聊聊光纤分布式测温技术在皮带运输机火灾监测预警系统中的研究与应用2023/8/3 22:13:4 ...

2023-8-3 22:13| 发布者: 天若有情| 查看: 60| 评论: 0

摘要: 　　陈恽,蔡洪波,苏彬,温建伟?　　山东能源重装集团莱芜装备制造有限公司，山东莱芜271100分布式光纤测温系统应用一直是行业的佼佼者，在业内好评如潮，备受大众所青睐。　　摘要：本文介绍了光纤分布式测温技术在 ...

　　陈恽,蔡洪波,苏彬,温建伟?

　　山东能源重装集团莱芜装备制造有限公司，山东莱芜271100分布式光纤测温系统应用一直是行业的佼佼者，在业内好评如潮，备受大众所青睐。

　　摘要：本文介绍了光纤分布式测温技术在皮带运输机火灾监测预警系统中的研究背景、光纤测温技术工作原理分析；皮带机高温监测整体方案、光纤测温技术方法步骤、达到的经济指标以及功能特点。

　　关键词：光纤分布式测温技术；皮带机；工作原理；整体方案；经济指标、功能特点。

　　1 前言

　　在煤矿企业发展过程中，由于皮带机长时间负载运行，容易发生各类故障，如托辊损坏、皮带断裂、皮带撕裂、跑偏、打滑、堆煤、火灾等，长此以往，就会导致滚筒及托辊之间打滑摩擦，会产生一定的热量，不仅严重影响了相关工作的开展，甚至还会发生安全事故，造成严重的经济损失。因此对皮带机的运行状态及故障监测预警具有重要意义。

　　目前皮带运输机的巡视检查主要采用人工巡检及红外测温的方式进行温度监测。针对皮带机可能发生的故障，大多数企业都建立了巡检制度，但是目前的巡检工作大多由人工完成，整个巡检的过程主要靠人工采集、人工分析、人工书面传递信息的模式在运作，巡检人员依靠“看、听、闻、测”的传统方式对皮带机进行巡检。人工巡检方式判断各主动轮与各从动轮的运行情况，检查分时分段，巡视一次时间很长，劳动强度大效率低，难以及时发现皮带运输机的异常情况；较长时间工作在环境恶劣的巷道内，增加了巡检人员的劳动风险；巡检人员受体力和巡检距离限制，完成一轮巡检的时间较长，巡检速度较慢，巡检的实时性难以得到保证；同时，巡检人员是否按照要求巡检、巡检项目是否完整、巡检发现的问题是否及时记录，这些都将对最终的巡检结果造成影响。

　　2 光纤测温技术工作原理分析

　　分布式光纤温度检测系统在实际的工作过程中能够同时对单根光缆进行利用，能够实现对温度的监测以及信息传输；另外，还能综合利用光纤中拉曼散射效应和光时域反射测量技术获取皮带传输工作中空问温度的分布状况，保证皮带运输系统的安全。在工作过程中，拉曼散射效应能目够及时地对温度进行测量，光时域反射测量技术主要是对异常温度的地点进行定位。激光光脉冲主进入光纤并且传输时，由于其密度、应力、材料组成、温度、发生形变等因素出现散射，并且一部分进入光纤并且传输时，由于其密度、应力、材料组成、温度、发生形变等因素出现散射，并且一部分还会向反方向传播，将其称之为背向光散射，通常来说背向光散射主要包括了： RayLeigh 散射、Ra-man 散射以及 Brillouin 散射；Raman 散射信号的强弱和温度存在直接的关系，并且其信号分析起来较为简单。

　　3? 皮带机高温监测整体方案?

　　3.1皮带机高温监测整体方案如下图

　　3.2 利用矿用本安型分布式光纤测温技术，完成对皮带机设备感知火情，定位火点，实现热点报警和发火预警功能，同时通过闭锁信号完成皮带机的紧急停机。

　　光纤测温技术在解决内因火灾时，可实现：

　　1）对采空区上下顺槽温度分布式在线监测；

　　? 2）监测采空区热点空间分布及变化趋势；?

　　? 3）对采空区温度与煤炭自燃“三带”划分；

　　? 4）热点报警及发火预警---感知火情定位火点；

　　? 5）在解决外因火灾时：传感器（感温光缆）无需供电,可实现抗电磁干扰、长距离、大范围海量、连续性测量。

　　4? 光纤测温技术方法步骤

　　将测温光纤划分为测温点、通道、区域，利用绝对温度预警法、区域相对温度差预警法、区域正态分布预警法、测量点温升斜率预警法以及测量点温升变化趋势预警法对测温光纤测得的温度数据进行处理，获得通道门限预警特征值、区域门限预警特征值、区域相对温度预警特征值、区域温度正态分布统计特征值、测量点门限预警特征值、测量点温升斜率预警特征值和测量点温升累计趋势预警特征值；将上述特征值和测量点温升累计趋势预警特征值输入BP神经网络模型；BP神经网络模型输出报警系数、预警系数和安全系数。

　　5? 达到的经济指标

　　基于分布式光纤测温技术，研发本安型光纤测温系统，实现对胶带运输巷道温度监测，及时发现火源及准确定位火源，避免次生灾害发生。

　　5.1 基于嵌入式系统开发超低低功耗硬件平台，实现解调仪器本安输入特性，实现两路本安电源供电；解调仪器内部模块采用低功耗设计，优化内部模块启动顺序，采用嵌入式系统取代X86系统，采用两路本安电源供电的本安型产品，做到功耗行业内最低，关键性能指标上国内领先。

　　5.2 测温光纤免标定、自适应技术研究，实现系统实时标校，提高系统测量精度;采用瑞利散射自相关算法，实时计算沿路光纤损耗，实现光缆免标定。

　　5.3 差温、急速升温、速率报警算法，通过大量实验积累标定数据形成优化参数，提高系统报警准确率。

　　5.4 具体技术指标如下：

　　5.4.1 防爆型式：矿用本质安全型；

　　5.4.2 测量距离：≥10km；

　　5.4.3 测温范围：-10～120℃；

　　5.4.4 通道数目：8；

　　5.4.5 测温精度：