光纤传感预警工业罐体爆炸风险

一.概述

工业罐体在存储易燃易爆介质时，长期受内外压差、腐蚀及温度波动影响，易引发结构失效甚至爆炸。武汉市瑞利光测科技有限公司研发的FGI系列高速光纤光栅解调系统，结合多通道分布式传感网络与智能算法，可实时监测罐体应变、温度及压力变化，精准预警潜在风险，成为工业安全的"数字哨兵"。其高密度传感器布局与kHz级动态响应能力，为罐体健康管理提供了全维度解决方案。

二.原理简介

光纤布拉格光栅（FBG）通过刻写在光纤上的周期性折射率条纹感知外界物理量变化。当罐体发生形变或温度波动时，光栅周期改变，反射光中心波长随之偏移。瑞利光测的FGI系统采用可调谐滤波器与多通道并行解调技术，可同步处理数十至数百个测点的波长信号，实现微应变（1με）与0.1℃级温度分辨率的精准测量。

三.监测参数与关键技术

1.多通道应变分布式监测

在罐体表面布设FBG阵列，形成密集传感网络。例如，FGI系统支持64通道同步采集，每通道可接入20个光栅，覆盖罐体焊缝、支撑结构等关键部位。通过波长偏移量重构罐体应力分布，识别局部屈曲或腐蚀减薄区域，定位精度达毫米级。

来源《光纤传感技术在原油储罐安全监测中的应用》

2.温度-压力双模解耦

罐内介质温度与压力变化常耦合作用，FGI系统采用双参量解耦算法：一组FBG测量机械应变，另一组封装于惰性材料中仅感知温度，通过实时补偿消除热膨胀干扰。实验表明，该系统在10MPa压力波动下仍可保持±0.5%的测量精度。

来源《大型原油储罐罐壁变形应变监测试验研究》

3.高速动态压力监测

针对瞬态压力冲击（如泄压阀启闭），FGI集成400kHz高速解调模块，可捕捉微秒级压力波动。例如，结合逆有限元算法，系统能实时反演罐内压力场，预警液锤效应或气相爆炸风险，响应速度较传统压电传感器提升10倍。

四.总结与展望

FBG技术通过"感知-解调-预警"闭环，为工业罐体构筑了主动防御体系。瑞利光测的FGI系统凭借多通道、高动态特性，已在石化储罐、LNG槽车等场景成功应用。未来，随着飞秒激光刻写技术提升传感器密度，以及边缘计算与数字孪生技术的融合，FBG系统将实现从"实时监测"到"寿命预测"的跨越。例如，FGI系统未来或可结合材料疲劳模型，预测罐体剩余寿命，推动工业安全进入智能化时代。