煤礦及化工企業(yè)分布式光纖測(cè)溫技術(shù)方案

1、目 錄1 煤炭化工集團(tuán)下屬企業(yè)災(zāi)害預(yù)防現(xiàn)狀1.1 引言1.2 企業(yè)面臨的安全生產(chǎn)形勢(shì)1.3 煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)的問(wèn)題探討1.4 化工企業(yè)安全生產(chǎn)的主要問(wèn)題探討1.5 小結(jié)2 以溫度探測(cè)為基礎(chǔ)的煤礦火災(zāi)防治手段2.1 礦井火災(zāi)分類及防治2.2 采空區(qū)（內(nèi)因）火災(zāi)防治2.3 外因火災(zāi)防治手段3. 化工類企業(yè)火災(zāi)類災(zāi)害預(yù)防手段3.1 常見(jiàn)火災(zāi)原因3.2 易發(fā)災(zāi)害點(diǎn)描述和統(tǒng)計(jì)3.3 針對(duì)化工企業(yè)火災(zāi)類災(zāi)害的應(yīng)對(duì)方法探討4. 光纖測(cè)溫系統(tǒng)介紹4.1 光纖測(cè)溫儀原理及系統(tǒng)4.2 測(cè)溫光纖4.3 光纖測(cè)溫預(yù)警系統(tǒng)軟件特點(diǎn)4.4測(cè)溫預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及配置4.5 系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)5分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)的應(yīng)用方案5.1 采空

2、區(qū)溫度監(jiān)測(cè)方案5.2 分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)在煤礦易發(fā)火災(zāi)區(qū)域的應(yīng)用5.3分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)在化工企業(yè)的應(yīng)用7. 方案產(chǎn)品制造商簡(jiǎn)述附件：部分案例1 煤炭化工集團(tuán)下屬企業(yè)災(zāi)害預(yù)防現(xiàn)狀1.1 引言煤炭是世界上儲(chǔ)量最多、分布最廣的常規(guī)能源，也是最廉價(jià)的能源。行業(yè)市場(chǎng)分析研究報(bào)告指出，近年來(lái)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，電力、冶金、建材、化工等行業(yè)的高速發(fā)展導(dǎo)致了對(duì)煤炭需求的大幅度增加，消費(fèi)逐年增加。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公布數(shù)據(jù)顯示，2010年我國(guó)原煤產(chǎn)量已達(dá)到32.4億噸，成為全球最大的原煤開(kāi)采和消費(fèi)國(guó)。為了充分發(fā)揮煤炭資源優(yōu)勢(shì)和行業(yè)整體優(yōu)勢(shì)，以神華集團(tuán)、兗州煤業(yè)、伊泰集團(tuán)、陜煤化集團(tuán)、蘭花科創(chuàng)等為代表的煤炭企

3、業(yè)從拓寬產(chǎn)業(yè)范圍、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈等角度出發(fā)，根據(jù)自身歷史條件，摸索出具有集團(tuán)特色的，以煤炭開(kāi)采、煤炭轉(zhuǎn)化為主的能源化工支柱產(chǎn)業(yè)升級(jí)模式。從而使企業(yè)自身經(jīng)濟(jì)規(guī)模躍上了新的臺(tái)階，達(dá)到了新的產(chǎn)業(yè)高度，實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，壯大了企業(yè)規(guī)模，肩負(fù)起穩(wěn)定祖國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、造福一方的社會(huì)責(zé)任。1.2 企業(yè)面臨的安全生產(chǎn)形勢(shì)煤炭化工集團(tuán)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)煤炭生產(chǎn)、能源化工等都屬于高污染、高風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)業(yè)，歷來(lái)都是安全管理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。從煤炭生產(chǎn)角度來(lái)看，我國(guó)95的煤礦開(kāi)采是地下作業(yè)，煤礦安全生產(chǎn)形勢(shì)十分嚴(yán)峻，具體表現(xiàn)為：1） 煤礦事故的死亡人數(shù)占工礦企業(yè)一次死亡10人以上特大事故的死亡人數(shù)的728896；2

4、） 煤礦企業(yè)一次死亡10人以上事故中，瓦斯、火災(zāi)事故占死亡人數(shù)的75。煤礦所面臨的重大災(zāi)害事故是相當(dāng)嚴(yán)峻的，造成的損失是極其慘重的。3） 由于煤礦事故多，死亡人數(shù)多，造成了我國(guó)煤礦的百萬(wàn)噸死亡率一直居高不下，與歐美等國(guó)的差距很大。煤礦安全事故分析結(jié)果告訴我們，這些事故的發(fā)生往往涉及許多方面，既有自然因素、科技投入和研究的不足，也有人為的條件以及國(guó)家的體制、管理、經(jīng)濟(jì)政策，社會(huì)的傳統(tǒng)觀念，煤礦企業(yè)的文化素質(zhì)等等。而化工企業(yè)生產(chǎn)所具有易燃易爆、高溫高壓、易中毒、易腐蝕的特性，決定了化工行業(yè)的高度危險(xiǎn)性，具有事故多發(fā)和事故嚴(yán)重度高的特點(diǎn)。從本世紀(jì)初我國(guó)進(jìn)入煤化工發(fā)展快行線以以來(lái)，由于各種原因，在煤化

5、工的生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用和廢棄物處理等環(huán)節(jié)都出現(xiàn)過(guò)重大事故，給人民的生命財(cái)產(chǎn)造成了嚴(yán)重的損失。1.3 煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)的問(wèn)題探討通過(guò)對(duì)眾多礦井事故的分析，我們可以看出發(fā)生的原因主要有以下幾方面：1） 我國(guó)煤層自然賦存條件復(fù)雜多變，是造成事故的客觀因素。我國(guó)煤礦開(kāi)采的煤層大多屬于石炭二迭紀(jì)的煤層，其中瓦斯含量大、煤層透氣性低，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，原有安全技術(shù)及理論基礎(chǔ)已難以適應(yīng)當(dāng)前煤礦安全高效生產(chǎn)的迫切需求。2） 國(guó)家對(duì)煤礦企業(yè)的技術(shù)定位不夠準(zhǔn)確是主觀因素。長(zhǎng)期以來(lái)，煤礦在人們的心目中是技術(shù)水平不高，要求比較低的勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，因而長(zhǎng)期以來(lái)，技術(shù)投入不足，裝備水平差，產(chǎn)業(yè)技術(shù)人才匱乏，勞動(dòng)效率

6、低。把“千軍萬(wàn)馬”的隊(duì)伍放在高度危險(xiǎn)的作業(yè)環(huán)境中勞動(dòng)，因而一旦出現(xiàn)瓦斯(煤塵)爆炸、礦井火災(zāi)等事故時(shí)，容易導(dǎo)致?lián)p失慘重，甚至全礦毀滅的現(xiàn)象。3） 大多數(shù)煤礦技術(shù)水平低下，從業(yè)人員素質(zhì)低，工程技術(shù)人員缺口大，難以適應(yīng)高危環(huán)境的要求。4） 基礎(chǔ)工作薄弱，安全技術(shù)裝備不足是客觀存在的現(xiàn)實(shí)。通過(guò)進(jìn)一步對(duì)重特大事故的分析，我們還可以看出，在造成人員傷亡、礦井生產(chǎn)接續(xù)停頓等給礦井帶來(lái)人力或物力損失的礦井事故中，瓦斯、火災(zāi)事故占礦井事故的70%以上。因此防治煤礦火災(zāi)，對(duì)采空區(qū)、巷道以及各類易發(fā)火災(zāi)設(shè)備的溫度信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，完成礦井火災(zāi)預(yù)防，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)非常重要。1.4 化工企業(yè)安全生產(chǎn)的主要問(wèn)題探討相對(duì)

7、于其他行業(yè)，化工企業(yè)災(zāi)害事故具有“多發(fā)”、“危害大”、“控制難”等特點(diǎn)，頻發(fā)的現(xiàn)場(chǎng)事故造成不可挽回的生命和財(cái)產(chǎn)損失，牽動(dòng)著每一個(gè)化工從業(yè)者的神經(jīng)，把事故排除在萌芽狀態(tài)是我們追求的共同目標(biāo)。通過(guò)對(duì)化工企業(yè)事故的分析，我們發(fā)現(xiàn)化工業(yè)在生產(chǎn)、儲(chǔ)存環(huán)節(jié)發(fā)生的事故都有一個(gè)成長(zhǎng)的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程基本上會(huì)經(jīng)歷“設(shè)備初期微小故障”“安全隱患”“物質(zhì)和能量聚積”“條件成熟事故發(fā)生”幾個(gè)階段。只要能檢測(cè)到，日趨完善的安全措施在事故發(fā)生的每一個(gè)階段都可以準(zhǔn)確、高效地完成對(duì)安全隱患的消除。監(jiān)督檢測(cè)系統(tǒng)在此時(shí)就成為消除企業(yè)災(zāi)害的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。完善的監(jiān)督監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要軟件（制度）和硬件（先進(jìn)的設(shè)備）相結(jié)合才能真正實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)多年的

8、努力，已經(jīng)逐步完善化工企業(yè)的各項(xiàng)規(guī)章制度，但隨著技術(shù)的不斷更新、生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，我們的安全監(jiān)督的硬件還不能滿足現(xiàn)場(chǎng)的需求。大部分的安全隱患由于位置明顯，巡檢人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，被消除在萌芽狀態(tài)。最終成長(zhǎng)為事故的安全隱患往往都隱藏在無(wú)法經(jīng)常檢查的位置或不被注意的角落。通過(guò)對(duì)各國(guó)數(shù)千次不同現(xiàn)場(chǎng)事故的分析，我們發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)事故發(fā)生前，由于能量聚積都會(huì)造成設(shè)備自身或者周邊環(huán)境溫度的變化，通過(guò)探測(cè)環(huán)境溫度的變化就能獲得預(yù)警指標(biāo)。1.5 小結(jié)由于火災(zāi)等企業(yè)災(zāi)害造成巨大的人員傷亡、生產(chǎn)緊張、巨大經(jīng)濟(jì)損失、嚴(yán)重的環(huán)境污染，且瓦斯、火災(zāi)事故占煤礦死亡人數(shù)的70，因此，煤炭及煤化工企業(yè)火災(zāi)類災(zāi)害防治對(duì)安全生產(chǎn)尤為

9、重要。火災(zāi)發(fā)生都與溫度相關(guān)，對(duì)災(zāi)害易發(fā)場(chǎng)所異常的溫度值、異常的溫度升高的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地探測(cè)對(duì)火災(zāi)預(yù)警就顯得尤為重要。掌握災(zāi)害易發(fā)環(huán)節(jié)的溫度數(shù)據(jù)，我們就扼住“災(zāi)害”這個(gè)惡魔的咽喉。2 以溫度探測(cè)為基礎(chǔ)的煤礦火災(zāi)防治手段2.1 礦井火災(zāi)分類及防治2.1.1 火災(zāi)原因及分類：根據(jù)煤礦火災(zāi)發(fā)生引燃源的不同，可分為內(nèi)因火災(zāi)和外因火災(zāi)。內(nèi)因火災(zāi)是由煤炭自燃而引起的火災(zāi)，它經(jīng)常發(fā)生在采空區(qū)、停采線、斷層、煤柱等丟煤區(qū)，掘進(jìn)冒頂處或封閉不嚴(yán)的舊采區(qū)內(nèi)。內(nèi)因火災(zāi)會(huì)產(chǎn)生大量的熱和一氧化碳，造成井下生產(chǎn)和人員安全隱患。若處理不當(dāng)還極易誘發(fā)外因火災(zāi)，外因火災(zāi)是指由外部火源，如明火、電纜著火、電氣設(shè)備產(chǎn)生的電弧火花，瓦斯

10、或煤塵爆炸，以及放炮等而引起的火災(zāi)。外因火災(zāi)大多容易發(fā)生在井底車(chē)場(chǎng)、機(jī)電硐室、運(yùn)輸及回采巷道等機(jī)械、電氣設(shè)備比較集中，而且風(fēng)流比較暢通的地點(diǎn)。這類火災(zāi)一般發(fā)生得比較突然，發(fā)展速度也快。一個(gè)小火源，稍有疏忽，火勢(shì)就可能蔓延擴(kuò)大到很大的范圍。如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，處理方法不當(dāng)，或是行動(dòng)措施不果斷，會(huì)給礦井帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p失以至發(fā)生慘痛的人身傷亡事故。2.1.2 常見(jiàn)煤礦火災(zāi)防治方法及手段：煤礦防火應(yīng)根據(jù)火災(zāi)成因不同，采取不同的手段有針對(duì)性地對(duì)煤礦火災(zāi)進(jìn)行預(yù)防和治理。針對(duì)內(nèi)因火災(zāi)，主要采取尋找著火點(diǎn)，隔絕氧氣的方法，進(jìn)行滅火。針對(duì)外因火災(zāi)，主要采取巡檢易發(fā)災(zāi)害點(diǎn)、及時(shí)排除火災(zāi)隱患；采取有效滅火措施等方法進(jìn)行火災(zāi)

11、防治。2.2 采空區(qū)（內(nèi)因）火災(zāi)防治2.2.1 采空區(qū)火災(zāi)防治理論煤本身具有自燃性，煤與空氣接觸，氧化會(huì)產(chǎn)生熱量，若散熱條件不良，熱量積蓄到一定程度便會(huì)引起煤炭自燃，從而引發(fā)采空區(qū)火災(zāi)事故。理論和實(shí)際研究表明，采空區(qū)自燃是一個(gè)隨著工作面推進(jìn)而移動(dòng)的、并且滿足一定條件就能燃燒的區(qū)域。由西安科技大學(xué)（原西安礦業(yè)學(xué)院）教授徐精彩等人提出的采空區(qū)自燃危險(xiǎn)區(qū)域判定理論認(rèn)為：采空區(qū)有“三帶”，即散熱帶、自燃危險(xiǎn)帶、窒息帶，煤炭自燃發(fā)生在自燃危險(xiǎn)帶內(nèi)。采空區(qū)自燃“三帶”的變化，主要是受到工作面推進(jìn)速度影響，并且為此建立了復(fù)雜的采空區(qū)自燃危險(xiǎn)區(qū)域判定模型。找到采空區(qū)自然危險(xiǎn)帶，采取一定的注漿滅火手段，即可完成

12、采空區(qū)火災(zāi)防治。2.2.2 采空區(qū)火災(zāi)的探測(cè)和處理受井下條件限制，目前對(duì)采空區(qū)自燃危險(xiǎn)帶火災(zāi)探測(cè)主要有以下幾種方法：井下氣體檢測(cè)法。目前常見(jiàn)的有co檢測(cè)法、離子煙感探測(cè)法等，其中co檢測(cè)法實(shí)用性更強(qiáng)。根據(jù)煤炭自燃理論，具有自然發(fā)火特性的煤炭，越接近煤炭著火溫度，除了氧化時(shí)間越長(zhǎng)之外，氧化產(chǎn)生的co量也越多。因此，一旦發(fā)生采空區(qū)著火，會(huì)導(dǎo)致回風(fēng)巷道一氧化碳濃度的升高。通過(guò)布置在回風(fēng)巷道的一氧化碳探測(cè)器的讀數(shù)變化，可以預(yù)測(cè)采空區(qū)的火災(zāi)情況。圍巖（或采空區(qū)）溫度探測(cè)法。目前主要有溫度傳感器+無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)、光纖溫度探測(cè)系統(tǒng)等手段，其中，光纖溫度探測(cè)系統(tǒng)更可靠。溫度傳感器+無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)是將普通溫度傳感器

13、連接無(wú)線發(fā)射裝置后，包裝在鋼制盒體中，利用無(wú)線發(fā)射器的接收和發(fā)射功能，將溫度信息傳遞到采區(qū)巷道接受裝置，再反饋到地面終端，直觀顯示采空區(qū)溫度變化信息。光纖溫度探測(cè)系統(tǒng)是將高強(qiáng)度鎧裝光纖隨工作面的推移布設(shè)入采空區(qū)，利用光纖內(nèi)傳導(dǎo)的激光自身具有的溫度特性，將溫度信息傳導(dǎo)到地面主機(jī)，從而獲取采空區(qū)內(nèi)的溫度信息。相對(duì)無(wú)線系統(tǒng)，具有更強(qiáng)大的抗干擾、連續(xù)性更強(qiáng)的能力。經(jīng)驗(yàn)估算法。根據(jù)各個(gè)煤礦煤炭自燃的系數(shù)，按照工作面推進(jìn)速度，歷史上發(fā)生采空區(qū)火災(zāi)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，綜合估算采空區(qū)火災(zāi)發(fā)生的情況。目前通常認(rèn)為采空區(qū)最易自燃深度一般為3060m。具體到煤礦的實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，往往是氣體、溫度、人員多個(gè)安全子系統(tǒng)共同作用，

14、根據(jù)上述一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)反饋的信息，判斷礦井的安全系數(shù)。一旦確認(rèn)采空區(qū)發(fā)生火災(zāi)，通常采用注漿法滅火。即：就是在采空區(qū)內(nèi)自燃區(qū)域前注膠體泥漿，形成一道隔離帶，在隔離帶內(nèi)大量注漿，從而破壞漏風(fēng)供氧和蓄熱環(huán)境，消滅煤炭自燃。在上述安全子系統(tǒng)中，光纖溫度探測(cè)系統(tǒng)是近年剛引入煤礦進(jìn)行溫度探測(cè)的新手段。在系統(tǒng)理論基礎(chǔ)上的項(xiàng)目屢獲國(guó)家級(jí)、山東省級(jí)、陜西省級(jí)自然科學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)。2.3 外因火災(zāi)防治手段防治煤礦外因火災(zāi)，主要是防治：明火、電火、炮火以及內(nèi)因火災(zāi)引發(fā)的明火；或者成品煤在地面系統(tǒng)的自燃。由于各種作業(yè)規(guī)程的不斷完善、礦井自動(dòng)化程度的不斷提高，明火、炮火在火災(zāi)事故原因統(tǒng)計(jì)中所占比例已經(jīng)越來(lái)越小，礦井電火防治成為

15、礦井火災(zāi)預(yù)防的重中之重。根據(jù)煤礦的特殊結(jié)構(gòu)，電火的發(fā)生在早期往往具有極強(qiáng)的隱蔽性。根據(jù)北京某研究所多年來(lái)的研究和統(tǒng)計(jì)，在煤礦各系統(tǒng)中，電纜溝/橋架內(nèi)電纜過(guò)熱、開(kāi)關(guān)柜內(nèi)電氣接點(diǎn)過(guò)熱、原煤倉(cāng)、輸煤皮帶等位置均是常見(jiàn)的火災(zāi)事故發(fā)生處，如不能在這些地點(diǎn)的電氣設(shè)備發(fā)生故障后的熱量聚集期及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理好，極有可能就此引發(fā)火災(zāi)。2008年陜西大佛寺煤礦、2010年河南新密煤礦、陜西韓城小南溝礦的火災(zāi)均為例證。2.3.1 易發(fā)災(zāi)害點(diǎn)統(tǒng)計(jì)根據(jù)我們的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)，變電站內(nèi)開(kāi)關(guān)柜電氣接點(diǎn)、變壓器；地面供電系統(tǒng)（含洗煤廠）的電纜溝、電纜橋架；下井電纜及中間接頭；井底變電站的開(kāi)關(guān)柜內(nèi)電氣接點(diǎn)等多個(gè)位置，都曾

16、經(jīng)發(fā)生過(guò)電氣火災(zāi)隱患，都是電氣火災(zāi)敏感區(qū)域。在地下及地面輸煤系統(tǒng)中，皮帶通廊、井下煤倉(cāng)、地面煤倉(cāng)等地，也是火災(zāi)敏感區(qū)域。2.3.2針對(duì)煤礦外因火災(zāi)的應(yīng)對(duì)方法根據(jù)煤礦火災(zāi)的發(fā)生特點(diǎn)，我們主要依靠“早發(fā)現(xiàn)、早消除”來(lái)預(yù)防。根據(jù)各種易發(fā)火災(zāi)位置的特點(diǎn)：開(kāi)關(guān)柜都是密閉狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)的“五防柜”，各種元器件都是在密閉的柜體內(nèi)運(yùn)行；電纜溝/橋架、煤倉(cāng)、輸煤皮帶、煤倉(cāng)等由于位置特殊，巡查不便。我們得到這樣的結(jié)論，各電氣接點(diǎn)和電纜的故障和發(fā)熱都具有極高的隱蔽性，往往都是柜體電纜著火、爆炸后設(shè)備自身的故障才被發(fā)現(xiàn)。因此，理論上來(lái)說(shuō)，如果在故障發(fā)生期或成長(zhǎng)期及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除就可以成功杜絕煤礦外因火災(zāi)。從目前常見(jiàn)的技術(shù)手段

17、看，主要的手段都是監(jiān)測(cè)各電氣接點(diǎn)得溫度變化來(lái)衡量個(gè)電氣接點(diǎn)是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常。這些手段主要有：電子傳感、紅外傳感、熱成像儀和光纖傳感技術(shù)等。著火的母排就常見(jiàn)幾種手段比較的結(jié)果：電子傳感技術(shù)無(wú)法應(yīng)用于高壓開(kāi)關(guān)柜電氣接點(diǎn)的監(jiān)測(cè)，且在電纜溝內(nèi)易受干擾，誤報(bào)率極高；紅外傳感技術(shù)應(yīng)用于高壓開(kāi)關(guān)柜，具有不易安裝、受柜內(nèi)電磁干擾誤差較大的弊端，電纜溝內(nèi)、煤倉(cāng)內(nèi)易受分成干擾，可靠性差；熱成像儀具有產(chǎn)品造價(jià)高，依賴人工巡檢，周期長(zhǎng)，多個(gè)位置無(wú)法檢測(cè)等缺點(diǎn)。而光纖測(cè)溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)開(kāi)關(guān)柜電氣接點(diǎn)、電纜溝/橋架、煤倉(cāng)、輸煤皮帶等位置均可安裝布設(shè)，且具有：連續(xù)分布、實(shí)時(shí)精確、耐高壓、耐腐蝕、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。能為保障各系統(tǒng)安全

18、運(yùn)行，減少非計(jì)劃停電、降低運(yùn)行成本、提高工作效率發(fā)揮積極和重要的作用。我們推薦使用光纖測(cè)溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)煤礦外因火災(zāi)進(jìn)行預(yù)防。3. 化工類企業(yè)火災(zāi)類災(zāi)害預(yù)防手段3.1 常見(jiàn)火災(zāi)原因因溫度聚集爆炸的互感器根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，化工企業(yè)火災(zāi)一般分為兩大類，一類為不可預(yù)知的明火源（如亂丟煙頭引燃易燃物）引起，另一類則是企業(yè)部分子系統(tǒng)和設(shè)備的各種故障、泄漏或設(shè)備過(guò)熱引起，這類火災(zāi)主要是電氣系統(tǒng)故障或易燃物泄漏引發(fā)火災(zāi)為主。我們將電氣系統(tǒng)故障引起的火災(zāi)稱為電氣火災(zāi)，將可燃物泄漏引發(fā)的火災(zāi)稱為事故火災(zāi)。針對(duì)明火源引起的災(zāi)害，我們已經(jīng)有各種規(guī)章制度來(lái)強(qiáng)化管理，以起到杜絕災(zāi)害的目的。而針對(duì)電氣火災(zāi)和事故火災(zāi)

19、，則需要依賴各種傳感和探測(cè)設(shè)備，在火災(zāi)發(fā)生前做出準(zhǔn)確的火災(zāi)預(yù)判，將災(zāi)害控制在萌芽階段。著火后的電纜但由于化工廠電氣系統(tǒng)的特殊結(jié)構(gòu)，電氣火災(zāi)的發(fā)生在早期往往具有極強(qiáng)的隱蔽性。根據(jù)北京某研究所多年來(lái)的研究和統(tǒng)計(jì)，化工廠電氣系統(tǒng)中，電纜溝/橋架內(nèi)電纜過(guò)熱、開(kāi)關(guān)柜內(nèi)電氣接點(diǎn)過(guò)熱、煤倉(cāng)、輸煤皮帶、各種油脂油箱及油管等均是常見(jiàn)的火災(zāi)事故發(fā)生處，如不能在這些地點(diǎn)的電氣設(shè)備發(fā)生故障后的熱量聚集期及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理好，就會(huì)引發(fā)爆炸等火災(zāi)等惡性事故，嚴(yán)重影響企業(yè)正常的安全生產(chǎn)。因此，對(duì)上述地點(diǎn)的溫度過(guò)熱實(shí)施在線監(jiān)測(cè)和預(yù)警，對(duì)防止火災(zāi)事故的發(fā)生，保障企業(yè)安全生產(chǎn)具有重要的意義。3.2 易發(fā)災(zāi)害點(diǎn)描述和統(tǒng)計(jì)針對(duì)電氣火災(zāi)，

20、根據(jù)我們的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)，集控樓、主廠房；燃油泵房及油庫(kù)區(qū)；輸煤系統(tǒng)等主要廠區(qū)內(nèi)的多個(gè)位置，都曾經(jīng)發(fā)生過(guò)電氣火災(zāi)隱患，都是電氣火災(zāi)敏感區(qū)域。而針對(duì)事故火災(zāi)，原料罐、儲(chǔ)氣罐、廠區(qū)中間罐群和管道往往是露天建設(shè)的，罐和管道內(nèi)儲(chǔ)存著大量的油料、天然氣、氮氧化物、硫化物、氯化物等各種易燃易爆、有毒有害物品。由于日曬風(fēng)吹、老化、腐蝕等原因很容易導(dǎo)致閥門(mén)、罐體的泄漏，從而造成觸目驚心的事故。3.3 針對(duì)化工企業(yè)火災(zāi)類災(zāi)害的應(yīng)對(duì)方法探討根據(jù)電氣火災(zāi)和事故火災(zāi)的發(fā)生特點(diǎn)，我們主要依靠“早發(fā)現(xiàn)、早消除”來(lái)預(yù)防。著火后的柜內(nèi)電氣接點(diǎn)各種易發(fā)火災(zāi)的位置特點(diǎn)：開(kāi)關(guān)柜都是密閉狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)的“五防柜”，各種元器件都是

21、在密閉的柜體內(nèi)運(yùn)行；電纜溝/橋架、煤倉(cāng)、輸煤皮帶、各種油脂油箱及油管、各種儲(chǔ)罐等所處的位置都比較特殊，巡查不變。因此，我們得到這樣的結(jié)論，各種設(shè)備事故、電氣故障和發(fā)熱都具有極高的隱蔽性，往往都是柜體電纜著火、爆炸后設(shè)備自身的故障才被發(fā)現(xiàn)。因此，理論上來(lái)說(shuō)，如果在故障發(fā)生期或成長(zhǎng)期及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除就可以成功杜絕電氣火災(zāi)。從目前常見(jiàn)的技術(shù)手段看，主要的手段都是監(jiān)測(cè)各電氣接點(diǎn)得溫度變化來(lái)衡量個(gè)電氣接點(diǎn)是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常。這些手段主要有：電子傳感、紅外傳感、熱成像儀和光纖傳感技術(shù)等。著火的母排就常見(jiàn)幾種手段比較的結(jié)果：電子傳感技術(shù)無(wú)法應(yīng)用于儲(chǔ)罐、高壓開(kāi)關(guān)柜電氣接點(diǎn)的監(jiān)測(cè)，且在電纜溝內(nèi)易受干擾，誤報(bào)率極高；紅外

22、傳感技術(shù)應(yīng)用于高壓開(kāi)關(guān)柜，具有不易安裝、受柜內(nèi)電磁干擾誤差較大的弊端，電纜溝內(nèi)、煤倉(cāng)內(nèi)易受分成干擾，可靠性差；熱成像儀具有產(chǎn)品造價(jià)高，依賴人工巡檢，周期長(zhǎng)，多個(gè)位置無(wú)法檢測(cè)等缺點(diǎn)。而連續(xù)分布全光纖測(cè)溫監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜電氣接點(diǎn)、電纜溝/橋架、煤倉(cāng)、輸煤皮帶、各種油脂油箱、儲(chǔ)罐及管道等位置均可安裝布設(shè)，且具有：連續(xù)分布、實(shí)時(shí)精確、耐高壓、耐腐蝕、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。能為保障企業(yè)供電系統(tǒng)安全運(yùn)行，減少非計(jì)劃停電、降低運(yùn)行成本、提高工作效率發(fā)揮積極和重要的作用。4. 光纖測(cè)溫系統(tǒng)介紹4.1 光纖測(cè)溫儀原理及系統(tǒng)dsc-dts系列連續(xù)分布全光纖測(cè)溫系統(tǒng)采用分布式光纖感溫方式，其原理是利用光在光纖中傳輸

23、時(shí)產(chǎn)生的自發(fā)喇曼（raman）散射和光時(shí)域反射（otdr）原理來(lái)獲取空間溫度分布信息，當(dāng)在光纖中注入一定能量和寬度的激光脈沖時(shí)，它在光纖中向前傳輸?shù)耐瑫r(shí)不斷產(chǎn)生后向喇曼散射光波，這些后向喇曼散射光波的強(qiáng)度受所在光纖散射點(diǎn)的溫度影響而有所改變，散射回來(lái)的后向喇曼光波經(jīng)過(guò)光學(xué)濾波、光電轉(zhuǎn)換、放大、模-數(shù)轉(zhuǎn)換后，送入信號(hào)處理器，系統(tǒng)便可將溫度信息實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，同時(shí)根據(jù)光纖中光波的傳輸速度和后向光回波的時(shí)間對(duì)溫度信息定位。由于后向喇曼散射光波的強(qiáng)度非常微弱，因此監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)需要非常高的處理增益、非常低的噪聲電平才能檢測(cè)到該信號(hào)；同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)足夠高的空間定位精度，監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)必需具有足夠的時(shí)間分辨率，即

24、帶寬和采樣頻率。經(jīng)過(guò)高頻信號(hào)采集技術(shù)和微弱信號(hào)處理技術(shù)，解調(diào)出光纖各測(cè)溫點(diǎn)的溫度值；然后將采集的數(shù)據(jù)傳送到工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過(guò)組態(tài)軟件展示各測(cè)溫點(diǎn)的溫度變化狀態(tài)值，或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)共享。4.2 測(cè)溫光纖根據(jù)使用環(huán)境不同，我們使用普通鎧裝感溫光纜和特殊耐高溫感溫鎧裝光纜(或普通光纜穿管)組合完成對(duì)測(cè)溫區(qū)域完成溫度監(jiān)測(cè)。普通鎧裝感溫光纜基本參數(shù)為：測(cè)溫范圍：-50-120（長(zhǎng)時(shí)間耐溫-45-85）；強(qiáng)度：抗拉300n，抗壓3000n/100m；最小彎曲半徑：30mm。特殊耐高溫鎧裝光纜參數(shù)為：測(cè)溫范圍：-50-420（長(zhǎng)時(shí)間耐溫-45-300）強(qiáng)度：抗拉2000n，抗壓3000n/100

25、mm；最小彎曲半徑：35mm。4.3 光纖測(cè)溫預(yù)警系統(tǒng)軟件特點(diǎn)l 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理、顯示和管理功能；l 友好的圖形直觀顯示和中文操作界面；l 分級(jí)權(quán)限管理功能；l 方便設(shè)置、調(diào)整多極過(guò)熱、過(guò)冷、溫升、溫降報(bào)警閥值。l 可以進(jìn)行大量分區(qū)，對(duì)各被監(jiān)測(cè)區(qū)的溫度變化趨勢(shì)進(jìn)行智能分析，并準(zhǔn)確定位。l 保存并可隨時(shí)查詢歷史數(shù)據(jù)，打印報(bào)表。l 聯(lián)入局域網(wǎng)系統(tǒng)或其他網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控與信息共享。l 可與報(bào)警、消防、視頻監(jiān)控等設(shè)備聯(lián)動(dòng)。l 具有自診斷功能，可瞬時(shí)判定光纖或光纜故障并準(zhǔn)確定位。l 優(yōu)異的功能擴(kuò)展特性。4.4測(cè)溫預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及配置dsc-dts系列連續(xù)分布全光纖測(cè)溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單直觀，該系統(tǒng)主要由溫

26、度傳感光纖（或光纜）、測(cè)溫主機(jī)（連續(xù)分布全光纖測(cè)溫儀）、監(jiān)控子系統(tǒng)（工業(yè)計(jì)算機(jī)、軟件）和預(yù)警子系統(tǒng)四大部分組成。每套系統(tǒng)配置為：1) dsc-dts系列多通道光纖測(cè)溫儀。2) 嵌入式工控計(jì)算機(jī)。3) 普通傳感光纜、光纖和特殊鎧裝光纜（根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況定長(zhǎng)度）。4) 系統(tǒng)運(yùn)行軟件一套。5) ups電源。6) 機(jī)柜、電源、光端接續(xù)盒等輔助設(shè)施。4.5 系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)測(cè)溫范圍：50 +420(使用特種光纖可擴(kuò)展到+700)；測(cè)溫長(zhǎng)度：最長(zhǎng)28km每通道；測(cè)溫精度：1；溫度分辨率：0.1；定位精度：光纖探頭5cm；自由展開(kāi)光纖1m；采樣速率（空間采樣間隔）：100mhz(1.0m)；通道數(shù)量：可以為1、2、

27、4、6、8通道；測(cè)量時(shí)間：15秒/周期/通道；電源：220v,50hz；主機(jī)工作環(huán)境：溫度040，濕度：95%（無(wú)冷凝）。5分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)的應(yīng)用方案5.1 采空區(qū)溫度監(jiān)測(cè)方案5.1.1 系統(tǒng)布置根據(jù)煤礦的特殊情況，我們制定了應(yīng)用于煤礦采空區(qū)的分布式光纖測(cè)溫儀方案（工作面基本示意圖及推進(jìn)初期測(cè)溫光纖布置如圖）：a）光纖測(cè)溫儀布置在井口監(jiān)控室（條件允許可以直接布置在調(diào)度室）；b）從光纖測(cè)溫儀送出的雙路普通鎧裝光纜通過(guò)副井、大巷沿井下通訊、供電系統(tǒng)到達(dá)采區(qū)回采巷道下順槽；c）兩路測(cè)溫光纖的原始長(zhǎng)度在順槽內(nèi)的富裕度設(shè)定為110%。即：如果工作面走向長(zhǎng)度為a米，工作面傾斜長(zhǎng)度為b米，按照（a+b）*

28、110%布置第一路測(cè)溫光纖。第二路光纖比第一路光纖減少六十米長(zhǎng)度。d） 第一路測(cè)溫光纖在工作面設(shè)備安裝完成并完成第一個(gè)推進(jìn)循環(huán)后開(kāi)始布置。其中橫穿工作面部分采用穿管方式進(jìn)行保護(hù)。e） 第二路測(cè)溫光纖放置于順槽內(nèi)備用。5.1.2 工作面推進(jìn)中光纖的布設(shè)由于采用雙通道光纖測(cè)溫儀，根據(jù)工作面推進(jìn)的特點(diǎn)，工作面光纖布設(shè)如下圖所示采用步進(jìn)方式布設(shè)（紅線為測(cè)溫光纖、藍(lán)色箭頭為通風(fēng)風(fēng)流方向）。推進(jìn)中：a） 工作面在第一次布設(shè)完測(cè)溫光纖后，推進(jìn)六十米（或根據(jù)煤炭自燃發(fā)火期確認(rèn)的其他長(zhǎng)度）左右開(kāi)始布設(shè)第二路測(cè)溫光纖（下圖中左側(cè)測(cè)溫光纖）；b） 再次推進(jìn)六十（或其他長(zhǎng)度）后，第一路測(cè)溫光纖處采空區(qū)已處于窒息帶，溫

29、度趨于穩(wěn)定，溫度監(jiān)測(cè)無(wú)實(shí)際意義，可廢棄（下圖中左側(cè)虛線）。c） 在廢棄點(diǎn)剪斷第一路測(cè)溫光纖，熔接、布置新光纖（下圖右側(cè)測(cè)溫光纖）完成對(duì)工作面采空區(qū)的步進(jìn)溫度。圖二、推進(jìn)后沿上述方法，逐步推進(jìn)后即完成對(duì)該工作面采空區(qū)的完整溫度監(jiān)測(cè)。5.2 分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)在煤礦易發(fā)火災(zāi)區(qū)域的應(yīng)用5.2.1 常見(jiàn)區(qū)域性范圍內(nèi)火災(zāi)預(yù)防的應(yīng)用根據(jù)我們掌握的初步信息，我們選用多套光纖測(cè)溫系統(tǒng)來(lái)完成對(duì)煤礦各個(gè)電氣火災(zāi)易發(fā)位置的溫度監(jiān)測(cè)，幾套設(shè)備均可獨(dú)立運(yùn)行，同時(shí)輸出信號(hào)匯總到總調(diào)度室供總調(diào)度集中管理。系統(tǒng)配置根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要，采用dsc-dtsnk-xb光纖測(cè)溫儀配套感溫光纖光纜，分為三個(gè)大區(qū)，為描述方便，我們分別稱為：甲

30、、乙、丙。通常情況，甲分區(qū)設(shè)備定置在主變電站，分出的多路光纜完成主變電站開(kāi)關(guān)柜電氣接點(diǎn)、電纜溝、電纜橋架、變電站的溫度監(jiān)測(cè)；乙分區(qū)主機(jī)放在井口調(diào)度室，分出的多路光纖光纜完成下井電纜、井口電纜溝、井下開(kāi)關(guān)柜內(nèi)電氣接點(diǎn)的溫度監(jiān)測(cè)； 、將丙分區(qū)設(shè)備主機(jī)光纜布設(shè)在輸煤配電室，完成輸煤皮帶、輸煤配電室、煤倉(cāng)等位置的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。丁分區(qū)設(shè)備布置在風(fēng)井配電室，完成風(fēng)井區(qū)開(kāi)關(guān)柜、電纜溝、電纜橋架的溫度監(jiān)測(cè)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的需要，每臺(tái)設(shè)備的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)傳輸?shù)娇偪厥业谋O(jiān)視器。對(duì)被監(jiān)測(cè)對(duì)象的故障趨勢(shì)可以進(jìn)行智能分析、準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)，指導(dǎo)檢修工作，為全礦電氣與輸煤系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供有效的保證。5.2.2 利用光纖測(cè)溫

31、功能的拓展應(yīng)用-輸煤皮帶托輥溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)述測(cè)溫主機(jī)布置在輸煤皮帶配電室/值班室內(nèi)。從測(cè)溫主機(jī)引出的光纜沿通道到達(dá)皮帶端頭，用帶有永磁體的專用測(cè)溫環(huán)固定在相應(yīng)的溫度敏感位置（如皮帶支架驅(qū)動(dòng)軸、托輥支撐梁）上，完成對(duì)相應(yīng)位置的溫度監(jiān)測(cè)；測(cè)溫環(huán)在托輥支撐梁上的布置如右圖所示。其中，紅點(diǎn)表示測(cè)溫環(huán)，紅線表示測(cè)溫光纜。由于光纜容易在檢修中被損壞，我們需要將各測(cè)溫環(huán)之間的連接光纜進(jìn)行隱蔽、保護(hù)處理。單側(cè)布置如下圖中輸煤皮帶上的各線段及圓環(huán)所示。注：1）圓環(huán)為測(cè)溫環(huán)，布置在托輥支撐梁上（該處通常為“工”字鋼）；2）白線表示測(cè)溫光纜，實(shí)線為外露光纜，虛線為隱蔽布置光纜。進(jìn)出測(cè)溫環(huán)的光纜繞過(guò)托輥支撐梁下端的鋼

32、梁（通常為角鋼）外表面后，從其內(nèi)側(cè)隱蔽布置，繞到下一組托輥支撐梁處，進(jìn)入下一個(gè)測(cè)溫環(huán)。3）外露光纜用帶永磁扣的金屬槽形固定條固定，隱蔽位置光纜用永磁扣直接固定。4）由此循環(huán)推進(jìn)，一直布置到皮帶終端，在端頭驅(qū)動(dòng)軸上布設(shè)完成后，光纜進(jìn)入尾纖盒，完成該通路光纜布設(shè)。如果需要對(duì)另一側(cè)托輥支架進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，則在皮帶另一側(cè)按照同樣的方法布設(shè)即可。由軟件根據(jù)光纜探測(cè)到的溫度及溫度變化完成對(duì)整個(gè)巷道內(nèi)的火災(zāi)情況進(jìn)行分析和處理?？梢园凑丈郎厮俾屎蜏囟戎档榷喾N方式設(shè)定報(bào)警閥值。還可以根據(jù)升溫速率進(jìn)行多級(jí)報(bào)警。報(bào)警信息除指明報(bào)警點(diǎn)溫度外，還能精確指明報(bào)警點(diǎn)位置信息。值班室人員根據(jù)系統(tǒng)報(bào)警信息完成對(duì)火災(zāi)隱患的判斷和處

33、理。5.2.3 利用線性測(cè)溫功能的典型應(yīng)用-煤倉(cāng)溫度監(jiān)測(cè)針對(duì)煤倉(cāng)在火災(zāi)預(yù)防方面的具體需求，我們依靠線型光纖感溫探測(cè)器的基礎(chǔ)特點(diǎn)，依據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)發(fā)出我公司線型光纖感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)，創(chuàng)造性地為煤倉(cāng)防火提供了溫度監(jiān)測(cè)報(bào)警方面的解決方案。我們采用光纖測(cè)溫儀配套鎧裝光纜組成全套溫度探測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)。光纖測(cè)溫儀布置于其中煤倉(cāng)值班室，送出的測(cè)溫光纜沿通道到達(dá)煤倉(cāng)底部，通常從兩個(gè)方向沿測(cè)溫穿管布設(shè)于煤倉(cāng)內(nèi)壁，完成兩座煤倉(cāng)的溫度探測(cè)。如圖中紅色線段表示，測(cè)溫光纜從煤倉(cāng)底部進(jìn)入煤倉(cāng)，沿事先焊接于煤倉(cāng)內(nèi)壁的鋼管到達(dá)煤倉(cāng)頂部，通過(guò)2.6米分區(qū)間隔后，再沿鋼管穿管到達(dá)煤倉(cāng)底部；在煤倉(cāng)底部沿2.6米鋼管到達(dá)下一分區(qū)上行鋼管。這樣循環(huán)往復(fù)，通過(guò)“幾”字型在煤倉(cāng)壁上的敷設(shè)，最終完成每個(gè)煤倉(cāng)24個(gè)分區(qū)的溫度探測(cè)。如需接入火