분산 온도 감지 DTSX3000 [장거리]

DTSX3000은 프로세스 제어 플랫폼에 구축 된 장거리 통합 광섬유 감지 시스템입니다. 주로 온도 감지에 사용되는 소형 하드웨어 플랫폼은 최대 50km의 광범위한 온도 측정을 제공합니다! DTSX3000은 전력 소비가 적기 때문에 태양 광을 사용하는 원격 지역에 설치할 수 있습니다. Yokogawa의 DTSX3000은 Yokogawa의 PLC & SCADA 플랫폼을 기반으로 하므로 제어 기능을 제공하는 유일한 분산 형 온도 감지 시스템입니다.

Yokogawa는 운영 비용을 줄이고 생산량을 늘리는 성능, 거리, 가격 및 인텔리전스 분야의 분산 형 온도 감지에 대한 새로운 표준을 제시합니다. DTSX3000 모듈 식 설계로 최대 16 개의 광섬유 채널, 제어 I / O 모듈 및 다양한 전원 공급 장치 옵션을 상호 교환 할 수 있습니다.

DTS 어플리케이션이란?

컨베이어 벨트 화재 감지
덕트 화재 감지
과열에 대한 전원 케이블 모니터링
과열에 대한 버스 바 모니터링
파이프 라인 누출 탐지
안전 및 CBM을 위한 화로 모니터링
VSD 효율성 극대화

자세한 내용은 "Resorces"를 참조하십시오.

광섬유 분산 온도 감지란 무엇입니까?

분산 온도 감지 (DTS) 는 광섬유 자체를 감지 요소로 사용하여 광섬유 케이블 전체에 걸쳐 온도 분포를 측정하는 솔루션 입니다. 기존의 전기 온도 측정 (써모커플 & RTD) 방식과 달리 광섬유 케이블 전체가 온도 센서가 되는 방식입니다. 분산 온도 감지는 장거리에 걸쳐 수천 개의 정확하고 정밀한 혼도 측정을 제공할 수 있습니다. 기존의 전기 온도 측정 대비 정확하고 고해상도의 온도 측정을 할 수 있는 효율적이고 경제적인 방법입니다.

작동 원리?

DTSX3000 50km

Yokogawa DTSX3000 은 라만 산란 방식을 사용하여 광섬유 케이블 전반에 걸쳐 온도와 거리를 측정합니다. 광원에서 발사된 빛의 펄스 (레이저 펄스)는 광섬유 케이블 에서 산란됩니다. 이 산란되는 파장에서 스톡스 신호 (긴 파장) 와 안티 스톡스 신호 (짧은 파장) 를 생성하며, 이 두 신호의 성분의 강도 비율은 라만 산란이 생성되는 위치와 온도에 따라 달라집니다. 따라서 이 온도는 스톡스 및 안티 스톡스의 강도를 각각 측정하여 확인할 수 있습니다. 또한 후방 산란으로 알려진 산란광의 일부는 광원이 발사된 위치로 돌아오게 됩니다. 이 후방 산란이 광원 쪽으로 돌아오는 데 걸리는 시간을 측정하여 위치를 확인 할 수 있습니다.

라만 산란 원리는 무엇인가요?

What is Raman Scatter Principle

모든 빛은 물질과 상호 작용합니다. 예를 들어 외부 빛이 없는 캄캄한 차고에 서 있다고 상상해 봅시다. 이 차고 안에는 밝은 빨간색 스포츠카가 있습니다. 말할 필요도 없이 스포츠카의 형태나 색상을 볼 수 없습니다. 그러나 차고의 조명을 켜면 즉시 차에서 밝은 빨간색을 반사하는 광원을 볼 수 있습니다. 빨간색 스포츠카에서 반사되는 빛은 "빨간색" 스펙트럼에서만 반사가 되므로 우리의 눈으로는 스포츠카가 빨간색으로 보이게 되는 것입니다.

이 현상은 분자 (이 경우 광섬유 케이블의 유리섬유 분자) 에서 빛의 펄스 (레이저 펄스) 를 쏠 때도 마찬가지 입니다. 광원이 광섬유 케이블에 들어가면 대부분의 빛은 그대로 반사 (후방 산란) 됩니다. (즉, 파장의 변화는 없음) 그러나 그 빛의 작은 양이 이동 또는 변경이 되었을 때 이러한 변화를 Raman Scatter 라고 합니다. Raman Scatter 는 온도에 영향을 받기 때문에 온도에 따라 파장은 변화합니다. 분산 온도 감지는 전파하는 광 펄스에서 이동 / 변화를 포착하고 두 신호 구성 요소 (스톡스 및 안티 스톡스) 사이의 강도를 측정합니다.

DTS 를 사용하면 어떤 장점이 있습니까?

비용 절감! 어플리케이션에 수백 또는 수천개의 센서를 설치 후 측정해야 하는 경우 각 개별 센서의 데이터 수집 스테이션에 연결하는데 비용이 많이 듭니다. 광섬유 케이블을 사용하여 정확하고 고해상도의 온도 측정 결과를 얻는 것이 비용 면에서 효율적이고 경제적입니다.
장거리 측정! 기존의 전기 측정 센서를 사용하여 장거리 온도를 측정하는 것은 어렵습니다. DTS 광섬유 케이블은 장거리에 걸쳐 배치될 수 있을 뿐 아니라 (최대 50km) 해당 지역의 고해상도 profile 과 정확하고 정밀한 온도 측정을 제공합니다.
높은 전자파 노이즈 대응! DTS는 광섬유 케이블이기 때문에 전자기기 노이즈로부터 방해받지 않습니다. 기존의 전기 측정 센서 (써모커플 및 RTD) 와 달리 광섬유 내에 전기 부품이 없으므로 전자기 노이즈의 영향을 받지 않습니다.
센서 설치에 대한 지식 불필요! 사전에 온도 센서를 배치할 올바른 위치를 식별하는 것이 항상 가능한 것은 아닙니다. DTS 의 장거리 기능과 함께 높은 공간 분해능으로, 엔지니어는 정확하고 정밀한 온도 측정을 위해 동일한 영역을 따라 여러개의 광섬유를 배치할 수 있습니다.

DTSX3000 Specifications

Item				Specifications
Distance range suffix code				-S	-N	-M	-L
Distributed temperature measurement	Distance	Measurement distance range		6km, 10km	6km, 10km, 16km	6km, 10km, 16km, 20km, 30km	6km, 10km, 16km, 20km, 30km, 50km
		Sampling resolution		0.5m, 1m, 2m
		Spatial resolution		1m or less
	Temperature	Measurement temperature range		-220 to +800°C
		Temperature resolution (10-minutes measurement, 1 σ, without optical switch		Distance range
				10 km	16 km	30 km	50 km
			Max. Value	0.03°C	0.06°C	0.2°C	2.6°C
			Typical Value	0.02°C	0.03°C	0.1°C	1.6°C
Sensor optical fiber	Optical fiber			50/125 μm GI closed end, non-reflection required
Sensor optical fiber	Optical connector			E2000/APC
Interface	Serial (RS-232 C)			3 ports, non-isolated, RJ45 modular jacks Full duplex, asynchronous
		SERIAL 1		Function: Communication (Modbus) Baud rate:,1.2, 2.4, 4.8, 9.6, 19.2, 38.4, 57.6, 115.2 kbps
		SERIAL 2		Function: Communication (Modbus) Baud rate:,1.2, 2.4, 4.8, 9.6, 19.2, 38.4 kbps
		SERIAL 3		Function:,Maintenance (Private)
	Network Interface	LAN		1 port, 10BASE-T or 100BASE-TX, RJ45 modular jacks, automatic negotiation, automatic MDI, with power switch (ON/OFF)
	Display			LEDs: HRDY, RDY, LASER ON
Power supply	Consumption	Operating mode		16 W
Power supply	Consumption	Power save mode		2.1 W
Dimensions (W x H x D)				197.8 x 132.0 x 162.2 mm (6 slots width)
Weight				2.5 kg

제품 사양

Item		Specifications
Model		DTOS2L	DTOS4L	DTOS16L
Insertion loss		0.8 db (Typical) 1.4 dB (Max.)
Distributed temperature measurements	Measurement type	Single end, Double end
Sensor optical fibers	Optical fiber	50/125 μm GI closed end, non-reflection required
	Optical connector	E2000/APC
	Optical channels	2 channels	4 channels	16 channels
Interface	Control	Controlled by DTSX3000
Interface	Display	LEDs: HRDY, RDY, Alarm, Active channel
Power supply	Consumption	Operating 4 W Power save 1 W
Dimensions (W x H x D)		71.65 x 130.0 x 160.3 mm (2 slots width)
Weight		0.63 kg	0.65 kg	0.75 kg

참고: 지침에 따르면, 모듈은 연속 측정 주기가 15초, 20초, 30초일 경우 각각 약 4.7년, 6년, 9.5년마다 교체하는 것이 권장됩니다.

규제 준수 및 표준 적합성

Item		Specifications
Safety Standards		CSA C22.2 No. 61010-1-04 EN 61010-1:2010 EN 61010-2:2010
EMC Standards	CE Marking	EN 55011:2009 +A1 :2010 Class A Group 1 EN 61000-6-2:2005 EN 61000-3-2:2006 +A1: 2009 +A2: 2009 EN 61000-3-3:2008
	RCM	EN 55011:2009 +A1 :2010 Class A Group 1
	KC Marking	Korea Electromagnetic Conformity Standard
Laser safety	Class	IEC 60825-1/2007. EN60825-1 Class1M
Laser safety	FDA (CDRH)	21CFR Part 1040.10
Standards for Hazardous Location Equipment	FM Non-Incendive	Class I, Division 2, Groups A, B, C, D T4 FM 3600-2011 FM 3611-2004 FM 3810-2005
	ATEX Type "n"	II 3G Ex nA ic [op is] II C T4 Gc X EN 60079-0:2009, 2012 EN 60079-11:2012 EN 60079-15:2010 EN 60079-28:2007
	CSA (Non-Incendive)

참고: EU 법령에 따라, 제조업체와 유럽경제지역(EEA) 내 공식 대리인은 아래와 같습니다. 제조업체: 요코가와 전기 주식회사 (일본 도쿄도 무사시노시 나카초 2-9-32, 우편번호 180-8750)
공식 대리인(EEA): 요코가와 유럽 법인 (Euroweg 2, 3825 HD Amersfoort, 네덜란드)

DTSX3000 모듈 베이스 (필수)

DTSX3000 모듈 베이스는 DTSX3000 분포형 온도 센서, 전원 공급 모듈, 광 스위치 모듈, CPU I/O 모듈 등 다양한 기능 모듈을 장착하는 데 사용됩니다.

광 스위치 모듈 (필수)

광 스위치 모듈(2, 4, 16채널 모델)을 설치하면 단일 DTSX3000 시스템으로 여러 광섬유를 모니터링할 수 있습니다.

DTOS2L: 2 channel Optical Switch Module
DTOS4L: 4 channel Optical Switch Module
DTOS16L: 16 channel Optical Switch Module

전원 공급 모듈 (필수)

NFPW441: 100 to 120 VAC
NFPW442: 220 to 240 VAC

DTSX3000

Model and Suffix Codes

		Description
Model	DTSX3000	Distributed Temperature Sensor
Suffix Codes	-S	10km range
	-N	16km range
	-M	30km range
	-L	50km range
	0	Standard type
	5	Non explosion proof
	E	Explosion proof
	E	E2000/APC
	N	Basic type
	G	With ISA Standard G3 option

DTSX3000 Module Base (same as DTSX200 Module Base)

Model and Suffix Codes

		Description
Model	DTSBM10	Base module for DTSX200
Suffix Codes	-N	Standard type
	0	Standard type
	9	EAC mark
	N	Basic type
	G	With ISA Standard G3 option

Optical Switch Module

Model and Suffix Codes

		Description
Model	DTOS2L	Optical Switch module 2ch
	DTOS4L	Optical Switch module 4ch
	DTOS16L	Optical Switch module 16ch
Suffix Codes	-N	Standard type
	5	Non-explosion proof
	E	Explosion proof
	E	E2000/APC
	N	Basic type
	G	With ISA Standard G3 option

Power Supply Module

Model	Reference (Input voltage range)
NFPW426	10 to 30 VDC
NFPW441	100 to 120 VAC
NFPW442	220 to 240 VAC
NFPW444	21.6 to 31.2 VDC

중질유, 오일샌드, 셰일가스와 같은 비재래식 자원의 개발은 전 세계 에너지 수요 증가에 맞추어 지속적으로 진행되고 있습니다. DTSX3000은 수 킬로미터에 이르는 광섬유를 따라 온도 분포를 측정할 수 있으며, 이러한 특성을 활용하여 비재래식 자원의 채굴 현장에 적용되고 있습니다. DTSX3000은 다양한 주입 동역학(injection dynamics)에 따른 실시간 연속 온도 측정을 제공함으로써 석유와 가스의 채굴 효율을 극대화합니다. 또한 유정 최적화뿐만 아니라, 누출·수분 침투·가스 돌파(gas breakthrough) 등과 같은 유정 상태를 모니터링하고 감지하는 데 필요한 핵심 데이터를 제공합니다. 아울러 DTSX3000은 광섬유 온도 측정 기능뿐 아니라 유량, 압력, 온도, 밸브 위치 등의 제어 기능도 지원합니다. 특히 기존의 유정 모니터링 기술과 비교했을 때 DTSX3000은 더욱 견고하고, 비용 효율적이며, 정확성이 뛰어납니다.

특징	장점
초저전력 소: 10W	원격 지역 태양광 응용에 최적
동작 온도 범위: -40 dec C to 65 dec C	냉방이나 난방 없이도 가혹한 환경에 적합
광섬유 케이블 센서	시추공 내부의 온도 분포를 완전하고 연속적으로 제공
NFCP050 모듈을 통한 제어 기능	유량, 압력, 밸브 위치, 온도 등 외부 장치를 모니터링 및 제어
다양한 통신 프로토콜 지원	기존 DCS, PLC, DAQ 및 무선 인터페이스와 연결 가능
6km 광섬유 = 6,000 points!	기존 센서 기술 대비 비용 효율적인 온도 측정 방식 제공

okogawa DTSX3000은 기존 전력선 및 케이블의 인프라를 보호하고, 송전·배전선의 열적 거동(thermal dynamics)을 모니터링함으로써 비용을 절감할 수 있습니다. 전력선의 온도를 측정하여, 전력망 운영자는 케이블 손상을 방지하고 광전류를 안정적으로 유지함으로써 사용 가능한 전력 용량을 극대화하고 케이블 수명을 연장할 수 있습니다.

특히 DTSX3000은 전력망 전체에서 고온 지점, 화재 발생 및 화재 위치를 식별할 수 있습니다. 이를 통해 전력망의 잠재적인 정전을 최소화하고 예방적 유지보수 과정을 효율화합니다. 또한 전자기 간섭(EMI)에 영향을 받지 않기 때문에, DTSX3000은 고전압 및 고잡음 환경에서 이상적인 솔루션입니다.

DTSX3000은 다음과 같은 환경에 적용할 수 있도록 설계되었습니다:

지중 전력 케이블
해저 전력 케이블
가공 송전선
배전소
변전소

특징	장점
전자기 간섭 차단	광섬유가 전기·자기 전류로부터 완벽히 분리됨
실시간 온도 측정 및 모니터링	전력망/케이블의 온도를 실시간으로 측정 및 모니터링 가능
다중 전력 회로/케이블 측정 및 모니터링	최대 16채널의 광섬유 스위치 연결 가능
보고 및 데이터 분석	HTTP, SFTP, 웹 브라우저를 통한 과거 데이터 접근 가능
다양한 통신 프로토콜 지원	기존 DCS, PLC, DAQ 및 무선 인터페이스와 손쉽게 연동
6km 광섬유 = 6,000 포인트 지원	기존 센서 기술 대비 비용 효율적인 온도 측정 방식 제공

Yokogawa DTSX3000은 파이프라인 전체 길이에 걸친 온도 프로파일을 제공하는 광섬유 솔루션을 통해 우수한 누출 감지 기능을 제공합니다. 파이프라인의 어느 지점에서든 누출이 발생하면 해당 위치에서 국소적인 온도 변화가 나타납니다. 파이프라인과 밀접하게 설치된 광섬유 케이블은 충분한 열 접촉을 유지할 수 있어 정확한 온도 측정이 가능합니다.

정상 조건에서 취득한 기준 프로파일과 새로운 온도 프로파일을 지속적으로 비교함으로써, 파이프라인의 파손이나 외부 충격(압출) 등으로 이어질 수 있는 온도 이상을 감지할 수 있습니다.

DTSX3000은 다음과 같은 분야에 적용할 수 있도록 설계되었습니다:

가스 파이프라인: 암모니아, 천연가스, 이산화탄소
액체 파이프라인: 원유, 가열유, 가솔린, PNG, LNG, 염수, 증기

누출로 인한 온도 변화는 국소적인 가열 또는 냉각으로 나타날 수 있습니다.

원유 및 유사한 제품을 수송하는 파이프라인의 경우, 점도를 낮추기 위해 따뜻한 온도로 운송하는 것이 일반적이므로 누출 시 국소적인 온도 상승이 발생합니다.
반면, 압력이 걸린 가스 파이프라인이나 LNG 및 기타 극저온 제품을 수송하는 경우에는 주울-톰슨 효과(Joule-Thomson effect)에 의해 급격히 팽창한 가스가 주변 온도를 낮추면서 국소적인 냉각이 발생합니다.

Feature	Benefits
1m 공간 해상도	누출 및 고장 위치를 정확히 식별 가능
최대 0.1℃ 온도 해상도	발생 후 1분 이내 누출 감지 가능*
광섬유 케이블 센서	가스, 석유, 연료 파이프라인 누출을 실시간·정확·연속적으로 감지
보고 및 데이터 분석	HTTP, SFTP, 웹 브라우저를 통한 이력 데이터 접근 가능
다양한 통신 프로토콜 지원	기존 DCS, PLC, DAQ 및 무선 인터페이스와 손쉽게 연동
6km 광섬유 = 6,000 포인트 지원	기존 센서 기술 대비 비용 효율적인 온도 측정 방식 제공

* 적절한 스캔 속도와 데이터 갱신 주기가 사용될 경우에 해당

중요한 공정 및 환경에서의 조기 화재 감지는 모든 안전 시스템의 핵심 요소입니다. 화재가 발생하면 주요 자산과 제품뿐 아니라 인명까지도 치명적인 피해를 입을 수 있습니다. 또한 화재로 인한 가동 중단은 기회의 상실과 막대한 복구 비용을 초래합니다.

그러나 분리형 센서 기술은 먼지, 습도, 열, 부식 등 주변 환경 조건으로 인해 종종 제대로 작동하지 못합니다. 게다가 기존 센서 기술은 잦은 수리와 유지보수 비용으로 인해 경제성이 떨어집니다.

Yokogawa DTSX3000은 가장 극한의 조건에서도 중요 자산의 화재를 감지할 수 있도록 설계되었으며, 타의 추종을 불허하는 신뢰성, 성능, 비용 절감 효과를 제공합니다.

DTSX3000은 다음과 같은 화재 감지 분야에 적용할 수 있습니다:

화물을 운송하는 컨베이어 벨트
탱크 저장소
케이블 트레이
지하 터널
파이프라인
원자력 시설
광산 및 정유 시설

특징

장점

1m 공간 해상도

화재 발생 위치를 정확히 식별 가능

최대 0.1℃ 온도 해상도

화재 발생 후 10초 이내 감지 가능*

광섬유 케이블 센서

기존 분리형 센서나 적외선 카메라와 달리 사각지대 없이 감지 가능

피복 광섬유 케이블

먼지, 습도, 부식, 오염에 영향 받지 않음

보고 및 데이터 분석

HTTP, SFTP, 웹 브라우저를 통한 이력 데이터 접근 가능

다양한 통신 프로토콜 지원

기존 DCS, PLC, DAQ 및 무선 인터페이스와 연동 가능

6km 광섬유 = 6,000 포인트 지원

기존 센서 기술 대비 비용 효율적인 온도 측정 방식 제공

* 적절한 스캔 속도와 데이터 갱신 주기가 적용될 경우

DTAP3000 제어·시각화 소프트웨어

DTSX3000 제어·시각화 소프트웨어(DTAP3000)는 DTSX3000을 제어하고 PC에서 DTS 데이터를 시각화하는 데 사용됩니다. 또한 측정 데이터를 그래프로 표시하고 LAS 형식 파일을 생성할 수 있습니다. DTAP3000을 통해 사용자는 이더넷 네트워크에 연결된 어디에서든 제어, 모니터링 및 분석을 수행할 수 있습니다.

DTAP3000D 데이터 변환 소프트웨어

데이터 변환 소프트웨어 옵션(DTAP3000D)은 DTSX3000이 WITSML 형식의 데이터 파일을 생성할 수 있도록 합니다. DTSX3000이 DTAP3000D를 사용하여 WITSML 변환으로 설정되면, DTSX3000은 WITSML 형식의 데이터 파일을 생성합니다.