浅析分布式光纤测漏系统在高温蒸汽管道泄漏监测中的应用

蒋涵，刘旭辰

（中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津 300000）

1 概述

目前，大多数城市高温水管网及蒸汽管网采用地埋的铺设方式，当管网由于自身老化或人为破坏等因素发生泄漏的时候，以往运用的探测技术，以及检测技术在实际进入运用过程中并不具备扎实且充分的可靠性和有效性，且无法支持对技术故障问题发生点位的有效检测揭示，往往是泄漏物漏出地表，有明显的迹象后才被发觉，而此时往往已经对人民生活生产造成了很大的不良影响，严重时高温水和蒸汽喷射还会伤害人身及财产安全。因此，采用先进可靠的技术和工艺，对高温水及蒸汽管网实施泄漏在线监测技术环节和预警环节，及时全面掌握揭示各类被监测技术对象的故障发生演化趋势，实施智能化技术分析工作环节，准确清晰揭示其空间定位，对泄漏问题排除、防止恶性事故的发生、保障国家和人民财产安全生产具有重要的意义。

2 系统原理

分布式光纤测漏技术系统运行过程中需要涉及的技术形态主要有：高频脉冲激光技术形态、光纤拉曼光谱技术形态、光波分复用技术形态、光时域反射技术形态、高频信号采集技术形态、微弱信号处理技术形态、计算机数据处理技术形态、计算机网络与通讯技术形态等。

分布式光纤测漏技术系统，在本质上是在分布式光纤传感与控制技术形态基础上发展形成的测温预警应用技术系统。该技术系统的主要工作原理，就是运用光信号在光导纤维材料内部传输技术过程中形成的自发拉曼散射（Raman scattering）技术原理，以及光时域反射（OTDR）技术原理，具体整合获取处在特定化空间技术环境中的温度分布信息要素。

在基于光导纤维材料内部引入具备一定强度能量参数，以及宽度参数的激光脉冲技术信号过程中，激光脉冲技术信号在完成向前传播过程中，其通常会自动伴随产生拉曼散射光波技术信号，而拉曼散射光波技术信号的强度表现状态受光导纤维材料散射点位置的温度技术参数影响作用通常会发生适当程度的改变，继而借由捕获分析经由光纤技术材料散射处理过程回归的背向拉曼光波技术信号，通常能够解调获取光纤技术材料散射点位置的温度变化表现特征。与此同时，根据光纤技术材料中光波信号的传输速度因素与时间因素的物理制约关系，可以对温度技术参数项目对应的信息点展开定位处理。

源于背向拉曼散射光波技术信号在强度表现层面较为微弱，通常需要选择运用具备更加先进技术性能表现状态的高频信号采集技术形态，以及微弱信号处理技术形态，借由光学滤波技术处理、光电转换技术处理、放大技术处理、模数转换技术处理后，将其具体送入信号处理器技术组件内部，解调获取光纤材料各测温点位置的温度参数值；之后，将实际采集获取的温度参数数据信息传送到计算机技术系统内部开展数据技术处理，借由组态处理分析软件全面准确展示各测温点技术点位的温度参数值表现状态和变化特征。

3 系统的基本功能

引入运用分布式光纤测漏技术系统能支持实现以下功能：

（1）系统能对高温蒸汽管网的温度实施连续在线监测，实现低温或高温的早期预警，并能在预警、报警时将信息及时上传。

（2）系统具有温度超限报警、温度升降速率超限报警功能，根据需要设置、调整报警阈值，发生过冷过热时，系统自动启动报警装置。

（3）系统可与地理信息技术系统进行对接，直观显示管道的具体空间分布位置信息及名称信息，在发生过冷过热现象条件下，能够相对准确且清晰地完成对技术故障点的定位处理操作，指导推进检修技术工作环节。

（4）系统能建立形成覆盖每条管道技术组件，以及每个技术分区的历史档案资料，继而为具体开展的温度参数变化规律分析工作提供参考依据。

（5）系统中安装配备有局域网络技术系统的标准化通讯接口技术结构，其能够被有效接入企业内部包含的其他业务技术系统，支持实现信息共享目标。系统能够支持实现远端性监控技术目标和管理技术目标。

（6）系统具有自检、标定和校正功能，支持7×24小时连续运行。

4 项目实施方案

某新建蒸汽管网工程项目直埋段蒸汽管线实施测温泄漏监测，通过蒸汽泄漏时产生的高温差来判断泄漏情况和定位泄漏位置，保证此部分管道的正常生产运行。

4.1 项目系统结构

分布式光纤测漏系统结构主要由测温光纤技术材料、测温主机技术设备（连续分布全光纤测温仪技术设备）、预警管理终端技术设备和远程监控终端技术设备四个部分共同组成。遵照具体使用过程中的基本需求，可以同时择取运用数量众多的测温主机技术设备推进组网技术操作环节，扩增测温技术活动的总体覆盖作用范围。

根据现场情况，本方案拟采用1台测温主机，配以工控机、系统监控软件等组成预警管理终端，最后将预警管理终端的温度数据通过有线VPN网络传输至远程监控终端，形成完整的分布式光纤测漏系统。测温主机的选择既满足了现有监测的需求，另外，还为将来的拓展预留了空间。主机安放在A点热源的监控室内。

4.2 项目实施方案

本方案使用1台8通道、每通道可测20公里的测温主机进行监测。主线路光缆采用8芯，每一芯连接主机的一个通道，光缆沿管道敷设前进，每到一个支线会分出1芯用来监测该支线，其他纤芯随光缆继续向前敷设，在每个分叉处进行光缆的熔接工作。支线光缆采用2芯，一用一备。

表1为光缆和主机使用情况的具体参数。

表1 系统设备参数表

5 结语

本文提出了利用分布式光纤测漏系统监测蒸汽管网泄漏的方法，其原理是利用光的自发拉曼散射和光时域反射来获取空间温度分布信息，从而定位蒸汽泄漏点。并结合具体工程案例，提出分布式光纤测漏系统的结构，确定实施方案。

综上，结合本文分析，可为未来管网泄漏检测提供一种新思路，分布式光纤测漏系统将来可应用于更多大型热力管网泄漏检测过程中。