Распределенный датчик температуры DTSX200

Принцип измерения

Принцип работы

Датчик DTSX200 компании Yokogawa измеряет температуру и расстояние с помощью отрезка оптоволоконного кабеля, используя принцип комбинационного рассеяния. Импульс света (лазерный импульс), направляемый в оптическое волокно, рассеивается молекулами стекловолокна по мере распространения по волокну и обменивается энергией с колебаниями решетки. По мере того, как световой импульс рассеивается по оптоволоконному кабелю, он создает стоксов сигнал (большая длина волны) и антистоксов сигнал (более короткая длина волны), причем оба сигнала смещаются от начальной точки источника света. Отношение интенсивностей двух компонентов сигнала зависит от температуры в месте возникновения комбинационного рассеяния. Таким образом, эта температура может быть определена путем измерения интенсивности стоксова и антистоксова сигналов. Кроме того, часть рассеянного света, известная как обратное рассеяние, направляется обратно к источнику света. Таким образом, положение измеренных показаний температуры может быть определено путем измерения времени, которое требуется свету обратного рассеяния для того, чтобы вернуться к источнику.

Комбинационное рассеяние

Любой свет взаимодействует с материей! Например, представьте, что вы стоите в темном гараже без внешнего источника света. Внутри гаража стоит ярко-красный спортивный автомобиль. Излишне говорить, что вы не сможете увидеть ни сам автомобиль, ни его цвет. Однако, когда вы включаете свет в гараже, вы сразу видите свет от источника, отражающийся от ярко-красного автомобиля. Свет, который отражается от красного спортивного автомобиля, возвращает только «красный» спектр, поэтому ваши глаза видят спортивный автомобиль, собственно, как красный.

Типы рассеянного света

Распределенные датчики температуры компании Yokogawa измеряют распределение температуры с помощью комбинационного рассеяния света, которое демонстрирует особенно хорошую температурную чувствительность для следующих типов рассеянного света.

Meтодика измерений

Односторонний метод измерения

• При использовании этого метода оптические импульсы направляются только на один конец оптического волокна. Простота установки, эффективен при измерении на больших расстояниях

Двусторонний метод измерения

• В этом методе оптические импульсы подаются на оба конца оптического волокна, проложенного петлей, для выполнения измерений
• Этот метод позволяет продолжать измерения, даже если произойдет обрыв оптоволоконного кабеля

Сравнение методов измерений

Типы датчиков температуры

Типы датчиков температуры и их особенности

Сравнение методов мониторинга температуры

	Оптоволоконный датчик	Tермокамера	Точечный датчик (Термопара)
Описание	Мониторинг на большой площади на основе оптоволоконного датчика	Контроль температуры поверхности на основе термокамеры	Mноготочечный мониторинг на основе дискретных датчиков
Метод обнаружений	Контактный	Бесконтактный	Контактный
Диапазон контролируемых температур	От -200 до 300 °C (на основе кабельного датчика)	От нормальных температур до 2000 °C (требуется переключение диапазонов)	От -200 до 1000 °C (термопара типа K)
Площадь	Охват очень большой территории DTSX200: до 6 км / канал DTSX3000: до 50 км / канал DTSX1: до 16 км / канал	Малый угол обзора 20°	Широкий охват
Преимущества	Охват очень большой территории и непрерывный мониторинг	Возможность мониторинга ограниченной малой площади	Возможность мониторинга ограниченной малой площади
Недостатки	Ограничено небольшими площадями	Непрерывный мониторинг	непрерывный мониторинг Монтаж и обслуживание компенсирующих токопроводов

Эффективность

Репрезентативные параметры, характеризующие рабочие показатели распределенных датчиков температуры, включают разрешающую способность в пространстве и по температуре. Несмотря на то, что в целом существует компромиссное соотношение между этими параметрами, мы реализовали высокую производительность системы, основанную на технологии обработки сигналов.

Пространственная разрешающая способность

• Пространственная разрешающая способность — это минимальная длина, при которой обнаруживаются изменения температуры (она также называется расстоянием отклика)
• Пространственная разрешающая способность определяется как длина при обнаружении изменения температуры оптического волокна на 10–90%
• Разрешение выборки представляет собой интервал данных, определение которого отличается от определения пространственной разрешающей способности

Температурная разрешающая способность

• Температурная разрешающая способность определяется стандартным отклонением (1 σ) измеренных значений вдоль оптоволоконного датчика в однородной температурной среде (в камере термостата)
• Температурная разрешающая способность является показателем отклонений, который не указывает на точность измерения температуры (использование эталонного термометра при калибровке позволяет проводить измерения с более высокой точностью измерения температуры)
• Рамановский световой сигнал является очень слабым сигналом. Повторяя измерения до усредненных значений, распределенные датчики температуры достигают более высокой температурной разрешающей способности

Examples of measurement results (DTSX200)

Tипы кабелей

Вы можете выбрать наиболее подходящий тип в зависимости от предполагаемого сценария использования

Нормальная рабочая температура	Области применения	Тип кабеля	Данные о кабеле	Характеристики
Normal Temperature	Обнаружение пожара на конвейере Контроль температуры кабеля Контроль температуры шинопровода Обнаружение пожара в кабельном тоннеле Обнаружение пожара на складе Обнаружение горячих точек Обнаружение холодных точек и т.д.	Стандартное исполнение	Image Zoom	Неметаллические, легкие и простые в установке Сертифицировано по EN 54-22
		Надежное исполнение	Image Zoom	Устойчивость к раздавливанию и растяжению и меньшая вероятность разрушения Сертификация по EN 54-22
		Гибкое исполнение	Image Zoom	Tонкий, гибкий и простой в установке вдоль измеряемых объектов
Высокая / низкая температура	Контроль доменных печей Мониторинг сушильных печей Обнаружение утечек СПГ Мониторинг скважин и т.д.	Исполнение в стальной трубке	Image Zoom	Tонкий, гибкий и простой в установке вдоль измеряемых объектов
		Исполнение в стальной оплетке	Image Zoom	Устойчивость к раздавливанию и растяжению и меньшая вероятность разрушения

Общие сведения

Обзор DTSX200

Распределенный датчик температуры DTSX200 состоит из модуля РДТ, модуля оптического переключателя, базового модуля, модуля питания и т.д.

* РДТ: распределенный датчик температуры

Диапазон расстояний: 6 км

Подробную информацию о спецификациях можно найти на сайте для зарегистрированных пользователей партнерского порталаGS 39J06B45-01: распределенная система датчиков температуры DTSXM среднего диапазона
GS 39J02B45-01: Система распределенных датчиков температуры DTSXM среднего диапазона (ПО)

Модуль оптического переключателя

Базовый модуль

Модуль питания

Принадлежности

Комплект для монтажа в стойку DTRK10

Программное обеспечение

ПО визуализации управления DTSX3000 (DTAP3000)

ПО для преобразования данных DTSX200 (DTAP200D)

Характеристики

Подробную информацию см. в общих технических характеристиках

DTSX 200

Перед измерением распределения температуры требуется температурная калибровка оптоволоконного датчика для DTSX200

Модуль оптического переключателя

Примечание. Рекомендуется периодически заменять модуль через каждые 4,7, 6 и 9,5 лет для непрерывных измерений с интервалами 15, 20 и 30 секунд соответственно

Соответствие нормативным требованиям и стандартам

Примечание: в соответствии с требованиями законодательства ЕС производитель и уполномоченный представитель в ЕЭЗ (Европейской экономической зоне) указаны ниже:
 Изготовитель: YOKOGAWA Electric Corporation (2-9-32 Nakacho, Musashino-shi, Tokyo 180-8750, Japan (Токио, Япония)).
Уполномоченный представитель в ЕЭЗ: Yokogawa Europe BV (Euroweg 2, 3825 HD Amersfoort, The Netherlands (Амерсфорт, Нидерланды))

Отрасли / области применения

Литий-ионная аккумуляторная батарея

Интеллектуальный мониторинг процесса устаревания по рядам

Неуправляемый нагрев литий-ионных аккумуляторов, установленных в отдельных рядах, обнаруживается на ранней стадии. Это позволяет быстро реагировать при возникновении неисправности и свести ущерб к минимуму.
(Подробная информация приведена в документе Интеллектуальный мониторинг процессов старения по рядам – применение литий-ионных аккумуляторов в транспортных средствах)

Предотвращение возгорания в вытяжных воздуховодах при сборке аккумуляторных батарей

Контролирует случаи возгорания или взрыва пыли в вытяжных воздуховодах для предотвращения загрязнения алюминиевой пылью в процессе сборки литиевых аккумуляторных батарей. Отклонения от нормы больше не упускаются из виду, поскольку воздуховоды, простирающиеся на большие расстояния в слепых зонах, таких как пространство под крышей, подвергаются всестороннему контролю.
(Подробная информация приведена в документе Предотвращение возгорания в вытяжных воздуховодах в процессе сборки аккумуляторных батарей – применение литий-ионных аккумуляторов в транспортных средствах)

Контроль исправности шин питания

Контролируются соединения на шинах электропитания.
Отклонения от нормы больше не упускаются из виду, так как оптоволоконный кабель встроен в шинопровод, а шины, простирающиеся на большие расстояния в слепых зонах, таких как пространство под крышей, тщательно контролируются.
(Подробная информация приведена в документе Контроль исправности шин питания – применение литий-ионных аккумуляторов в транспортных средствах)

Оптоволоконный кабель возволяет визуализировать распределение температуры в печи

Оптоволоконный распределенный датчик температуры DTSX позволяет контролировать распределение температуры на каждом метре вдоль оптоволоконного кабеля.
До сих пор для управления нагревателем используются термопары и т.д., и добавление к ним DTSX позволит визуализировать распределение температуры внутри всего объема сушильной печи.
Решение проблем с нагревателем и других проблем за счет использования полученных результатов и пропускания продукции через печь после установки оптимальной температуры в печи приводит к повышению производительности.

При попытках выполнить измерения в нескольких точках с помощью термопар и т.д. усложняется прокладка проводки, возрастает стоимость строительства, и требуется периодическое техническое обслуживание каждого отдельного датчика. Это невозможно при использовании нескольких сушильных печей.
Поскольку система DTSX требует только прокладки оптоволоконного кабеля внутри печи, можно сократить как изначальные, так и эксплуатационные расходы.
Кроме того, один датчик DTSX может охватывать несколько сушильных печей, что повышает рентабельность.
DTSX также может использоваться для контроля распределения температуры в туннельных печах.
(Более подробная информация приведена в документе Оптоволоконный кабель для визуализации распределения температур в печах)

Обнаружение пожара

Раннее обнаружение пожара является важным компонентом любой системы безопасности для критически важных процессов и окружающей среды. Пожар с открытым огнем имеет разрушительные последствия для важных активов, оборудования и, что наиболее важно, для жизни людей. Кроме того, стоимость простоя из-за пожара приводит к упущенной прибыли и дорогостоящему ремонту. Технология дискретных датчиков часто дает сбой из-за условий окружающей среды, таких как пыль, влажность, высокая температура и коррозия. Кроме того, техническое обслуживание обычных датчиков приводит к значительным затратам из-за необходимости постоянного ремонта. Датчик DTSX200 компании Yokogawa предназначен для обнаружения пожаров на критически важных объектах в самых экстремальных условиях и обеспечивает непревзойденную надежность, производительность и экономию средств.

Датчик DTSX200 компании Yokogawa предназначен для использования в следующих системах обнаружения пожаров:

• Ленточные конвейеры, транспортирующие важные грузы
• Нефтебазы
• Кабельные лотки
• Подземные тоннели
• Трубопроводы (подземные, надземные)
• Объекты атомной энергетики
• Горнодобывающая промышленность, НПЗ

*При условии использования соответствующей частоты сканирования и интервалов обновления данных

Нефтегазовая отрасль

Разработка нетрадиционных ресурсов, таких как тяжелая нефть, нефтеносные пески и сланцевый газ, развивается в соответствии с увеличением мирового спроса на энергоресурсы. DTSX200 может измерять распределение температуры вдоль оптического волокна длиной несколько километров, применяемого при добыче нетрадиционных ресурсов. DTSX200 максимально увеличивает выход при добыче нефти/газа, обеспечивая непрерывное измерение температуры в режиме реального времени, за счет изменения динамики закачки. Помимо оптимизации скважин, DTSX200 предоставляет критически важные данные, которые помогают контролировать и обнаруживать аномалии в состоянии ствола скважины, такие как утечки, проникновение воды и прорывы газа. DTSX200 также обеспечивает возможность управления (измерение расхода, давления, температуры, положения клапана и т.д.) в дополнение к измерению температуры с помощью оптоволокна. Что еще более важно, по сравнению с традиционной технологией мониторинга состояния ствола скважины, DTSX200 является более надежным, экономичным и точным инструментом.