分布式光纖傳感在管道泄漏檢測中的應用

2021-06-21 09:11:57 來源：賢集網(wǎng) 閱讀量：6197

　　分布式光纖傳感 (DFOS) 是一種外部管道泄漏檢測方法，可檢測溫度、噪音或振動的變化。然而，管道內(nèi)部發(fā)生的與泄漏相關的事件也可以被感應到，例如負壓波 (NPW) 和其他內(nèi)部聲學信號。同樣，DFOS 可檢測內(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收縮。本文介紹了使用分布式光纖傳感的管道泄漏檢測方法的選擇標準。

　　特殊的光學技術和軟件可以將光纖電纜轉(zhuǎn)變?yōu)閭鞲须娎|，解決監(jiān)測管道、電力電纜、隧道和火車線路等長資產(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。說明了分布式光纖傳感 (DFOS) 詢問器通過光纖電纜發(fā)送激光脈沖和相關的反向散射光返回詢問器。反向散射光帶回聲學/振動和熱信息。

　　基于 DFOS 的管道泄漏檢測軟件已經(jīng)成熟，涵蓋了各種管道應用。使用分布式聲學傳感 (DAS) 和分布式溫度傳感 (DTS) 的 LDS 系統(tǒng)已經(jīng)安裝在數(shù)萬公里管道的數(shù)百個項目中。

　　DFOS 技術和光纖類型

　　標準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 管道泄漏檢測側(cè)重于檢測熱和聲泄漏特征，因此根據(jù)熱和聲檢測能力將 DFOS 技術分組如下。

　　熱信號檢測：

　　• 拉曼 DTS。在溫度和應變之間沒有串擾的情況下測量準確的溫度值。拉曼 DTS 使用 (SM) 或 (MM) 光纖。MM 光纖提供更強的散射信號

　　• 布里淵DTS。在溫度和應變之間可能存在串擾的情況下測量應變和溫度值。布里淵 DTS 具有比拉曼更強的反向散射信號。它通常用于需要將監(jiān)控范圍減半的回路配置中。應考慮使用特殊電纜以避免應變和溫度之間的串擾。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) 在有限的時間跨度內(nèi)非?？焖俚販y量溫度梯度，而無需測量絕對溫度。DTGS 作為定量 DAS 的一部分時，使用 SM 纖維。作為DFBG的一部分，DTGS使用經(jīng)過特殊處理的FBG纖維

　　• 增強型分布式溫度傳感 (eDTS) – 使用 DTGS 定量 DAS + 拉曼 DTS。eDTS 使用拉曼 DTS 的溫度測量值和 DAS-DTGS 的快速溫度變化測量值來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。

　　檢測聲音/振動信號：

　　• 非定量DAS(基于振幅)。這些是更簡單的 DAS 系統(tǒng)，可檢測振動信號的存在，但不檢測聲學信號的真實信號幅度或相位。Amplitude DAS主要用于周界防護，不提供DAS-DTGS，聲學分類困難。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 并提供事件分類所需的高質(zhì)量聲學信號(低衰落、可量化、高重復性)的應用。定量 DAS 提供聲學信號的真實信號幅度或相位。除了多 LDS 檢測方法外，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 使用兩個極化，可在傳感器電纜的延長距離上實現(xiàn)高質(zhì)量的定量測量。定量DAS使用SM光纖

　　• 分布式振動傳感(DVS)。與使用“相干光時域反射計”概念的 DAS 不同，DVS 基于混合干涉儀技術。與非定量 DAS 類似，DVS 通常用于更簡單的應用，例如周界保護。它不提供 DTGS 并且難以對聲學事件進行分類。DVS使用單模光纖

　　• 分布式光纖布拉格光柵傳感 (DFBGS)。某些類型的 DFBG 被描述為 DAS，但必須使用特殊類型的 DFBG 纖維。DFBG 可以提供 DTGS。

　　從上面的總結(jié)來看，拉曼 DTS 和定量 DAS 的選擇更適合大多數(shù)管道泄漏檢測應用。在需要更高信號強度或應變監(jiān)測的特定情況下，可以將布里淵 DTS 視為一種折衷方案。

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