徐家勇

摘 要：针对目前选煤厂安全中突出的火灾探测问题，提出了一种比较成熟的分布式光纤测温系统。该系统采用光时域反射技术和拉曼散射测温技术，由测温光缆、分布式光纤温度分析仪和监测计算机构成，具有极高的灵敏度和定位精度。它的应用对实现选煤厂的安全生产起了很大的作用，对预防事故的发生具有重要的工程实用价值。

关键词：选煤厂；电力电缆火灾；DTS系统；火灾监测

中图分类号：TM247 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.09.124

近年来煤矿事故频繁发生，引起了社会的广泛关注。事故原因很多，火灾事故就是其中之一，一旦发生，后果非常严重。而分布式光纤测温系统可以实时监测电缆的运行温度，在温度异常时发出警报，以便及时采取措施，避免事故的发生。

1 火灾成因及选煤厂传统的预防措施

1.1 火灾原因

电缆燃烧主要原因有以下几个：①电缆本身存在质量问题，过载能力不够。因材质和工艺的不同，各种电缆之间有一定的寿命差别，特别是在条件恶劣的电缆沟内，电缆老化速度会加快。②电气故障。由于短路电流冲击，导致电缆绝缘性能急剧下降，容易发生火灾。③施工因素。施工时，未按规定分层敷设、绝缘距离不够、敷设密度超标，容易引起电缆发热。此外，电缆头压接不紧、三相压接头几何位置不对称、压接管压接后有金属毛刺、接地电阻值超标等都会导致电缆接头发热。④外力因素。电缆沟浸水事故或者由于老鼠啃咬等都会造成电缆损伤，埋下电缆火灾隐患。

综上所述，火灾事故大部分是由于温度过高引起的，如果在火灾发生之前能及时、准确地监测电缆、环境温度变化并发出预警，使用户有充分的时间采取相应的措施，就能够避免事故发生。选煤厂分布式光纤测温系统专门为长距离、大范围、多点链接温度监测的应用而设计。

1.2 选煤厂传统的预防措施

针对外因引起的火灾，一般通过监测各机电设备或环境温

度变化来判断各设备是否正常运转或区域环境温度是否正常。大功率主要机电设备一般安装电子传感器，该方法只能测一个点或者局部温度，如果对整个危险区域进行大范围连续监测，系统造价成本会很高。采用烟雾传感器监测环境中的烟雾浓度也是监测选煤的另一种监测方法。但该方法存在较大的滞后性和局限性，一般烟雾传感器仅布置在配电室和集控室。

目前，选煤厂对电缆沟的管理大多还处于计划检修阶段，一般采用定期巡视的方法对电缆沟的运行状况进行检查。这种管理方式已经成为电缆沟管理的短板，潜在的火灾故障也很难被及时发现。

2 在线监测技术的应用

根据分布式光纤测温系统在我公司《宁夏宁鲁煤电有限责任公司任家庄洗煤厂扩建工程》EPC总承包工程项目工程中的实际应用，通过跟踪YT-DTS2000分布式光纤测温的运行情况，对分布式光纤测温系统在选煤厂的应用现状作以下介绍。

该系统由感温光缆、光纤测温主机（双通道）、监控电脑组成。其中通道1为电缆沟及3.5 km长的电缆桥架，通道2为电缆沟及4.5 km长的电缆桥架。

分布式温度传感器（distributed temperature sensing，简称DTS）是相对于传统点式温度传感器而言的。由于采用了光纤作为传感器，因而 DTS 技术具有了精度高、稳定性强、寿命长等特点，是温度传感领域的发展趋势之一。DTS 可以连续得到沿探测光缆的所有温度信息，不存在监测盲区。而且光纤本身由石英材料组成，具备完全的电绝缘性。同时，光纤传感器的信号是以光纤为载体的，具有本质安全性，在恶劣的电磁环境中仍可以正常工作。更为重要的是，DTS不仅可以监测电缆上的异常热点，还可以对电缆进行载流量监控。这使得 DTS既能有效预防火灾事故，还可以为电缆工作情况的分析提供参考。

本项目DTS系统中测温光缆内芯采用美国康宁62.5/125 μm多模光纤，护套采用铠装保护，外套采用阻燃的低卤PVC材料。其特点是测温部分采用全光纤结构，真正实现了无源温度监测，自身不带电、不发热，不会因为传感系统的布设带来安全隐患；测温精度高，能够提供连续的动态测温度信号，形成温度随空间变化的曲线；整个温度传感系统的温度分辨率为0.1 ℃，温度测量精度为±2 ℃；响应时间短，采用高速数据总线和FPGA进行高速数据处理，对8 km测温光缆的温度检测时间不超过4 s。

通过光纤温度分析主机和监测计算机的处理，DTS系统可以顺利完成如下工作：①分布式监测，无监测盲区。分布式光纤测温系统中测温光缆的每一点都是温度传感器，可以对测温光缆布设范围内的每一点进行实时监测，消除监测盲区，从原理上避免了火情漏报的可能。②实时在线监测。可任意划分报警分区，每个报警分区都可设置多级温度的温度点报警、温升速率报警等参数。报警信息以不同的声、光、颜色的图形界面、继电器输出等形式及时提供报警种类、位置、温度值等信息。③图文显示功能。软件系统可以根据用户的要求、被监测对象的地理位置信息设计出用户偏好的地图显示模式，并具有深度图层扩展功能，非常直观，符合用户的使用习惯，能够反映出监测对象的温度、运行状态等信息，图层功能很好地实现了由面到点、由大到小的分散/集中管理模式。④灵活的报警控制。用户可以直接远程登录主机或通过远程监测软件设置整个火灾报警系统的报警参数，并根据测温光缆位置及当期气候条件，分别设置每个测温分区的报警温度，也可设置多级报警条件，例如温度预警、温升预警、温度报警和温升报警等，结合实测温度和温度变化情况，对真实的火灾事故进行甄别，基本消除误报和漏报。⑤完善自我诊断功能。对于断电管理，系统具有自己的蓄电池和断电管理模块，当失去市电后自动切换到蓄电池工作模式，并可独立正常工作8 h以上。⑥自我诊断。本系统中在对每条测温光缆温度进行检测的同时，还能够实时检测每条测温光缆的工作状态，例如光缆破损、折弯造成的额外损耗，并对破损、折弯的位置进行精确定位。系统每进行一次温度测量的同时进行系统的自我检测与诊断，及时发现损坏光缆，便于及时维修与维护。⑦数据分析和处理功能。提供对数据的管理功能，按照用户要求按时存储数据、管理数据，能够对数据进行统计、分析，形成记录曲线、文字图表等。还可根据查询条件查询历史数据，绘制曲线图。

3 结束语

选煤厂必须高度重视火灾隐患，对于供电线路的电缆桥架和电缆沟，建议采取 DTS 光纤温度监测。光纤测温系统一次性投入相对较大，但施工难度不大、精度高、寿命长、信号传输可靠、不需要外接电源，不但能有效防止火灾的发生，还能提高电网运行管理的水平，促进智能电网的进一步发展。

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