光纖測溫在塔山選煤廠皮帶棧橋上的應(yīng)用

許 強

（同煤集團大地選煤工程有限責(zé)任公司塔山選煤廠，山西 大同 037003）

試驗研究·

光纖測溫在塔山選煤廠皮帶棧橋上的應(yīng)用

許 強

（同煤集團大地選煤工程有限責(zé)任公司塔山選煤廠，山西 大同 037003）

介紹了線型光纖感溫火災(zāi)探測器在塔山選煤廠輸送皮帶棧橋上的應(yīng)用，分析了線型光纖感溫火災(zāi)探測器的原理、現(xiàn)場應(yīng)用情況、系統(tǒng)調(diào)試與故障排除。實踐證明，該系統(tǒng)運行效果良好，為塔山選煤廠的安全生產(chǎn)提供了保障。

光纖感溫；火災(zāi)預(yù)警；棧橋測溫；精確定位

近年來，選煤廠皮帶運輸機棧橋上時有火災(zāi)發(fā)生，究其原因主要是由于選煤廠皮帶棧橋煤塵較大，遇到明火引起棧橋煤塵燃燒而引發(fā)火災(zāi)。然而，選煤廠皮帶棧橋運輸系統(tǒng)戰(zhàn)線長，皮帶棧橋溫度的監(jiān)測難度大。因此，亟需一套可靠、高性能的選煤廠皮帶測溫預(yù)警系統(tǒng)，以及時準確地監(jiān)測皮帶的溫度并預(yù)警，從而避免選煤廠皮帶棧橋發(fā)生火災(zāi)，給企業(yè)和國家?guī)砭薮髶p失。

線型光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)成功地應(yīng)用于塔山選煤廠運輸皮帶棧橋上，該系統(tǒng)是光纖傳感技術(shù)中最具前途的技術(shù)之一，是適應(yīng)大型工程安全監(jiān)測而發(fā)展起來的一項傳感技術(shù)。它應(yīng)用光纖幾何上的一維特性進行測量，把被測參量作為光纖位置長度的函數(shù)，可以在整個光纖長度上對沿光纖幾何路徑分布的外部物理參量變化進行連續(xù)的測量，同時獲取被測物理參量的空間分布狀態(tài)和隨時間變化的信息，實現(xiàn)了沿著光纖的分布式測量探測火災(zāi)的目的。相比傳統(tǒng)的熱電偶局部點測溫技術(shù)，線型光纖連續(xù)分布式的測量實現(xiàn)了無遺留，實時全分布監(jiān)測效果。

1 線型光纖感溫火災(zāi)探測器的原理

線型光纖感溫火災(zāi)探測器是利用光纖的溫度特性，通過實時處理鋪設(shè)于監(jiān)測現(xiàn)場的光纜采集的溫度信號，與設(shè)定的報警值進行比較后，實現(xiàn)火災(zāi)報警。

線型光纖感溫火災(zāi)探測器采用分布式光纖感溫方式，其原理是利用脈沖激光在光纖中傳輸時產(chǎn)生的喇曼散射和光時域反射原理來測量光纖周圍空間溫度分布情況。該系統(tǒng)采用光纖作為傳感傳輸合二為一的器件，通過對直接觸及光纖或感測光纖周圍環(huán)境變化，如溫度的變化，傳遞給光纖的擾動，進行持續(xù)和實時的監(jiān)控，采集擾動數(shù)據(jù)，經(jīng)過后端分析處理和智能識別，判斷出不同的外部干擾類型，如光纖周圍空間溫度的急劇變化，實現(xiàn)系統(tǒng)預(yù)警，同時實現(xiàn)沿線的精確定位。從而達到對需要檢測的空間環(huán)境或接觸物進行預(yù)警監(jiān)測的目的。光線中光波散射示意圖見圖1。

圖1 光線中光波散射示意圖

2 線型光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)的組成

線型光纖感溫火災(zāi)探測器主要由光纖主機、探測光纜組成。其中，光纖主機負責(zé)光纖信號處理、報警和參數(shù)設(shè)置等，探測光纜負責(zé)現(xiàn)場的溫度采集。光纖主機還可以通過RS485/232、CAN、以太網(wǎng)接口與火災(zāi)報警控制器相連，構(gòu)成完整的火災(zāi)報警系統(tǒng)，見

圖2。

圖2 線型光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)的組成示意圖

3 線型光纖感溫火災(zāi)探測器在輸送皮帶的應(yīng)用

7001末精煤上倉皮帶、7002塊精煤上倉皮帶、8101和8102中煤上倉皮帶是塔山選煤廠產(chǎn)品運輸系統(tǒng)的主要輸送皮帶，在選煤廠起著至關(guān)重要的作用。線型光纖感溫火災(zāi)探測器在7001、7002、810、8102皮帶棧橋上的應(yīng)用，實現(xiàn)了選煤廠輸送主皮帶棧橋全長溫度實時監(jiān)測和預(yù)警。

線型光纖感溫火災(zāi)探測器的主控機安裝于選煤廠的集控室，布置在皮帶下方的感溫光纖，進行皮帶棧橋的溫度測定，形成預(yù)警系統(tǒng)。選煤廠輸送皮帶光纖感溫探測器的布置圖見圖3。

圖3 選煤廠輸送皮帶光纖感溫探測器的布置圖

塔山選煤廠采用2條通道，對4條輸送皮帶全長溫度實施監(jiān)測和預(yù)警，預(yù)警溫度設(shè)定為50°，當(dāng)皮帶溫度高于50°時，主控機發(fā)出報警，提醒集控員采取措施降低溫度，避免發(fā)生火災(zāi)。線型光纖感溫火災(zāi)探測器的測溫曲線是由沿著感溫光纖相隔1 m取一個溫度點，根據(jù)實時溫度模擬測溫曲線。集控員可從曲線上得知監(jiān)視輸送皮帶棧橋的溫度分布狀態(tài)。輸送皮帶溫度實時監(jiān)測曲線圖見圖4。

圖4 輸送皮帶溫度實時監(jiān)測曲線圖

4 系統(tǒng)調(diào)試及故障排除

在系統(tǒng)安裝完后，對系統(tǒng)調(diào)試。系統(tǒng)的調(diào)試主要是針對兩個問題：1）線型火災(zāi)探測器系統(tǒng)軟件處理反饋數(shù)據(jù)時，由于光纖損耗特性不同而引起的數(shù)據(jù)疊加。所以在調(diào)試過程中，應(yīng)該把不同光纖產(chǎn)生的數(shù)據(jù)差異扣除。2）在安裝施工過程中，由于光纖較長，使得部分光纖扭曲，在脈沖激光散射波傳輸過程中產(chǎn)生改變，與真實的溫度值產(chǎn)生差異，所以在系統(tǒng)軟件分析處理反饋數(shù)據(jù)時應(yīng)該將這些影響去除，才能真實的反應(yīng)測量溫度。

測溫光纖本身即是溫度感應(yīng)器，可讓使用者精確、不間斷地監(jiān)視指定物的溫度分布情形。但是要防止對光纖的意外損傷、防止在光纖感溫探測器主機周圍放置強電磁環(huán)境、防止光纖放置彎曲和扭曲帶來損耗等情況的發(fā)生，使得光纖感溫系統(tǒng)能正常運行。

5 結(jié)束語

目前，該系統(tǒng)在塔山選煤廠已經(jīng)運行了近一年，溫度測量數(shù)據(jù)準確，預(yù)警系統(tǒng)準確無誤報，為塔山選煤廠的安全生產(chǎn)提供了保障。線型光纖感溫系統(tǒng)在塔山選煤廠輸送皮帶棧橋上的應(yīng)用，可有效防止由于機械故障使?jié)L筒停轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生滾筒與皮帶間的摩擦，導(dǎo)致周邊的煤塵著火，引發(fā)輸送帶棧橋火災(zāi)和由于人為造成的煤塵著火引發(fā)的火災(zāi)。塔山選煤廠的線型光纖感溫火災(zāi)探測還預(yù)留有2個通道，可以在其他產(chǎn)品皮帶棧橋或原煤皮帶棧橋上使用，建立更加完善的皮帶溫度監(jiān)測系統(tǒng)。塔山選煤廠的線型光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)在輸送皮帶棧橋上的應(yīng)用為其他選煤廠的輸送皮帶棧橋上的火災(zāi)預(yù)防提供了經(jīng)驗，值得推廣應(yīng)用。

［1］李忠旺，王慶雄．電力電纜溫度的在線監(jiān)測［J］．包鋼科技，2007（3）：41-43．

Application on Optical Fiber Temperature Measurement in Belt Conveyor Trestle of Tashan Coal Preparation Plant

Xu Qiang

Introduces the application of linear optical fiber heat detector in conveyor belt trestle of Tashan coal preparation plant．Analyzes the principle of linear optical fiber heat detector，field application，system debugging and troubleshooting．Practice has proved that the system running effect is good，has provided the safeguard for safety production in Tashan coal preparation plant．

Optical fiber temperature sensor；Fire warning；Trestle temperature measurement

TD928．9

B

1672-0652（2013）05-0051-02

2013-02-18

許 強（1975—），男，山西左云人，2006年畢業(yè)于太原理工大學(xué)，工程師，主要從事選煤廠生產(chǎn)技術(shù)管理工作（E-mail）1031635576＠qq．com