光纖傳感器在輸油氣管道中的應用

魏義昕　尚志寅

摘要：光纖傳感器在油氣管道中的應用，主要是監測管道的溫度和壓力變化，同時還要監測油氣流量情況，系統控制中心根據這些量的變化判斷具體情況或實施相應的操作，具有預警功能。本文對光纖傳感器在輸油氣管道中的應用進行了探討。

關鍵詞：油氣管道；光纖傳感系統；安全

由于我國油氣能源分布不平衡，并主要依賴于管道運輸，如何保證油氣管道的安全，成為油氣企業面臨的重要任務。在傳統的油氣管道監測中，使用的電傳感器具有安全隱患，同時也存在其他缺陷。因此，亟需采取新的監測技術，對管道的壓力、溫度以及油氣的濃度進行時時監測，確保輸送管道的安全。光纖傳感技術的出現，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用。

一、光纖傳感器概述

二十世紀七十年代，光纖傳感技術得到發展應用，其以光纖為媒質，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。這一技術具有很多優點，因此在普及過程中發展迅速，得到人們和企業的廣泛認可。

光纖傳感技術的優點體現在以下幾個方面：第一，精度高，它具有抗電磁干擾的特點，能夠有效的傳輸數據，精確反饋對象存在的問題。第二，抗腐蝕，不會受到外界環境的影響，如在石油、天然氣等電傳感器不便于使用的領域，能夠很好的發揮作用。第三，它還便十與計算機相連，實現智能化和遠距離監控。另外，光纖傳感技術在油氣管道遠程監測中使用，能夠做到現場無電檢測、傳輸和控制，使采樣數據的處理和分析在場外完成，從而確保系統的安全。

光纖傳感器在油氣管道中的應用，主要是監測管道的溫度和壓力變化，同時還要監測油氣流量情況，系統控制中心根據這些量的變化判斷具體情況或實施相應的操作，具有預警功能。當油氣管道出現泄漏問題時，監測系統能夠準備判斷發生問題的線路地段，及時通知企業進行故障排除和修補，采用這種技術也可以防止人為造成的管道破壞，保證油氣管道的安全運行。

二、光纖傳感系統的應用

在油氣輸送管道中的應用，光纖傳感系統包括多個組成部分，具體來說，包括光纖光柵傳感器系統、信號解調系統、數據通信與傳輸系統、數據處理與分析系統四部分。

1.光纖光柵傳感器

光纖光柵傳感器可以實現對溫度、應變等物理量的直接測量。在對輸油氣管道進行監測時，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，從而準確定位泄漏管道地點。如果有人破壞管線，則管壁的應力應變就會發生變化，從而引起彈光效應和光柵周期的改變，通過檢測中心波長的漂移并解調，即可實現對管道安全性的監測。

2.信號解調系統

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

3.數據通信與傳輸系統

在光纖傳感系統的組成中，數據通信與傳輸系統是重要的一個部分。它是遠程監測的信息傳輸通道，負責各類監測數據的遠距離傳輸，從而保障對油氣管道的實時監測，一旦出現故障等變化，能夠及時將這些變化傳輸到監測終端，技術人員根據變化做出科學判斷。另外，數據通信與傳輸系統帶有標準的以太網接口，能夠很好的將監測信息輸送到局域網，形成安全監測信息網絡系統。

4.數據處理與分析系統

在對油氣管道監測的數據傳輸到接受終端后，需要對數據進行處理和分析，該系統主要由計算機、網絡和軟件組成。需要使用解碼技術將接收到的編碼數據還原為物理參量，通過處理分析后，才能直觀的轉為油氣管道所處的狀態，并對危險狀態報警，及時通知企業進行故障排除和修補。另外，技術工作人員能夠實時看到監測結果，及時作出相應的決策。光纖傳感系統是由多個系統組成的，只有密切配合，才能發揮出應有的作用。

三、結語

總之，光纖傳感器具有抗電磁干擾以及精度高等優點，能夠有效的傳輸數據，對管道的壓力、溫度以及油氣的濃度進行時時監測，確保輸送管道的安全。輸油管道遠程安全監測系統可以隨時掌握管道的運行狀況，當油氣管道出現泄漏問題時，監測系統能夠準備判斷發生問題的線路地段，及時通知企業進行故障排除和修補，采用這種技術也可以防止人為造成的管道破壞，保證油氣管道的安全運行。

參考文獻：

[1]陳志剛，張來斌，王朝暉.基于分布式光纖傳感器的輸氣管道泄漏檢測方法[[J]傳感器與微系統，2007，26（7）：108-110.

[2]李瓊瑋，劉故箐，常勇峰，路民旭.光纖傳感器在管道腐蝕監測中的應用[J].國外油田工程.2009（6）.

[3]王秀彥、吳斌、何存富等.光纖傳感技術在檢測中的應用與展望[J].北京工業大學學報，2004，30（4）：408-410.

[4]劉故箐，邵海年，李瓊瑋. 分布式光纖傳感器在管道微泄漏監測中的應用[J].國外油田工程.2010（10）.endprint