Optyczny system monitorowania temperatury i automatycznej lokalizacji anomalii termicznych w instalacjach przemysłowych OTMS

Masowa produkcja przemysłowa wymaga wielkogabarytowych instalacji produkcyjnych wykorzystujących procesy technologiczne, które używają wysokich temperatur, ciśnień, naprężeń  oraz silnych prądów elektrycznych. Uszkodzenia w instalacjach przemysłowych zdarzają się sporadycznie, wywołując czasami niezwykle kosztowne dla osób i mienia konsekwencje. Niekiedy mają one charakter katastroficzny (pożary, eksplozje oraz kontaminacja otoczenia, a nawet zagrożenia biologiczne).  

Zmiany temperatury względem parametrów znamionowych są często spowodowane zaburzeniami procesu technologicznego, które mogą wskazywać na rodzące się i niezwykle niebezpieczne zagrożenia, czasami eskalujące niezwykle szybko. Dlatego tak ważne jest jak najszybsze wykrywanie i lokalizacja miejsca występowania tych anomalii w instalacjach przemysłowych.

Tradycyjne sieci czujników temperatury punktowej przesyłają sygnał drogą przewodową (kable miedziane) lub bezprzewodową i transmisja ich sygnałów jest zagrożona czynnikami elektromagnetycznymi (EMC). Czujniki światłowodowe są pozbawione tej wady. Dodawanie kolejnych klasycznych czujników do instalacji ma również swoje ograniczenia w związku z komplikującą się siecią połączeń metalicznych od czujnika do centralki i dalej do systemu nadzorczego SCADA. Taka instalacja staje się nieprzejrzysta.

Co to jest OTMS ?

Jest to system optycznego, światłowodowego, liniowego monitoringu temperatury zwanego również DTS (distributed temperature sensing) przy użyciu światłowodowych czujników temperatury - wzmocnionych mechaniczne i termicznie kabli sensorycznych - produkcji południowokoreańskiej IAM Ltd.

Tradycyjne systemy przeciwpożarowe oraz systemy zabezpieczające eksploatację procesów technologiczny oparte są na sieci punktowego pomiaru temperatury w oparciu o tradycyjne czujniki zainstalowane w kluczowych miejscach instalacji przemysłowych. Znaczącym usprawnieniem zabezpieczenia instalacji przemysłowych jest ułożenie światłowodowych kabli czujnikowych mierzących w czasie rzeczywistym temperaturę na długich dystansach do 10 km i pozwalających na zautomatyzowaną, precyzyjną lokalizację miejsc występowania anomalii temperaturowych (tj. pożary, przegrzewy, wycieki, pęknięcia rurociągów i zbiorników. itp.). Taka instalacja może stanowić uzupełnienie konwencjonalnych systemów przeciwpożarowych, jednocześnie pozwalając na zautomatyzowaną lokalizację przestrzenną rodzących się potencjalnie pożarów.

Szybkie wykrycie i zlokalizowanie przegrzewów to bezpieczeństwo obsługi, bezpieczeństwo jakości produktu i bezpieczeństwo infrastruktury oraz oszczędności polegające na uniemożliwieniu eskalacji problemu poprzez najszybszą z możliwych metodę detekcji i zlokalizowania anomalii termicznej procesu.

Jak działa system DTS (distributed temperature sensing) ?

System monitoruje w czasie rzeczywistym zmiany temperatury wzdłuż kabla czujnikowego i pozwala na zautomatyzowaną, reflektometryczną, precyzyjną lokalizację miejsca anomalii temperaturowej. Poniżej wyjaśniono dwie zasady fizykalne użyte do pomiaru zmian temperatury oraz do lokalizacji miejsc anomalii termicznych:

1. Zasada pomiaru temperatury (rozproszenie Ramana)

• temperatura  zmienia oscylacje sieci krystalograficznej  szkła włókna, które wywołują przesunięcia widmowe rozproszenia Ramana (powstają dwa pasma boczne stokesowskie i antystokesowskie).  Relacja amplitudy w paśmie antystokesowskim  do amplitudy w paśmie stokesowskim niesie informację o temperaturze i pozwala na wyznaczenie liniowego profilu temperatury wzdłuż całego włókna teoretycznie do 30 km

• główne pasmo rozproszenia nazywane jest pasmem Rayleigh’a i ma typowo amplitudę 1/1,000  amplitudy sygnału sondującego wysyłanego przez laser kontrolera, a pasma boczne rozproszenia Ramana  mają amplitudę 1/1000  pasma Rayleigh’a

2. Zasada pomiaru odległości (rozproszenie Rayleigh’a)

Podstawowe parametry systemu OTMS:

System OMTS składa się z następujących komponentów sprzętowych oraz oprogramowania OTMS manager:

Zadzwoń i poznaj szczegóły: + 48 606 350 906