CN216556536U - 一种基于分布式光纤的低温软管泄漏监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于天然气传输技术领域，涉及一种基于分布式光纤的低温软管泄漏监测系统，包括：若干分布式光纤、光纤测温主机和紧急脱离单元；各分布式光纤呈螺旋型敷设在低温软管的保冷层上，各分布式光纤的始端和末端均与光纤测温主机连接，光纤测温主机连接紧急脱离单元，当检测到低温软管泄漏时启动紧急脱离单元关断低温软管的液化天然气传输。其能够对输运天然气的低温软管中液化天然气泄漏情况进行全面有效的在线监测，提高低温软管液化天然气泄漏监测的准确性和及时性，同时有效降低误报率，使监测结果更加可靠。

Description

一种基于分布式光纤的低温软管泄漏监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于分布式光纤的低温软管泄漏监测系统，属于天然气传输技术领域，特别涉及天然气传输的低温软管泄漏监测领域。

背景技术

浮式液化天然气生产储卸装置(LNG Floating Production Storage andoffloading Unit,FLNG)是一种用于海上天然气田开发的浮式生产装置，通过系泊系统定位于海上，具有开采、处理、液化、储存和装卸天然气的功能，并通过与液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)船搭配使用，实现海上天然气田的开采和天然气运输。

针对我国南海恶劣海况条件，现有系泊技术难以有效解决FLNG浮式平台与运输船载体间的差异化运动问题，需要采用特殊设计的低温卸料系统，以满足低温和晃动工况的严苛要求。低温软管输送系统在重量、柔韧性、耐腐蚀性、隔热性等方面综合优势明显，FLNG外输作业时，行之有效的方式是采用串靠系泊，通过系泊缆与LNG运输船连接，并使用低温软管连接FLNG与LNG运输船进行卸料，将FLNG存储的LNG传输至运输船，因此要求低温软管能够承受超低温工况的同时，还需要克服FLNG与LNG运输船之间相对运动的影响。

由于低温软管处于海边苛刻的摇晃工况，并且在使用结束后需要盘卷在船头或码头，加上低温软管中流动着超低温的流动介质，故低温软管很有可能会发生泄漏，一旦低温软管泄漏，会对周边海域的安全产生威胁，LNG的泄漏也会造成经济损失。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种基于分布式光纤的低温软管泄漏监测系统，其能够对输运天然气的低温软管中天然气泄漏情况进行全面有效的在线监测。

为实现上述目的，本实用新型提出了以下技术方案：一种基于分布式光纤的低温软管泄漏监测系统，包括：若干分布式光纤、光纤测温主机和紧急脱离单元；各分布式光纤呈螺旋型敷设在低温软管的保冷层上，各分布式光纤的始端和末端均与光纤测温主机连接，光纤测温主机连接紧急脱离单元，当检测到低温软管泄漏时启动紧急脱离单元关断低温软管的天然气传输。

进一步，呈螺旋型敷设的分布式光纤的缠绕角度为45°，且相邻两根光纤的波峰及波谷的相位均相差180°。

进一步，分布式光纤的结构包括：设置在最内部不锈钢软管、在不锈钢软管外敷设的不锈钢编制网和在不锈钢编制网外敷设的聚四氟乙烯。

进一步，分布式光纤的直径小于5毫米。

进一步，光纤测温主机包括激光源、光脉冲调制器、光路耦合器、分光器、光滤波器、APD光电转换和放大器、数据采集与处理模块、计算机处理单元和同步控制器；激光源发出的激光，通过光脉冲调制器调制后，照射到光路耦合器上，光路耦合器连接分布式光纤，激光经分布式光纤后，由分光器接收，分光器用于对激光进行分光，经过分光的光信号通过光滤波器滤除背景信号，再经APD光电转换和放大器转化为电信号，并放大，计算机处理单元对电信号进行采集和处理，生成处理结果，同步控制器根据处理结果生成控制指令。

进一步，光纤测温主机包括TCP/IP通信接口、RS485通信接口和USB接口，TCP/IP通信接口连接与显示屏上位机相连接，RS485通信接口连接总控制系统。

进一步，计算机处理单元中设置由绝对低温温度报警模块、温降速率报警模块、防误报警模块以及空间和时间报警模块；绝对低温温度报警模块中预设有低温温度报警阈值，当各监测点的最终温度测量值低于低温温度报警阈值时，根据该测量点的位置产生报警信号，并将其发送至空间和时间报警校验模块，温降速率报警模块中预设温度速率阈值，当各监测点的温度速率大于温降速率阈值时，根据监测点的位置产生报警信号，并将其发送至空间和时间报警校验模块；空间和时间报警模块用于对接收到的报警信号进行空间和时间校验；防误报警模块用于检测报警时间是否满足预设报警时间阈值，若满足预设报警时间阈值，则将报警信号发送到显示屏上位机进行显示。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本实用新型中将分布式光纤敷设在低温软管的保冷层，由于保冷层不是低温软管的最外层，所以当光纤监测到低温软管泄漏时，天然气并没有实际泄漏到管外，提高了液化天然气输运过程的安全性。

2、本实用新型采用分布式光纤可以同时对多个温度点进行测量，能够有效降低单点信息控制成本，且分布式光纤的选型考虑的抵抗海水腐蚀的要求，可以提高光纤寿命，降低维修成本。

3、本实用新型中通过防误报警模块，能够正确的对报警点的位置进行确定，保证了报警信号的正确性。

附图说明

图1是本实用新型一实施例中低温软管的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例中低温软管泄漏监测系统的结构示意图；

图3是本实用新型一实施例中光纤测温主机的结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方向，通过具体实施例对本实用新型进行详细的描绘。然而应当理解，具体实施方式的提供仅为了更好地理解本实用新型，它们不应该理解成对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，需要理解的是，所用到的术语仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实用新型中的低温软管结构如图1所述。低温软管最内层为波纹管1，波纹管1的外层设置座床层2，座床层2的外层设置轴向增强层3，轴向增强层3的外层设置保冷层4，保冷层4的外层设置中间防水层5，中间防水层5的外层设置第二层的保冷层4，第二层的保冷层4的外层设置外部防水层6(共五层保冷层)，用于检测的温度的分布式光纤7呈螺旋状缠绕在第三层保冷层4上。

本实用新型提供了一种基于分布式光纤7的低温软管泄漏监测系统，其通过在天然气低温软管的保冷层4上敷设分布式光纤7，实现对低温软管的保冷层4温度进行多点监控，由于分布式光纤7与保冷层4充分的直接接触，在低温软管未发生泄漏时，其温度能客观的反映低温软管实时的保冷效果，一旦液化天然气发生泄漏，保冷层4的温度将显著降低，通过温度的监测进而判断低温软管是否发生泄漏。若低温软管发生泄漏，通过紧急脱离单元关断低温软管的液化天然气传输，从而避免事故风险和经济损失的发生。下面通过两个实施例，结合附图2、3对本实用新型的技术方案进行详细说明。

本实施例公开了一种基于分布式光纤7的低温软管泄漏监测系统，如图2所示，包括：若干分布式光纤7、光纤测温主机和紧急脱离单元；

各分布式光纤7呈螺旋型敷设在低温软管的第三层保冷层4上。光纤优选为两根，且螺旋型敷设时，缠绕角度为45°，且相邻两根光纤的波峰及波谷的相位均相差180°。两根分布式光纤7的始端分别与光纤测温主机的两个通道连接，光纤测温主机为分布式光纤7提供输入光源，并对分布式光纤7输出的背向散射信号进行解调，提取分布式光纤7上各监测点的温度值，光纤测温主机连接紧急脱离单元，当检测到低温软管泄漏时启动紧急脱离单元关断低温软管的天然气传输。光纤测温主机包括TCP/IP通信接口、RS485通信接口和USB接口，TCP/IP通信接口连接与显示屏上位机相连接，RS485通信接口连接总控制系统。

分布式光纤7的结构包括：设置在最内部不锈钢软管、在不锈钢软管外敷设的不锈钢编制网和在不锈钢编制网外敷设的聚四氟乙烯。分布式光纤7的直径小于5毫米。分布式光纤7应能够耐受-160℃的低温工况。

如图3所示，光纤测温主机包括激光源、光脉冲调制器、光路耦合器、分光器、光滤波器、APD光电转换和放大器、数据采集与处理模块、计算机处理单元和同步控制器；激光源发出的激光，通过光脉冲调制器调制后，照射到光路耦合器上，光路耦合器连接分布式光纤7，激光经分布式光纤7后，由分光器接收，分光器用于对激光进行分光，经过分光的光信号通过光滤波器滤除背景信号，再经APD光电转换和放大器转化为电信号，并放大，计算机处理单元对电信号进行采集和处理，生成处理结果，同步控制器根据处理结果生成控制指令。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求保护范围之内。上述内容仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于分布式光纤的低温软管泄漏监测系统，其特征在于，包括：若干分布式光纤、光纤测温主机和紧急脱离单元；

各所述分布式光纤呈螺旋型敷设在所述低温软管的保冷层上，各所述分布式光纤的始端和末端均与所述光纤测温主机连接，所述光纤测温主机连接紧急脱离单元，当检测到低温软管泄漏时启动所述紧急脱离单元关断所述低温软管的天然气传输。

2.如权利要求1所述的基于分布式光纤的低温软管泄漏监测系统，其特征在于，呈螺旋型敷设的所述分布式光纤的缠绕角度为45°，且相邻两根光纤的波峰及波谷的相位均相差180°。

3.如权利要求1所述的基于分布式光纤的低温软管泄漏监测系统，其特征在于，所述分布式光纤的结构包括：设置在最内部不锈钢软管、在所述不锈钢软管外敷设的不锈钢编制网和在所述不锈钢编制网外敷设的聚四氟乙烯。

4.如权利要求3所述的基于分布式光纤的低温软管泄漏监测系统，其特征在于，所述分布式光纤的直径小于5毫米。

5.如权利要求1所述的基于分布式光纤的低温软管泄漏监测系统，其特征在于，所述光纤测温主机包括激光源、光脉冲调制器、光路耦合器、分光器、光滤波器、APD光电转换和放大器、数据采集与处理模块、计算机处理单元和同步控制器；

所述激光源发出的激光，通过所述光脉冲调制器调制后，照射到所述光路耦合器上，所述光路耦合器连接所述分布式光纤，所述激光经所述分布式光纤后，由所述分光器接收，分光器用于对所述激光进行分光，经过分光的光信号通过光滤波器滤除背景信号，再经所述APD光电转换和放大器转化为电信号，并放大，所述计算机处理单元对所述电信号进行采集和处理，生成处理结果，所述同步控制器根据所述处理结果生成控制指令。

6.如权利要求5所述的基于分布式光纤的低温软管泄漏监测系统，其特征在于，所述光纤测温主机包括TCP/IP通信接口、RS485通信接口和USB接口，所述TCP/IP通信接口连接与显示屏上位机相连接，所述RS485通信接口连接总控制系统。

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