分布式光纤测温系统(DTS)更适合井下温度实时监测相比热电偶技术
温度是科学技术和日常生活中的重要的物理量,它也普遍存在于生产中。温度检测在现代的工业生产中占据十分重要的地位。在一些特殊行业,如油田、矿厂、电厂等,不但要求能及时准确的传达实时温度,更对传感器的工作环境提出了更为严格的要求,如抗电磁干扰、本征绝缘、无静电等要求。
目前,温度传感器主要包括点式温度传感器和线型温度传感器。点式温度传感器,如热电阻温度传感器和热电偶温度传感器,技术非常成熟,测温精度高,价格也比较便宜,其中在油田中,使用较多的是热电偶温度传感器。
■ 热电偶
热电偶在油田中应用较为广泛,但是由于是电信号传输,在油井中,应用并不是特别安全,另外热电偶只能测量单点温度,不能测量井下分布式的温度。
■ 分布式光纤测温系统DTS
分布式光纤测温系统DTS为线型光纤感温探测器,是一种新型的分布式测温技术,具有本质安全防爆、抗强电磁干扰、电绝缘性好、测温精度高、重量轻体积小等优点,尤其适合油井温度监测应用。
分布式光纤测温系统DTS的原理主要依据是光时域反射(OTDR)原理以及光纤的后向拉曼散射光(Raman scattering)温度效应。当一个光脉冲从光纤的一端射人光纤时,这个光脉冲会沿着光纤向前传输,传输过程中因分子振动而产生散射,其中后向拉曼散射光的强度可以反映出散射点的温度;而利用散射光返回入射端的回波时间则可以确定位置信息。
对于分布式光纤测温系统DTS,属于连续分布式测量,没有测量盲区,目前可最长可实现10公里以上的探测距离;另外,光纤本身就是传感器,安装简单,维护工作量少,可靠性高。但是背向散射信号极其微弱,因此需要多次累加平均以提高信噪比,测量时间相对较长,典型测温精度±0.5℃。因此,分布式光纤测温系统DTS更适合井下温度实时监测。
以下是分布式光纤传感器与传统的热电偶感温探测器的技术对比:
参数指标 | 分布式光纤测温系统DTS | 感温热电偶 |
检测量类型 | 光强的变化 | 电阻变化 |
测量类型 | 连续分布式 | 点式测量 |
测量精度 | 高 | 中 |
响应时间 | 较短 | 短 |
异常温度设定 | 在监测范围内任意设定 | 固定 |
报警方式 | 定温差温混合 | 定温 |
监测距离 | 长 | 短 |
系统价格 | 适中 | 低 |
系统稳定性 | 可恢复式测温 | 不可恢复式测温 |
安全性 | 高(本质防燃防爆) | 低(非本质安全防爆) |
安装 | 简单 | 较简单 |
使用寿命 | 长 | 寿命较短 |