Shougang-Rauchgasentschwefelungsprojekt: Glasfaser-Temperaturüberwachungssystem für Kabel und Schaltanlagen
Chemiefabriken, Kraftwerke und andere große Industrieunternehmen verfügen über eine große Anzahl von Stromkabeln und Steuerkabeln, die an verschiedene Hochspannungsgeräte angeschlossen sind. Diese Kabel werden in Kabelschächten, Kabeltunneln, Kabelrinnen und Kabelzwischenlagen verteilt.
Kabelbrände sind für 15.6 % der industriellen Brandunfälle verantwortlich, wobei etwa 25 % auf Kabelfehler selbst zurückzuführen sind und der Rest auf externe Faktoren zurückzuführen ist. Die meisten Brandunfälle sind auf zu hohe Temperaturen zurückzuführen. Daher ist die rechtzeitige und genaue Überwachung von Kabeltemperaturänderungen und die Ausgabe von Warnungen vor dem Ausbruch eines Brandes von entscheidender Bedeutung, da so den Benutzern ausreichend Zeit bleibt, geeignete Maßnahmen zu ergreifen und Unfälle oder Brände zu verhindern.
Kabel- und Schaltanlagenbrände haben folgende Ursachen und Merkmale:
Laut statistischer Analyse gibt es zwei Hauptursachen für Kabelgraben-, Kabeltrassen- und Tunnelbrände:
(1) Interne Ursachen: Brände durch Fehler im Kabel selbst. Solche Kabelfehler können verschiedene Ursachen haben, darunter:
:a) Qualitätsprobleme bei Kabelprodukten;
b) Alterung der Kabel aufgrund langer Betriebszeit;
c) Langfristiger Betrieb von Kabeln unter Überlastung oder rauen Umgebungsbedingungen;
d) Geringe Bauqualität oder schlechte Verbindungsherstellungsprozesse für Kabel;
e) Vorsätzliche Beschädigung von Kabeln.
(2) Äußere Ursachen: Brennbare Gase (wie Kohlegas, Erdgas, Biogas usw.), die in Kabelgräben oder Tunnel eindringen. Aufgrund der relativ geschlossenen Beschaffenheit von Kabelgräben und Tunneln kann das gesamte Kabelsegment sofort explodieren und Feuer fangen, wenn es offenen Flammen (verursacht durch menschliche Aktivitäten oder Kabelentladungen) ausgesetzt wird.
Distributed Temperature Sensing (DTS) ist eine fortschrittliche internationale Temperaturmesstechnologie, die eine verteilte Temperaturmessung der gesamten Kabeltrasse und des Kabelgrabens ermöglicht. Es kann Kabelüberhitzungsstellen sofort erkennen und eine „Entzündung“ verhindern, was für die Gewährleistung des sicheren Betriebs großer Industrie- und Bergbauunternehmen von großer Bedeutung ist.
Dieses Projekt verwendet ein faseroptisches Temperaturerfassungssystem DTS und einen Temperaturdemodulator mit faseroptischem Gitter, um eine Echtzeit-Temperaturmessung an jeder Position von sechs Sintermaschinen-Kabelgräben und eine Temperaturüberwachung von Schlüsselpositionen in 23-Hoch- und Niederspannungsschaltschränken zu erreichen, wobei der Schwerpunkt auf vorbeugenden Maßnahmen liegt. Sobald die gemessenen Temperaturwerte oder Temperaturanstiegsraten den eingestellten Schwellenwert überschreiten, löst das System automatisch einen Alarm aus und sendet Echtzeit-Alarmsignale über Ethernet oder Relais an den Kontrollraum, wodurch die Maßnahmen des diensthabenden Personals erleichtert werden.
Der Messhost befindet sich im Kontrollraum und enthält einen leistungsstarken eingebetteten Industriecomputer mit installierter Serversoftware für das Temperaturmesssystem. Der Messhost ist mit einem LCD-Display mit VGA-Schnittstelle zur Anzeige von Temperaturverteilungskurven, Schaltanlagen-Visualisierungsschnittstellen und Alarminformationen verbunden.
Das Detektions-Glasfaserkabel ist mit einer Endfaser fusionsgespleißt und der Fusionsspleiß ist im Kabelanschlusskasten geschützt. Das Detektions-Glasfaserkabel wird aus dem Messhost herausgeführt und eng entlang der Kabellinien oder Sinuswellenformen verlegt. An kritischen Stellen können Kabelbinder aus Kunststoff verwendet werden, um das Detektions-Glasfaserkabel an den Kabeln zu befestigen. An Schlüsselpositionen in jedem Schaltschrank sind faseroptische Gittersensoren installiert.
Dieses Projekt verwendet ein verteiltes Glasfaser-Sensorsystem zur Messung der Temperatur von Kabeln in Kabelgräben und verwendet den Glasfaser-Gitterdemodulator zur Messung wichtiger Bereiche in Schaltschränken. Die Daten aus beiden Quellen werden zusammengeführt und zur Informationsaggregation auf den Server hochgeladen, wodurch letztendlich ein integriertes Überwachungssystem für Kabelgräben und Schaltschränke entsteht.
Jedes Detektions-Glasfaserkabel ist über eine Endfaser (im Lieferumfang des Hosts enthalten) mit dem DTS-Messhost verbunden, wobei ein Ende der Endfaser mit dem Mess-Host verbunden und das andere Ende über eine Spleißbox mit dem Detektions-Glasfaserkabel verschweißt ist.
Bei Kabelgräben wird das Detektions-Glasfaserkabel typischerweise entlang der Kabeltrassen oder in einer Sinuswellenform verlegt. In diesem Projekt werden mehrere Detektions-Glasfaserkabel (linear verlegt) in der Kabelrinne vergraben, um die Reaktion auf Kabel-Hotspots zu verbessern. Zusätzlich können die Kabel sinusförmig auf der Kabeloberseite verlegt werden.