【儀表網(wǎng) 行業(yè)應(yīng)用】分布式光纖傳感 (DFOS) 是一種外部管道泄漏檢測(cè)方法，可檢測(cè)溫度、噪音或振動(dòng)的變化。然而，管道內(nèi)部發(fā)生的與泄漏相關(guān)的事件也可以被感應(yīng)到，例如負(fù)壓波 (NPW) 和其他內(nèi)部聲學(xué)信號(hào)。同樣，DFOS 可檢測(cè)內(nèi)部事件，包括 PIG/刮板跟蹤、天然氣管道中的積液、段塞和由蠟或水合物形成引起的流動(dòng)收縮。本文介紹了使用分布式光纖傳感的管道泄漏檢測(cè)方法的選擇標(biāo)準(zhǔn)。
特殊的光學(xué)技術(shù)和軟件可以將光纖電纜轉(zhuǎn)變?yōu)閭鞲须娎|，解決監(jiān)測(cè)管道、電力電纜、隧道和火車(chē)線路等長(zhǎng)資產(chǎn)的主要挑戰(zhàn)。使用光纖傳感器電纜，傳感能力始終接近泄漏事件或外部威脅。圖 1 說(shuō)明了分布式光纖傳感 (DFOS) 詢問(wèn)器通過(guò)光纖電纜發(fā)送激光脈沖和相關(guān)的反向散射光返回詢問(wèn)器。反向散射光帶回聲學(xué)/振動(dòng)和熱信息。
基于 DFOS 的管道泄漏檢測(cè)軟件已經(jīng)成熟，涵蓋了各種管道應(yīng)用。使用分布式聲學(xué)傳感 (DAS) 和分布式溫度傳感 (DTS) 的 LDS 系統(tǒng)已經(jīng)安裝在數(shù)萬(wàn)公里管道的數(shù)百個(gè)項(xiàng)目中。
DFOS 技術(shù)和光纖類(lèi)型
標(biāo)準(zhǔn)光纖電纜可與合適的 DFOS 兼容單模 (SM) 和多模 (MM) 光纖或單根電纜中的 SM + MM 光纖組合使用。
DFOS 管道泄漏檢測(cè)側(cè)重于檢測(cè)熱和聲泄漏特征，因此根據(jù)熱和聲檢測(cè)能力將 DFOS 技術(shù)分組如下。
熱信號(hào)檢測(cè)：
• 拉曼 DTS。在溫度和應(yīng)變之間沒(méi)有串?dāng)_的情況下測(cè)量準(zhǔn)確的溫度值。拉曼 DTS 使用 (SM) 或 (MM) 光纖。MM 光纖提供更強(qiáng)的散射信號(hào)
• 布里淵DTS。在溫度和應(yīng)變之間可能存在串?dāng)_的情況下測(cè)量應(yīng)變和溫度值。布里淵 DTS 具有比拉曼更強(qiáng)的反向散射信號(hào)。它通常用于需要將監(jiān)控范圍減半的回路配置中。應(yīng)考慮使用特殊電纜以避免應(yīng)變和溫度之間的串?dāng)_。布里淵 DTS 使用 SM 光纖
• 分布式溫度梯度傳感 (DTGS) – 作為定量 DAS(也稱(chēng)為基于相位的 DAS)或分布式光纖布拉格光柵 (DFBG) 的一部分。以非常高的分辨率 (0.001K) 在有限的時(shí)間跨度內(nèi)非常快速地測(cè)量溫度梯度，而無(wú)需測(cè)量絕對(duì)溫度。DTGS 作為定量 DAS 的一部分時(shí)，使用 SM 纖維。作為DFBG的一部分，DTGS使用經(jīng)過(guò)特殊處理的FBG纖維
• 增強(qiáng)型分布式溫度傳感 (eDTS) – 使用 DTGS 定量 DAS + 拉曼 DTS。eDTS 使用拉曼 DTS 的溫度測(cè)量值和 DAS-DTGS 的快速溫度變化測(cè)量值來(lái)提供更靈敏和更快的 LDS。eDTS 使用 SM 光纖或 SM 和 MM 光纖的組合。
檢測(cè)聲音/振動(dòng)信號(hào)：
• 非定量DAS(基于振幅)。這些是更簡(jiǎn)單的 DAS 系統(tǒng)，可檢測(cè)振動(dòng)信號(hào)的存在，但不檢測(cè)聲學(xué)信號(hào)的真實(shí)信號(hào)幅度或相位。Amplitude DAS主要用于周界防護(hù)，不提供DAS-DTGS，聲學(xué)分類(lèi)困難。非定量 DAS 使用 SM 光纖
• 定量DAS(基于相位)。定量 DAS 適用于需要 DAS-DTGS 并提供事件分類(lèi)所需的高質(zhì)量聲學(xué)信號(hào)(低衰落、可量化、高重復(fù)性)的應(yīng)用。定量 DAS 提供聲學(xué)信號(hào)的真實(shí)信號(hào)幅度或相位。除了多 LDS 檢測(cè)方法外，定量 DAS 還包括其他功能，例如 PIG 跟蹤和第三方干擾監(jiān)控。AP Sensing 的定量 DAS 使用兩個(gè)極化，可在傳感器電纜的延長(zhǎng)距離上實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的定量測(cè)量。定量DAS使用SM光纖
• 分布式振動(dòng)傳感(DVS)。與使用“相干光時(shí)域反射計(jì)”概念的 DAS 不同，DVS 基于混合干涉儀技術(shù)。與非定量 DAS 類(lèi)似，DVS 通常用于更簡(jiǎn)單的應(yīng)用，例如周界保護(hù)。它不提供 DTGS 并且難以對(duì)聲學(xué)事件進(jìn)行分類(lèi)。DVS使用單模光纖
• 分布式光纖布拉格光柵傳感 (DFBGS)。某些類(lèi)型的 DFBG 被描述為 DAS，但必須使用特殊類(lèi)型的 DFBG 纖維。DFBG 可以提供 DTGS。
從上面的總結(jié)來(lái)看，拉曼 DTS 和定量 DAS 的選擇更適合大多數(shù)管道泄漏檢測(cè)應(yīng)用。在需要更高信號(hào)強(qiáng)度或應(yīng)變監(jiān)測(cè)的特定情況下，可以將布里淵 DTS 視為一種折衷方案。
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