光纖傳感器在輸油氣管道中的應(yīng)用

魏義昕　尚志寅

摘要：光纖傳感器在油氣管道中的應(yīng)用，主要是監(jiān)測管道的溫度和壓力變化，同時還要監(jiān)測油氣流量情況，系統(tǒng)控制中心根據(jù)這些量的變化判斷具體情況或?qū)嵤┫鄳?yīng)的操作，具有預(yù)警功能。本文對光纖傳感器在輸油氣管道中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：油氣管道；光纖傳感系統(tǒng)；安全

由于我國油氣能源分布不平衡，并主要依賴于管道運(yùn)輸，如何保證油氣管道的安全，成為油氣企業(yè)面臨的重要任務(wù)。在傳統(tǒng)的油氣管道監(jiān)測中，使用的電傳感器具有安全隱患，同時也存在其他缺陷。因此，亟需采取新的監(jiān)測技術(shù)，對管道的壓力、溫度以及油氣的濃度進(jìn)行時時監(jiān)測，確保輸送管道的安全。光纖傳感技術(shù)的出現(xiàn)，很好的解決了這一難題，光纖傳感器在油氣輸送管道中得到推廣應(yīng)用。

一、光纖傳感器概述

二十世紀(jì)七十年代，光纖傳感技術(shù)得到發(fā)展應(yīng)用，其以光纖為媒質(zhì)，以光波為載體，感知和傳輸外界信號（被測量）的新型傳感技術(shù)。這一技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)，因此在普及過程中發(fā)展迅速，得到人們和企業(yè)的廣泛認(rèn)可。

光纖傳感技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，精度高，它具有抗電磁干擾的特點(diǎn)，能夠有效的傳輸數(shù)據(jù)，精確反饋對象存在的問題。第二，抗腐蝕，不會受到外界環(huán)境的影響，如在石油、天然氣等電傳感器不便于使用的領(lǐng)域，能夠很好的發(fā)揮作用。第三，它還便十與計算機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)智能化和遠(yuǎn)距離監(jiān)控。另外，光纖傳感技術(shù)在油氣管道遠(yuǎn)程監(jiān)測中使用，能夠做到現(xiàn)場無電檢測、傳輸和控制，使采樣數(shù)據(jù)的處理和分析在場外完成，從而確保系統(tǒng)的安全。

光纖傳感器在油氣管道中的應(yīng)用，主要是監(jiān)測管道的溫度和壓力變化，同時還要監(jiān)測油氣流量情況，系統(tǒng)控制中心根據(jù)這些量的變化判斷具體情況或?qū)嵤┫鄳?yīng)的操作，具有預(yù)警功能。當(dāng)油氣管道出現(xiàn)泄漏問題時，監(jiān)測系統(tǒng)能夠準(zhǔn)備判斷發(fā)生問題的線路地段，及時通知企業(yè)進(jìn)行故障排除和修補(bǔ)，采用這種技術(shù)也可以防止人為造成的管道破壞，保證油氣管道的安全運(yùn)行。

二、光纖傳感系統(tǒng)的應(yīng)用

在油氣輸送管道中的應(yīng)用，光纖傳感系統(tǒng)包括多個組成部分，具體來說，包括光纖光柵傳感器系統(tǒng)、信號解調(diào)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信與傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)四部分。

1.光纖光柵傳感器

光纖光柵傳感器可以實(shí)現(xiàn)對溫度、應(yīng)變等物理量的直接測量。在對輸油氣管道進(jìn)行監(jiān)測時，可以將具有傳感陣列的光纖貼裝在管道面上，一旦管道發(fā)生泄漏事故，由于管道壓力變小，泄漏附近的溫度會降低，通過光纖光柵傳感器能夠測定該地段溫度變化，從而準(zhǔn)確定位泄漏管道地點(diǎn)。如果有人破壞管線，則管壁的應(yīng)力應(yīng)變就會發(fā)生變化，從而引起彈光效應(yīng)和光柵周期的改變，通過檢測中心波長的漂移并解調(diào)，即可實(shí)現(xiàn)對管道安全性的監(jiān)測。

2.信號解調(diào)系統(tǒng)

對傳送回的光波信號需要光纖光柵傳感分析儀器，其可以自動解調(diào)調(diào)制過的光波信號，進(jìn)行高分辨率和高精度的光柵中心波長測量。系統(tǒng)中光波信號的解調(diào)、光纖光柵傳感器的寬帶光源，以及信號的初步分析，即硬件監(jiān)測功能，都由該設(shè)備實(shí)現(xiàn)。在油氣管道沿線可以根據(jù)需要設(shè)置信號解調(diào)和分析站，主要考慮系統(tǒng)精度要求，以及光纜傳輸質(zhì)量和耦合效果。若光纜傳輸損耗較大，則需要近距離設(shè)置。反之，則增大設(shè)置距離。

3.數(shù)據(jù)通信與傳輸系統(tǒng)

在光纖傳感系統(tǒng)的組成中，數(shù)據(jù)通信與傳輸系統(tǒng)是重要的一個部分。它是遠(yuǎn)程監(jiān)測的信息傳輸通道，負(fù)責(zé)各類監(jiān)測數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸，從而保障對油氣管道的實(shí)時監(jiān)測，一旦出現(xiàn)故障等變化，能夠及時將這些變化傳輸?shù)奖O(jiān)測終端，技術(shù)人員根據(jù)變化做出科學(xué)判斷。另外，數(shù)據(jù)通信與傳輸系統(tǒng)帶有標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)接口，能夠很好的將監(jiān)測信息輸送到局域網(wǎng)，形成安全監(jiān)測信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

4.數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)

在對油氣管道監(jiān)測的數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮芙K端后，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，該系統(tǒng)主要由計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和軟件組成。需要使用解碼技術(shù)將接收到的編碼數(shù)據(jù)還原為物理參量，通過處理分析后，才能直觀的轉(zhuǎn)為油氣管道所處的狀態(tài)，并對危險狀態(tài)報警，及時通知企業(yè)進(jìn)行故障排除和修補(bǔ)。另外，技術(shù)工作人員能夠?qū)崟r看到監(jiān)測結(jié)果，及時作出相應(yīng)的決策。光纖傳感系統(tǒng)是由多個系統(tǒng)組成的，只有密切配合，才能發(fā)揮出應(yīng)有的作用。

三、結(jié)語

總之，光纖傳感器具有抗電磁干擾以及精度高等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效的傳輸數(shù)據(jù)，對管道的壓力、溫度以及油氣的濃度進(jìn)行時時監(jiān)測，確保輸送管道的安全。輸油管道遠(yuǎn)程安全監(jiān)測系統(tǒng)可以隨時掌握管道的運(yùn)行狀況，當(dāng)油氣管道出現(xiàn)泄漏問題時，監(jiān)測系統(tǒng)能夠準(zhǔn)備判斷發(fā)生問題的線路地段，及時通知企業(yè)進(jìn)行故障排除和修補(bǔ)，采用這種技術(shù)也可以防止人為造成的管道破壞，保證油氣管道的安全運(yùn)行。

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