城鎮燃氣管道分布式光纖溫度傳感器實驗研究

1 概述

城鎮燃氣管道如發生燃氣泄漏，泄漏點局部燃氣突然膨脹產生冷效應，引起泄漏點燃氣溫度變化

，泄漏點周圍土壤溫度場也會發生變化。本文在實驗室模擬城鎮燃氣管道，利用分布式光纖溫度傳感器檢測燃氣管道泄漏點及周圍溫度場。基于不同光纖敷設方式及不同壓力等條件，探討分布式光纖溫度傳感器在城鎮燃氣管道的適用條件。

2 分布式光纖溫度傳感器實驗設計

城鎮燃氣管道管材主要是鋼管或PE管，鋼質管道表面有防腐層

。本文在實驗環境下搭建PE管模擬泄漏管道，PE管表面無防腐層。分布式光纖溫度傳感器對相同溫差的升溫和降溫敏感性一致。考慮到降溫的模擬較為困難，利用熱源進行可控升溫來模擬溫度的變化。泄漏的形式包括小孔泄漏和縫隙泄漏，因此采用點熱源及線熱源模擬泄漏溫度變化。此外，考慮到泄漏燃氣的擴散作用，采用熱風機模擬泄漏溫度場的遷移。

實驗臺主要由1段明設管道、3個支架和拉曼型分布式光纖測溫系統組成。管道長約8 m，外直徑225 mm，壁厚8.6 mm。環境溫度保持在12 ℃左右。電熱帶和電熱棒的布置見圖1。定制寬度為3 mm的電熱帶，最高加熱溫度可達60 ℃。電熱帶的長度為2 m。在電熱帶上布置精密熱電偶監測溫升情況，模擬縫隙泄漏工況。定制直徑為6 mm的電熱棒，橫截面積為28.26 mm

，符合小孔泄漏的面積需求。電熱棒長度為50 mm，采用隔熱性能強的工業隔熱保溫布包裹45 mm棒體，剩余5 mm長度電熱棒，通過精密熱電偶監測溫升情況，模擬小孔泄漏工況。……