引用本文:
秦国富,王强,胡子昂,等. 面向气化炉壁面温度测量的分布式光纤传感系统实验分析[J]. 光通信技术,2021,45(6):6-10.
秦国富1,王 强2*,胡子昂1,谷小红1,徐晓萌2,朱 凯2
(1.中国计量大学 机电工程学院,杭州 310018;2.中国计量大学 质量与安全工程学院,杭州 310018)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:为了满足气化炉安全运行和外壁温度监测的需求,基于喇曼散射效应测温原理,利用分布式光纤系统的特性,提出了一种对气化炉外壁温度在线监测的新颖测温方法,阐述了该测温方法的检测原理,设计了一种使用无缝钢管为保护层的铠装聚酰胺耐高温分布式光纤传感系统,并对该传感系统进行了温度不确定度实验和数据分析,最后在气化炉外壁升温实验平台上对该耐高温光纤进行温度实验。实验结果表明:分布式光纤传感系统的测温范围为0~300 ℃,测量温度精度为±2 ℃,能够分辨出高温异常情况。
关键词:分布式光纤测温;气化炉;高温检测;多点测量
中图分类号:TN247 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2021)06-0006-05
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2021.06.002
0 引言
气化炉能否正常运行是水煤浆气化装置的关键因素,气化炉正常运行时,炉壁表面温度高达200 ℃。通过分析炉壁表面温度,研究者们可以探究炉内各种因素导致耐火砖减薄的程度,由此预先确定对气化炉装置停车维修的时间,更换内衬的耐火砖;也能防止炉内耐火砖由于减薄等原因引起炉壳局部温度过高,进而导致重大危险事故发生。因此,确保气化炉的运行状态处于正常状态,对气化炉炉壁表面温度进行实时在线监测具有重要的现实意义[1]。
表面热电偶、气化炉表面电缆测温和红外热像仪是目前气化炉炉壁表面测温主要的3种测量方法。在运用热电偶对气化炉外壁测温中,何秉莲等人[2]提出了将气化炉待测表面分成了31个测温区域,用一根表面热电偶测量一个区域内的温度,每一根表面热电偶长十几米,但是并不能完全覆盖气化炉壁面,只能显示铺设路径中的最高温度点,无法得知该温度点的具体位置;从软件显示的温度曲线图中,无法清晰地看出壁面的温度分布及变化。郎微微[3]利用CT2C电缆敷设在气化炉上,能够探测CT2C电缆经过的区域上的最高温度,但是电缆测温无法准确定位。崔栋海等人[4]设计的气化炉表面温度成像报警系统自投入使用后,为装置安全平稳生产提供了安全保障,但是红外热像仪对现场安装要求高,除了需要具有防爆功能之外,其它的保护装置也需要俱全,监测气化炉外壁温度可能会存在盲区[5]。
随着分布式光纤测温技术的发展,基于喇曼散射的分布式光纤传感技术已经广泛用于工业应用[6-13]。本文基于喇曼散射的分布式光纤传感技术,通过设计耐高温的聚酰亚胺涂层光纤和无缝钢管保护层,提出一种面向气化炉壁面温度测量的分布式光纤传感系统,搭建基于分布式光纤测温的模拟气化炉外壁温度实验平台,通过实验分析系统的测温范围、温度精度。
3 结束语
本文基于喇曼散射的分布式光纤传感技术,提出了一种面向气化炉壁面温度测量的分布式光纤传感系统,可以监测到0~300 ℃的温度变化。通过利用恒温箱进行温度不确定度实验和在气化炉外壁升温实验平台进行测温实验,实验结果表明:在0~300 ℃内,该分布式光纤传感系统测温精度为±2 ℃;当发生高温异常点时,分布式光纤可以探测到高温点发生的位置。与表面热电偶测温只能测量到最高温度点、无法定位高温点的位置相比,面向气化炉壁面温度测量的分布式光纤传感系统可以为气化炉安全运行提供一种全新的监测方法。