «красный» спектр, поэтому ваши глаза видят спортивный автомобиль, собственно, как красный.

Типы рассеянного света

Распределенные датчики температуры компании Yokogawa измеряют распределение температуры с помощью комбинационного рассеяния света, которое демонстрирует особенно хорошую температурную чувствительность для следующих типов рассеянного света.

Mетодика измерений

Односторонний метод измерения

• При использовании этого метода оптические импульсы направляются только на один конец оптического волокна. Простота установки, эффективен при измерении на больших расстояниях

Двусторонний метод измерения

• В этом методе оптические импульсы подаются на оба конца оптического волокна, проложенного петлей, для выполнения измерений
• Этот метод позволяет продолжать измерения, даже если произойдет обрыв оптоволоконного кабеля

Сравнение методов измерений

Типы датчиков температуры

Типы датчиков температуры и их особенности

Сравнение методов мониторинга температуры

	Оптиволоконный датчик	Tермокамера	Точечный датчик (Tермопара)
Описание	Мониторинг на большой площади на основе оптоволоконного датчика	Контроль температуры поверхности на основе термокамеры	Многоточечный мониторинг на основе дискретных датчиков
Метод обнаружения	Контактный	Бесконтактный	Контактный
Диапазон контролируемых температур	От -200 до 300 °C (на основе кабельного датчика)	От нормальных температур до 2000 °C (требуется переключение диапазонов)	От -200 до 1000 °C (термопара тика К)
Площадь	Охват очень большой территории DTSX200: до 6 км / канал DTSX3000: до 50 км / канал DTSX1: до 16 км / канал	Малый угол обзора 20°	Широкий охват
Преимущества	Охват очень большой территории и непрерывный мониторинг	Возможность мониторинга ограниченной малой площади	Возможность мониторинга ограниченной малой площади
Недостатки	Ограничено небольшими площадями	Непрерывный мониторинг	Непрерывный мониторинг  Монтаж и обслуживание компенсирующих токопроводов

Эффективность

Репрезентативные параметры, характеризующие рабочие показатели распределенных датчиков температуры, включают разрешающую способность в пространстве и по температуре. Несмотря на то, что в целом существует компромиссное соотношение между этими параметрами, мы реализовали высокую производительность системы, основанную на технологии обработки сигналов.

Пространственная разрешающая способность

• Пространственная разрешающая способность — это минимальная длина, при которой обнаруживаются изменения температуры (она также называется расстоянием отклика)
• Пространственная разрешающая способность определяется как длина при обнаружении изменения температуры оптического волокна на 10–90%
• Разрешение выборки представляет собой интервал данных, определение которого отличается от определения пространственной разрешающей способности

Температурная разрешающая способность

• Температурная разрешающая способность определяется стандартным отклонением (1 σ) измеренных значений вдоль оптоволоконного датчика в однородной температурной среде (в камере термостата)
• Температурная разрешающая способность является показателем отклонений, который не указывает на точность измерения температуры (использование эталонного термометра при калибровке позволяет проводить измерения с более высокой точностью измерения температуры)
• Рамановский световой сигнал является очень слабым сигналом. Повторяя измерения до усредненных значений, распределенные датчики температуры достигают более высокой температурной разрешающей способности

Examples of measurement results (DTSX200)

Tипы кабелей

Вы можете выбрать наиболее подходящий тип в зависимости от предполагаемого сценария использования

Нормальная рабочая температура	Области применения	Тип кабеля	Данные о кабеле	Характеристики
Normal Temperature	Обнаружение пожара на конвейере Контроль температуры кабеля Контроль температуры шинопровода Обнаружение пожара в кабельном тоннеле Обнаружение пожара на складе Обнаружение горячих точек Обнаружение холодных точек и т.д.	Стандартное исполнение	Image Zoom	Неметаллические, легкие и простые в установке Сертификация по EN 54-22
		Надежное исполнения	Image Zoom	Устойчивость к раздавливанию и растяжению и меньшая вероятность разрушения Сертификация по EN 54-22
		Гибкое исполнение	Image Zoom	Тонкий, гибкий и простой в установке вдоль измеряемых объектов
Высокая / Низкая температура	Контроль доменных печей Мониторинг сушильных печей Обнаружение утечек СПГ Мониторинг скважин и т.д.	Исполнение в стальной трубке	Image Zoom	Тонкий, гибкий и простой в установке вдоль измеряемых объектов
		Исполнение в стальной оплетке	Image Zoom	Устойчивость к раздавливанию и растяженияю и меньшая вероятность разрушения

Общие сведения

Обзор DTSX3000

Распределенный датчик температуры DTSX3000 состоит из модуля РДТ, модуля оптического переключателя, базового модуля, модуля питания и т.д.

Различные диапазоны расстояний, выбираемые в соответствии с размером объекта

• DTSX3000-S: дальность действия 10 км
• DTSX3000-N: дальность действия 16 км
• DTSX3000-M: дальность действия 30 км
• DTSX3000-L: дальность действия 50 км

Подробную информацию о спецификациях можно найти на сайте для зарегистрированных пользователей партнерского порталаGS 39J06B40-01: распределенная система датчиков температуры DTSXL с большим диапазоном
GS 39J02B40-01: Распределенная система температурных датчиков большого радиуса действия DTSXL (программное обеспечение)

Модуль оптического переключателя

Базовый модуль

Модуль питания

Принадлежности

Комплект для монтажа в стойку DTRK10

Программное обеспечение

ПО визуализации управления DTSX3000 (DTAP3000)

ПО для преобразования данных DTSX3000 (DTAP3000D)

Характеристики

Подробную информацию см. в общих технических характеристиках

DTSX 3000

Модуль оптического переключателя

Примечание. Рекомендуется периодически заменять модуль через каждые 4,7, 6 и 9,5 лет для непрерывных измерений с интервалами 15, 20 и 30 секунд соответственно

СООТВЕТСТВИЕ НОРМАТИВНЫМ ТРЕБОВАНИЯМ И СТАНДАРТАМ

Примечание: в соответствии с требованиями законодательства ЕС производитель и уполномоченный представитель в ЕЭЗ (Европейской экономической зоне) указаны ниже:
Изготовитель: YOKOGAWA Electric Corporation (2-9-32 Nakacho, Musashino-shi, Tokyo 180-8750, Japan (Токио, Япония))
Уполномоченный представитель в ЕЭЗ: Yokogawa Europe BV (Euroweg 2, 3825 HD Amersfoort, The Netherlands (Амерсфорт, Нидерланды))

Отрасли / области применения

Энергетика

Датчик DTSX3000 компании Yokogawa может защитить инфраструктуру существующей линии электропередачи / кабеля и снизить затраты за счет мониторинга термодинамики линии передачи и распределения электроэнергии. Измеряя температуру линии электропередачи, операторы энергосистемы могут максимально увеличить полезную пропускную способность по току, избегая повреждения силового кабеля и продлевая срок его службы за счет поддержания оптимальной силы тока. Что еще более важно, операторы могут идентифицировать очаги нагрева, возникновение и местоположение пожаров по всей сети. DTSX3000 сводит к минимуму возможные перебои в работе энергосистемы и оптимизирует процесс профилактического технического обслуживания. Благодаря своей невосприимчивости к электромагнитным помехам DTSX3000 идеально подходит для работы в условиях высокого напряжения и помех. DTSX3000 предназначен для развертывания в следующих средах:

• Подземные силовые кабели
• Подводные силовые кабели
• Воздушные линии электропередачи
• Распределительные станции
• Подстанции

Трубопроводы

Yokogawa DTSX3000 обеспечивает превосходное обнаружение утечек в трубопроводе за счет использования оптоволоконных решений, которые обеспечивают контроль над полным температурным профилем по всей длине трубопровода. При возникновении утечки в любом месте трубопровода происходит локальное изменение температуры в этом конкретном месте. Благодаря близости к трубопроводу оптоволоконный кабель имеет достаточный тепловой контакт и обеспечивает точное измерение температуры. Сравнивая каждое новое сканирование температурного профиля с эталонным профилем, полученным при нормальных условиях, можно обнаружить температурные аномалии, которые могут указывать на возможный отказ трубопровода или внешнее выдавливание, которое действительно может привести к разрушению. DTSX3000 предназначен для использования в следующих сценариях:

• Газопроводы: аммиак, природный газ, диоксид углерода
• Жидкостные трубопроводы: сырая нефть, нагретое масло, бензин, ТПГ, СПГ, солевые растворы, пар

Изменение температуры, вызванное утечкой, может быть вызвано либо локальным охлаждением, либо нагревом. В случае утечек, возникающих в трубопроводах, по которым транспортируется сырая нефть и другие аналогичные продукты, ожидается локальное потепление в результате утечки, поскольку часто используется практика транспортировки сырой нефти при высокой температуре для снижения ее вязкости.

Утечки в газопроводах, находящихся под давлением, или в трубопроводах, по которым транспортируется СПГ или другие криогенные продукты, будут наблюдаться в результате эффекта Джоуля-Томпсона, при котором быстро расширяющийся газ под давлением снижает температуру окружающей среды.

*При условии использования соответствующей частоты сканирования и интервалов обновления данных

Обнаружение пожара

Раннее обнаружение пожара является важным компонентом любой системы безопасности для критически важных процессов и окружающей среды. Пожар с открытым огнем имеет разрушительные последствия для важных активов, оборудования и, что наиболее важно, для жизни людей. Кроме того, стоимость простоя из-за пожара приводит к упущенной прибыли и дорогостоящему ремонту. Технология дискретных датчиков часто дает сбой из-за условий окружающей среды, таких как пыль, влажность, высокая температура и коррозия. Кроме того, техническое обслуживание обычных датчиков приводит к значительным затратам из-за необходимости постоянного ремонта. Датчик DTSX3000 компании Yokogawa предназначен для обнаружения пожаров на критически важных объектах в самых экстремальных условиях и обеспечивает непревзойденную надежность, производительность и экономию средств.

Датчик DTSX3000 компании Yokogawa предназначен для использования в следующих системах обнаружения пожаров:

• Ленточные конвейеры, транспортирующие важные грузы
• Нефтебазы
• Кабельные лотки
• Подземные тоннели
• Трубопроводы (подземные, надземные)
• Объекты атомной энергетики
• Горнодобывающая промышленность, НПЗ

*При условии использования соответствующей частоты сканирования и интервалов обновления данных

Нефтегазовая отрасль

Разработка нетрадиционных ресурсов, таких как тяжелая нефть, нефтеносные пески и сланцевый газ, развивается в соответствии с увеличением мирового спроса на энергоресурсы. DTSX3000 может измерять распределение температуры вдоль оптического волокна длиной несколько километров, применяемого при добыче нетрадиционных ресурсов. DTSX3000 максимально увеличивает выход при добыче нефти/газа, обеспечивая непрерывное измерение температуры в режиме реального времени, за счет изменения динамики закачки. Помимо оптимизации скважин, DTSX3000 предоставляет критически важные данные, которые помогают контролировать и обнаруживать аномалии в состоянии ствола скважины, такие как утечки, проникновение воды и прорывы газа. DTSX3000 также обеспечивает возможность управления (измерение расхода, давления, температуры, положения клапана и т.д.) в дополнение к измерению температуры с помощью оптоволокна. Что еще более важно, по сравнению с традиционной технологией мониторинга состояния ствола скважины, DTSX3000 является более надежным, экономичным и точным инструментом.