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高性能分布式光纤监测领域的世界领导者Omnisens

时间:2019-8-8    来源:    查看次数:988

关于Omnisens

OmnisensSA总部位于瑞士,在1999年由世界级顶尖高等学府瑞士(洛桑)联邦理工学院(EPFL)分拆而来,通过各地的分公司、全球的系统集成合作伙伴、专业的应用、安装调试和客户服务团队,在全球开展业务。作为长距离光纤传感领域的领导者,Omnisens为石油、天然气、电力和土木工程设施等关键领域的客户提供实时有效的资产完整性监测解决方案。

OmnisensSA已在全球完成了近百个监测项目,所保护的资产总额已超过2500亿美元,帮助管理者保护关键资产,避免检测延误导致事件升级,维护人员、资产及企业的声誉。

 

高性能分布式光纤监测领域的世界领导者

 

Omnisens

广泛的应用实例:

 

油气管道

电力电缆

 

桥梁隧道

 

公路轨道

水文水利

岩土边坡

 Vision Dual 分布式光纤双模式解调仪

 

Omnisens光纤传感产品的设置功能非常灵活,可快速准确地完成应变和温度测量。Vision Dual测量系统还能很好地适应各种测试和测量需求,本次产品最最大的亮点


BOTDA和BOTDR双模式

 

而它的标准测量距离为60km,您也可以选择为10km、20km、40km、80km。

Omnisens特点

l  高空间分辨率

l  超长的测量距离

l  超高的光学损耗预算

l  BOTDA/BOTDR双模式


参数

 

 

Vision Dynamic 分布式光纤动态解调仪

 

Vision Dynamic属于Omnisens DITEST(分布式温度和应变)产品系列,可以使用单个解调仪来进行长距离的分布式温度/应变的测量。由于采用了专有的测量技术,它在精度、可靠性、稳定性和长期测量方面都具有很高的性能。高空间分辨率(在整个感应距离内保持恒定)、长距离及快速采集是Vision Dynamic 解调仪的关键特性。

Vision Dynamic的特点

高空间分辨率

高光学损耗预算

多通道

测量时间短,最低2s  

产品参数

 

 

 Ominisens DIVA 分布式光纤振动解调仪

 

 

DIVA解调仪是一套用于连续分布式的振动和声学监测的系统,监测距离可达50公里,用于实时监测定位分类整条传感光缆上由于振动所引起的物理活动(如第三方干扰)。DIVA稳定的监测和分类模块用于提供最佳的测量精度,报警可靠性和系统的稳定性。

 特点

>独有的Mach-Zehnder干涉技术

 >频率带宽范围大

 >事件识别与报警

>自动实时监测

 

 

 

 

分布式光纤传感光缆

应变传感光缆V0

轻柔,中心带有金属管的微型铠装应变传感光缆,钢丝铠装的HDPE外护套,单根光纤,应变范围可达1%

1)HDPE外护套

2)特级SS316L钢铠装

3)SS316钢管保护、密封

4)特殊的应变传感单模光纤

 

应用范围广泛

>土体移动、地层监测

>管道监测

>结构监测

>可直埋于土壤、混凝土之中

>恶劣环境、海底、户外

 

丨温度传感光缆85℃

> 小型铠装温度传感光缆、不锈钢松套管、不锈钢强力构件、热响应快、最多可容纳8根光纤

>

1)PA外护套

2)316L不锈钢丝

3)316L不锈钢松套管

4)弯曲不敏感光纤

应用范围

温度监测

恶劣环境、户外

> 在管道中,直接在地下或附着在结构上

用于传感的连接和通信光缆

温度补偿光缆



丨声学传感光缆AC1

小型声学传感光缆、带不锈钢中心金属管、一根光纤、金属管作为强力构件、声学响应良好

1)PA外护套

2)316 L不锈钢金属套管

3)内部联锁系统

4)多层声耦合层

5)弯曲不敏感光纤

 

~应用范围~

>声学监测

>恶劣环境、户外

>直接敷设在与结构或管道相接触的地面上


 

 

传感光缆附件

光缆终端

 

 

安装敷设辅助工具

 

 

 

安装敷设支架

 

 

案例

研究

 

应变光缆对比试验

分布式光纤技术在长输管道的主要应用有泄漏监测、地质灾害监测和TPI监测,在地质灾害监测方面,需使用专用的应变监测光缆,因此,我们公司专门对某款国产应变监测光缆与进口应变监测光缆设计试验,用以测试国产应变光缆在土体里对于应变的感知能力。

试验现场

 

试验结果

 

管道变形及在位状态研究

分布式光纤技术可以用于长输管道的地质灾害监测,相比于地层移动伴随的巨大外部应力,管道变形时在管体上产生的应力则小得多,能够有效监测的范围尚不确定,本次试验通过对3PE管道在位状态监测,获得了其发生变形/位移时的应力强度分布,与分布式光纤建立量化关联指标;量化了不同结构在结构应变监测场景中的灵敏度系数;获得了管道发生变形/位移的方向与不同位置的光缆频率增减的对应关系;认知了分布式光纤监测技术应用到长输管道以外的其他结构健康监测的设计思路,同时应用分布式光纤技术进行应力测量时,针对不同的项目场景和被测对象,需要确定符合实际要求的监测光缆,以达到最佳监测灵敏度。

 

管道应变力变化结果

 

12点钟方向

8点钟方向

10点钟方向

 

港枣线光缆对比与岩土沉降监测

港枣线成品油管道在曲阜穿越星村煤矿总长度9.306km,采空区域管道约1.5km,管道直径与壁厚为219.1mm*5.6mm,材质为L290的ERW钢管,管道埋深1.4m-1.6m。

由于该段管道应力超标,在2018年7月28日至2018年8月6日期间,进行了开挖抢险工作,借此开挖机会,我司已配合中石油管道科技中心自动化所在该段进行了300m光纤试验研究,用两种类型的光缆进行对比试验,同时对该地区进行土体沉降的监测。

 

 

 

 

 

现场施工

 

俄罗斯天然气管道监测——最长距离

从库页岛到海参崴长达1822km(1132英里)的天然气管道运输系统2011年开始建设,预计到2020年每年将输送300亿立方米(1.1万亿立方英尺)的天然气。管线穿越偏远地区的不稳定的地形,设计和安装面临着相当大的挑战,包括:

 

 

▶  94Km高地震活动区域

▶  32个活跃的构造断层(ATF)

▶  沼泽和易淹地区

▶  侵蚀、沟渠地区

▶  河谷与交叉口

在2013到2014年间,俄罗斯天然气股份公司(Gazprom)对安装的Omnisens监测系统进行评估验证。该系统凭借其优秀的测量精度、空间分辨率和采集速度,得到了用户的高度认可。

 

跨安第斯山脉的管道监测——最高海拔

由P L N G运营的3 4 ' '高压天然气管道连同秘鲁天然气管道运输公司(TGP) 的管道,延伸至408km(250英里) 外的海岸, 管道沿途海拔高度近5000m(16000英寸)。三个方面的因素使得这条线路对于管道安装和运行来说非常有挑战性。首先,地质地貌(该地区山体滑坡和侵蚀造成超过50%的管道事故),区域坡度近45°,需要有效的措施来限制侵蚀和水径流。其次是气候,炎热干燥期和强降雨期交替,易造成水土流失和山体滑坡。最后,在某些区域,管线周围水位的变化也是一个持续的威胁。

Omnisens系统满足了实时监测秘鲁安第斯山脉附近的天然气管道项目的要求。 它能够监测早期的土体运动和随着时间演变的分布式情况,以及持续可靠地远程监测60km管线的水位变化。

 

 

柏林盐水管道泄漏监测——世界首例

为了在柏林东北部 Rüdersdorf 地区提供天然气储存, 采用高压热水喷射形成了四个地下盐穴。由此产生的盐水(含盐量300kg/m3)被埋地管道输送到一个55km外的处理点。盐水具有高度的腐蚀性,一旦泄露即会引发污染,尤其是小的泄露事件易被忽视, 直到引发可见迹象( 如植被死亡)或者物理迹象(流量损失)时才容易被发现。

这就需要一套能够实时连续地监测管道的系统,并监测管道附近的小温度异常,这可能意味着发生了泄露。系统设置的性能标准是以10°C精度在10min内检测55km的管道路线,能够检测出0.5L/min的泄漏情况。

该管道于2003年1月投入使用,7月监测到了首次泄漏(由管道附近的挖掘工作造成)。泄漏的发展及其对温度分布的影响如上图。由于泄漏引起的局部温度上升为8°C,警报立即自动触发,盐水被停止输送。

Omnisens DITEST监测小泄漏的能力避免了这条管道对周围环境进一步的破坏。该系统能够提供连续、在线、可靠的管道泄漏监测,无监测死区和误报,是管道完整性管理方案的理想选择。

 

英国Gabbard风电场输出电缆温度监测

 

Greater Gabbard 海上风电场(GGOWL)建于距离英国东南海岸23km 的浅水沙滩上,能够发电500MW,发电量17.5 亿千瓦时,足以为超过50 万户家庭提供电力。该项目是RWEnpower 可再生能源与苏格兰和南方能源各持股50%的合资企业。三根132K(800mm²)埋地式高压交流输出电缆,每根长45 km(由Pr ysmian Cables and Systems公司供应),将电能传输至岸上Sizewell 附近现有的400KV 线路相邻的变电站。

海底电缆所面临的许多挑战都是项目设计时需要考虑的因素,但环境带来了很多自然和人为的风险,其中包括:海底冲刷活动、潮汐、落物、拖锚、渔业等。

输出电缆设计用于处理Greater Gabbard 500MW的负载。如果一条电缆出现故障,电能可以重新分配到其他电缆,了解不同负载下电缆的温度有助于操作员计算可以安全地切换多少电量以及多长时间。

 

Gotaalvbron大桥完整性监测

 

 

Gotaalvbron是三条连接约塔河两岸的通信线路之一, 是哥德堡城市( 瑞典) 的重要桥梁。该桥长超过1000m,由50多根混凝土板浇柱子支撑的九根连续钢梁承载。在维修工作中,发现了钢梁的数处裂缝,其中突出的是在柱子上方有严重的负弯矩存在。这些裂缝是由于大桥长期服役,钢结构产生疲劳损耗及钢材质量一般引起的。由于裂缝可能发生在任何位置或任何钢梁,所以监测系统应该覆盖桥梁全长度范围,因此桥梁当局选择了基于受激布里渊散射原理的Omnisens DITEST分布式光纤监测系统。

 

事件定位是在桥梁坐标系上进行的,它会指示在哪根钢梁上发生了事件(总共有5根钢梁),以及指示出事件所处的跨段和具体位置(总共55个跨段,每段约20米)。这种定位方式对于桥梁维修团队来说非常有效且直观。Omnisens开发了数据处理、裂纹检测、短期和长期应变分析专用软件。通过软件控制着DITEST解调单元(主机),当检测到裂纹、异常应变变化或系统故障时,系统将会以电子邮件、SMS和语音消息的形式向管理者发送警告,在管理者确认他们收到的消息后,按照既定程序进行操作和维修。这套系统通过了一系列的验证测试,证明了其优越的性能。

 

 

 

隧道监测

用于测量应变、伸长和运动的特种光纤是DITEST SMART profile。它由嵌入聚乙烯热塑性型材中的两根粘合光纤两根自由光纤组成。粘合光纤用于应变监测,而自由光纤用于温度测量及温度补偿。传感器可嵌入结构、混凝土中、安装在凹槽中或固定在表面上,以便完全适用于已建隧道。这种监测系统能够通过一根连续的传感光缆或多个拼接或连接在一起的光缆段来测量长距离的变形。其中一个优点是传感光缆还可以作为连接线,因此传感器占用的空间可以忽略不计,没有任何干扰。高速车辆(如火车或汽车)的运输不会影响系统的安装和最终的性能。此外,该系统可以与附加的分布式温度传感光缆集成, 用于泄漏和/或火灾监测。分布式传感器连接到DITEST解调仪,该单元可配备外部多路复用器,以便将连接的传感光缆数量扩展到60个。

可以使用专门的实时数据分析和可视化软件(DiView)自动生成警报,并在显示光缆路径的地图上显示其位置,监控输出(包括图表和摘要报告)也可以发送给第三方系统或相关工作人员。