分布式光纤拉曼温度传感技术在油气安全监测的应用研究

发布时间：2017-06-17 01:11

  本文关键词：分布式光纤拉曼温度传感技术在油气安全监测的应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：经过近三十年的发展,分布式光纤拉曼温度传感器技术逐渐成熟,现在已经广泛应用于电力电缆、煤矿、隧道、油气系统的安全监测等诸多领域。本文研究设计了长距离分布式光纤拉曼温度传感器系统,针对我国目前油气生产、储运过程中存在的安全隐患,设计构建了一套完整的油气安全监测系统。并成功将该系统运用实际的工程,取得了良好的实际运行效果。论文是在浙江省公益项目(2014C33065)的资助下,进行了光纤拉曼温度传感技术及其系统应用的研发工作。本论文主要包括以下几方面的内容:(1)简要介绍了分布式光纤拉曼温度传感器的发展历程、研究动向和应用状况。重点介绍了油气能源领域安全监测的现状,针对现有安全监测技术的不足,探索将分布式光纤拉曼温度传感器应用于油气安全监测的途径。(2)主要介绍了分布式光纤拉曼温度传感器的基本原理,分模块介绍了系统的各组成部分,分析了影响系统性能的各个因素,总结归纳了改善系统性能参数的方法。(3)设计了30km分布式光纤拉曼温度传感器系统,并且详细分析了各模块的设计、选型原则。在完善系统硬件和软件的基础上构建了一套完整的分布式光纤拉曼温度传感系统。实测结果表明,各项性能参数达到了设计要求。(4)针对两个实际的应用工程实例:威海港华燃气LNG气源站和日照港油库灌区的油气泄漏、火灾监测提出了详细的设计方案。研究了不同监测环境下的传感光缆敷设、重点监测区域的选择、软件界面的设计和报警阈值设定。根据现场模拟泄漏测试,监测系统可以准确报警、运行良好。(5)最后对全文进行了总结,指出了DTS系统在油气安全监测领域中应用的不足之处,以期在后续工作中加以改进。
【关键词】：分布式光纤 拉曼温度传感器 油气管道 储罐区 预警监测
【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE88;TP212
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 1 绪论13-20
• 1.1 引言13
• 1.2 分布式光纤温度传感器的发展状况13-17
• 1.2.1 国内外发展现状13-16
• 1.2.2 研究发展趋势16-17
• 1.3 油气安全领域的发展现状17-19
• 1.3.1 油气领域的研究背景17
• 1.3.2 油气管道的传统监测方法17-19
• 1.4 本章小结19-20
• 2 分布式光纤温度传感器的理论基础及结构设计20-31
• 2.1 光时域反射(OTDR)原理20-22
• 2.2 光纤拉曼散射（Raman）原理22-25
• 2.2.1 拉曼散射量子理论22-23
• 2.2.2 自发拉曼散射温度效应23-25
• 2.3 分布式光纤拉曼温度传感器设计25-30
• 2.3.1 传感器的结构25-27
• 2.3.2 关键器件的选型27-29
• 2.3.3 主要性能指标29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 3 30km分布式光纤拉曼温度传感器设计31-39
• 3.1 系统硬件组成部分31-35
• 3.1.1 脉冲光源的选取31-32
• 3.1.2 耦合器的选取32
• 3.1.3 光电探测器32-34
• 3.1.4 数据采集卡的选取34-35
• 3.2 数据采集与软件界面显示35-38
• 3.2.1 实验性能指标35-36
• 3.2.2 软件界面功能36-38
• 3.3 本章小结38-39
• 4 分布式温度传感系统的工程应用实例39-52
• 4.1 DTS系统应用于威海港华燃气LNG气源站39-44
• 4.1.1 燃气管道光缆的铺设40
• 4.1.2 重点监测区域的选择40-41
• 4.1.3 软件系统的设计41-42
• 4.1.4 报警阈值设定42-43
• 4.1.5 天然气管道泄漏测试43-44
• 4.2 DTS系统应用于日照港油库灌区的预警监测44-51
• 4.2.1 油库区的整体监测方案44-45
• 4.2.2 石油管道光缆的铺设45-46
• 4.2.3 罐体光缆的铺设46-48
• 4.2.4 软件界面及功能48-49
• 4.2.5 报警控制设定49
• 4.2.6 油罐监测系统现场测试49-51
• 4.3 本章小结51-52
• 5 总结与展望52-54
• 5.1 工作与总结52
• 5.2 下一步研究目标52-54
• 参考文献54-58
• 作者简历58

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本文编号：456962