地熱井分布式光纖測溫監測系統

技

術

方

案

   北京鴻鷗成運儀器設備有限公司

1.1概述

相對于以上傳統的供暖方式來說，地熱能供暖在滿足人們供暖需求的同時不會對環境造成污染這也是國家大力推廣發展的原因之一。地熱井供暖是指通過打地熱井，抽取地下熱水并用于供暖系統，地熱井供暖的優勢在于清潔、環保、舒適，因為深層地下水有自己的循環系統，水被采上供暖，再循環到地下，整個過程是沒有消耗的，理論上可以無限再生。符合低碳環保、節能減排的環境建設要求。

地熱井供暖還有一些工藝需要完善，比如尾水排放的溫度過高，造成了資源的浪費，因此，地熱井的溫度實時監測尤其重要。分布式光纖測溫系統*取代了傳統的熱電阻式傳感器，解決了井下惡劣環境溫度監測長期穩定的需求。

二、系統簡介

本系統采用了當今先進的光電技術、通訊技術、微處理器技術、數字化溫度傳感技術。*設計的低溫、強電場、潮濕環境運行技術。該系統的開發研制均在天然氣采集區、熱力管道經多次反復試驗、攻關才得以完善，完整安全地把數據傳送至監測終端。因此，該系統是一種高可靠性的溫度在線監測系統。

本系統具有良好的計算機界面、可顯示現場管道模擬圖，顯示傳感器所監測的實際位置及所有管道的相關參數，當運行中管道出現異常時，顯示畫面及事故音響同時發出報警信號，可通過計算機的模擬圖上直接查看，并能迅速準確地判斷出發生故障的實際位置，很大程度地防止了更大的事故發生及提高了技術管理水平。本系統支持RS－485/RS－232和ETHERNET等標準通訊接口和通訊協議可與監控室內網絡互連。

2.1系統結構與說明

為保障被監測管道的安全，本系統采用技術先進、性能優越的線式光纖測溫系統，將感溫光纖敷設在熱力管道上，然后接入控制室的監測解調儀上，監測解調儀將攜帶有溫度信息的光信號解調后就得到沿管道的分布溫度。監測解調儀通過通訊口將數據傳送到上位機，生成直觀的圖文畫面供用戶查詢瀏覽。下圖為系統簡圖：

系統總體性能指標

溫度測量范圍：-40℃—150℃（采用特殊光纖可擴展至800℃）

測溫長度：1000m，2000 m，4000m,8000m，16000,長監測距離20km

測溫精度：<±0.5℃

光纖通道：1，2，4--128

定位精度：自由展開光纖：<1m，光纖探頭：<5cm

采樣速率（空間采樣間隔）：100MHz （1.0m）

光纖接口：FC/APC

測溫光纖：多模62.5/125

測量時間：<10s/周期、<15s/周期、<20s/周期

數據接口：RS232,RJ45(網口)

要求測溫光纖損耗：<1dB/km @ 1550nm

電源：220V, 50Hz

主機工作環境：溫度0℃～60℃

              濕度<80%（無冷凝）

2.2系統包含的子系統：

1、傳感器與傳輸系統

該系統應用先進的分布式光傳感技術，通過光纖傳感器，將被測溫度量轉變成光信號。由于從傳感器輸出的信號為光信號，所以可以直接通過光纜進行遠距離傳輸。光纖良好的耐環境性能也為長期的安全監控提供了可靠的保障。

2、數據采集系統

該系統的功能：光纖傳感器所產生的光信號經光纜的遠程傳輸，然后通過放置在監控室的光纖監測解調儀直接進行數字量識別并轉換為物理量，記錄的數據可以在計算機終端顯示、記錄、保存或直接進入監測數據庫。

3、監測數據管理軟件系統

該系統的目的是根據各監測項目的特點，使各種不同類型的數據通過恰當的組織被有效地儲存起來。在保證必要信息儲存的前提下，盡量減少數據冗余度。該管理系統能方便地從數據系統中獲取數據，同時數據可以被不同用戶方便地調用。

三、系統參考標準

《線型光纖感溫火災探測器》GB/T 21197-2007

《工業產品使用說明書總則》GB9969.1

《數字計算機硬件測試》(ISA-RP55.1)

《工業控制設備及系統的端子板》(NEMA-ICS4)

《工業控制裝置及系統的外殼》(NEMA-ICS6)

《建筑設計防火規范》(GBJ 116-87)

《火災自動報警系統設計規范》(GB 50116-98)

《火災自動報警系統施工及驗收規范》(GB 50166-92)

《火災報警控制器通用技術條件》(GBJ 4717-93)

其它現行的相關國家和行業標準規范

四、監測范圍及運行目標

4.1監測范圍

采用線式感溫光纖對地熱井進行在線溫度監測。

五、管道測溫解決方案

5.1設計原則

本設計依據國家關于火災自動報警系統施工及驗收規范及工業自動化測控系統的設計技術規范，采用目前在工業界廣為使用并被證明是成功的分布式光纖測溫系統，以其結構先進、布線成本低、抗干擾能力強、運行安全可靠、擴充靈活方便的優越性能，在投資費用合理的前提下，實現管道泄漏時溫度差監測功能。實時監測井下溫度，對溫度的異變及時進行預報，及時發現隱患，及時進行防范。

5.2方案說明

根據地熱井分布情況，設計光纜安裝（參考方案），見下表：

5.2.1配置清單

5.2.2設計說明：

本項目需要地熱井1口，深度均是2500m。

鋪設如下圖。

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