分布式光纤测温技术在油气能源储罐安全预警中的应用研究

【资料简介】

分布式光纤测温技术在油气能源储罐安全预警中的应用研究

摘要

石油化工、LNG、储氢等油气能源储罐属于高危储存设施，储存介质大多易燃易爆，储罐浮顶密封、罐壁、球壳、工艺管线法兰部位容易出现过热、介质泄漏，进一步诱发火灾爆炸重大事故。传统点式温度传感器测点有限，大型储罐存在大面积监测盲区，有源电子器件在防爆罐区存在固有安全隐患；可燃气体、火焰探测器属于事后报警，难以实现隐患早期感知。分布式光纤测温（DTS）基于拉曼散射光学传感机理，监测现场仅布设无源感温光缆，具备本质防爆、抗腐蚀、抗盐雾特性，能够实现长距离、多储罐连续分布式温度采集。本文阐述DTS系统工作原理，研究固定阈值‑温升速率联合报警算法；针对立式浮顶储罐、球形储罐、低温能源储罐、罐区工艺管线等典型场景开展应用分析；论述储罐光缆固定敷设工艺、报警参数整定、石化DCS系统对接等工程关键技术。工程实践表明，分布式光纤测温技术能够在明火与大规模泄漏发生之前识别储罐局部温度异常，对于提升油气能源储罐本质安全水平具备重要工程价值。

**关键词：**分布式光纤测温；DTS；油气储罐；浮顶罐；球形储罐；LNG储罐；储氢罐；罐区安全；感温光缆；防爆监测

1 引言

油气能源储罐是石化能源行业关键基础设施，广泛用于原油、成品油、LNG、甲醇、液氢等高危介质存储。立式浮顶罐、球形压力储罐、低温储罐单台储存介质体量巨大，介质易燃易爆，一旦发生密封失效、腐蚀穿孔泄漏、局部过热，极易引发火灾爆炸事故，会造成重大人员伤亡、财产损失以及环境污染。

储罐事故演化前期大多伴随局部温度异常变化：浮顶密封圈老化摩擦发热、伴热系统故障超温、介质泄漏造成罐体温度改变、接管法兰部位过热。大型立式储罐罐壁周长可达数百米，球形储罐球面面积大，危险隐患分散，很多位置人员无法常态化抵达巡检。目前罐区普遍采用铂电阻、热电偶点式测温，测点数量有限，罐壁、浮顶大部分区域无法覆盖，存在大量监测盲区；有源传感器及其接线在防爆罐区引入电气点火源风险，在油气、盐雾腐蚀环境下故障率较高。可燃气体探测器、火焰探测器只有泄漏扩散或者起火之后才输出报警信号，属于事后处置手段。人工巡检只能定时作业，无法实现全天候不间断实时监测。国家相继出台石油储罐安全相关规范标准，要求强化储罐隐患早期监测预警能力，传统监测手段已经难以满足罐区高等级安全防控需求。

分布式光纤测温DTS技术，现场无任何电子元器件，具备本质防爆能力，依靠感温光缆实现全线连续测温，适配石化储罐防爆高危工况，越来越多应用于油气储罐安全监测工程项目。本文围绕DTS系统原理、储罐典型应用场景、工程实施关键技术开展研究，为油气能源储罐温度监测项目提供技术参考。

2 分布式光纤测温系统工作原理

分布式光纤测温依托拉曼散射物理效应。脉冲激光注入感温光缆，光纤内部产生瑞利散射与拉曼散射，拉曼散射分为斯托克斯光和反斯托克斯光，反斯托克斯光光强对温度变化高度敏感。DTS主机接收光纤返回散射光信号，对比两种散射光的光强比值解算出光纤沿线各个点位温度；结合光信号往返传播时间，计算温度异常对应的空间位置，同步获取温度数值和隐患位置信息。

整套系统硬件由DTS测温主机、感温光缆、声光报警单元、显示模块、通讯接口模块组成。感温光缆敷设在储罐罐壁、球壳、浮顶密封区、工艺管线上，储罐现场无供电单元；测温主机部署于罐区控制室内，完成光信号解调、温度运算、数据存储、报警逻辑判断。系统通过以太网、RS485输出标准协议，对接石化DCS控制系统、罐区消防报警主机、智慧运维平台。

系统采用双重报警机制：固定温度阈值报警，温度超过设定限值触发告警；温升速率报警，监测单位时间温度上升幅度，捕捉泄漏、摩擦过热带来快速温度变化。设置预警、告警、火警多级预警，具备米级定位精度，可以精准定位隐患所属储罐以及具体罐区位置。

3 油气能源储罐典型应用场景分析

3.1 立式浮顶储罐监测

原油、成品油立式浮顶储罐，浮顶密封圈是事故高发部位。将感温光缆沿罐壁以及浮顶密封区域敷设，监测密封圈摩擦发热、罐壁局部过热，识别密封失效、介质泄漏的温度特征，提前预警浮顶罐重大安全风险。光缆做好随动防护，适应浮顶上下升降工况。

3.2 球形压力储罐监测

LNG球罐、甲醇球罐、氢气压力球罐，壳体球面面积大，泄漏隐患可出现在球面任意位置。感温光缆沿球面分层环绕布设，实现球壳全域温度监测，识别壳体泄漏、局部过热异常，保障压力球罐储存安全。

3.3 低温能源储罐监测

液氮储罐、LNG低温储罐，重点监测罐体、保冷层、管路温度变化，识别保冷失效、管路异常温升，保障低温介质储存工况稳定。

3.4 储罐工艺管线与伴热回路监测

储罐配套工艺管线、法兰、伴热系统是故障多发位置。光缆沿管线外壁敷设，监测伴热系统故障超温、法兰泄漏带来的温度变化，消除管线系统安全隐患。

3.5 大型罐群集中监测

石化库区由多台不同类型储罐组成罐群，单台DTS主机接入长距离光缆，实现多座储罐统一在线监测，在中控室完成全部罐区温度集中管理

4 工程实施关键要点

储罐外壁光缆采用耐腐蚀专用夹具、钢带固定安装，杜绝焊接损伤罐体；浮顶罐的活动光缆预留伸缩余量，做好耐磨防护，满足浮顶上下往复升降；球罐按照球面经纬向分区排布光缆；全部光纤熔接接头放置防爆接线盒内，做防腐、密封处理。

报警参数不能直接套用通用数值，结合当地昼夜温差、季节变化、介质特性、伴热工作温度进行现场整定，区分环境温度波动和故障异常温升，同时配置温度阈值与温升速率双重判据，降低误报、漏报。

系统调试完毕，完成与石化DCS控制系统、罐区消防平台对接，报警信号上传中控监控中心。后期建立季度巡检机制，检查光缆有无磕碰、老化、脱落，保障系统长期稳定运行。

5 市场推广方向

目标客户：石化炼化企业、LNG接收站、储氢基地、甲醇仓储库区、油库、化工EPC总包单位、石化设计院、消防系统集成商、能源储备基地。

推广渠道：石油化工行业展会、化工安全交流会、新建储罐项目配套、存量储罐安全技改、罐区智能化升级改造项目。

价值输出：将储罐安全预警关口前移，提前识别罐壁、浮顶密封、球壳、管线法兰过热与泄漏温度特征，降低油气储罐火灾爆炸重大事故风险；解决大型储罐传统点式测温监测盲区痛点，减少人工巡检压力，助力油气储罐库区满足石化安全规范升级要求。

总结

油气能源储罐储存大量易燃易爆高危介质，一旦发生事故后果极其严重。传统点式温度传感器、气体及火焰探测器存在监测盲区、事后报警等短板。分布式光纤测温DTS系统凭借现场本质防爆安全、长距离罐群覆盖、连续分布式测温的技术优势，可以捕捉储罐及管线早期温度异常，实现隐患超前预警。随着国内石化罐区安全标准不断提高，分布式光纤测温技术在油气能源储罐行业具备广阔的市场应用前景。

论文结尾接续

4.5 后期运维管理

系统投运后建立定期巡检维护机制，检查储罐外壁光缆固定状态，防止外力磕碰、风沙腐蚀造成光缆损伤；定期比对现场工况与系统测温数据，校验报警逻辑有效性，保障整套监测系统长期可靠运行。

##5 技术局限性与优化方向

分布式光纤测温系统存在一定局限：感温光缆一旦断裂，断点之后区域丧失监测能力，储罐现场施工与运维阶段必须做好光缆抗机械损伤防护；光纤测温采集罐体外壁温度，罐内介质内部温度无法直接获取，需结合工艺参数做算法推演。工程应用中可配套可燃气体探测、视频监控，构建多参量联合预警体系，进一步提升罐区风险综合研判能力。

6 结论

油气能源储罐作为石化行业核心高危设施，浮顶密封、罐壁、球壳、工艺法兰等处隐患隐蔽，事故破坏性强。传统点式测温、气体火焰探测难以实现早期过热预警。分布式光纤测温DTS具备无源防爆、抗盐雾腐蚀、长距离分布式测温优势，可以在明火、大规模泄漏出现之前捕捉储罐局部温度异常，把安全防护从事后处置推进至隐患早期预警阶段，有效提升油气储罐本质安全水平，在石化罐区智能化安全改造领域拥有良好推广价值。

参考文献

[1] GB 50160‑2018 石油化工企业设计防火标准

[2] GB/T 35241‑2017 分布式光纤测温系统技术要求

油气能源储罐光纤监测｜全套关键词

核心产品词

分布式光纤测温、DTS系统、感温光缆、线型光纤感温火灾探测器、光纤测温主机

行业场景词

油气能源储罐、浮顶储罐、球形储罐、LNG储罐、储氢罐、甲醇储罐、石化罐区、油库、低温储罐、储罐浮顶密封圈、储罐工艺管线

故障隐患词

储罐泄漏、浮顶密封过热、罐壁局部超温、伴热系统故障、介质泄漏、罐区火灾爆炸风险

技术特性词

拉曼散射、无源传感、本质防爆、抗盐雾腐蚀、长距离罐群监测、米级定位、温升速率报警、户外恶劣环境适配

功能应用词

储罐早期安全预警、罐区分布式测温、浮顶罐温度监测、球壳全域测温、对接DCS系统

营销长尾词

石化罐区光纤测温技改、LNG储罐安全监测改造、储氢基地分布式光纤监测、浮顶罐隐患预警系统