حلول مراقبة درجة الحرارة باستخدام الألياف الضوئية لقياس نقاط الحرارة المرتفعة في اللف المباشر

تستخدم تقنية مراقبة درجة الحرارة بالألياف الضوئية مستشعرًا ضوئيًا فلوريًا يُوضع مباشرةً عند نقطة الحرارة لقياس درجة الحرارة في الوقت الفعلي، حيث يتم تحويل انحسار الفلورة الضوئية إلى قراءة دقيقة لدرجة الحرارة.

تتميز مستشعرات الألياف الضوئية بكونها عازلة كهربائيًا تمامًا، مما يمنحها مناعة تامة ضد التداخل الكهرومغناطيسي ويسمح بتركيبها بأمان مباشرةً داخل المعدات عالية الجهد المزودة بالتيار الكهربائي، حيث يتعذر استخدام المستشعرات الكهربائية.

يتم تركيب طرف المستشعر مباشرةً في الموقع المتوقع لظهور نقطة الحرارة، مثل موصل اللف، بدلاً من نقطة غير مباشرة مثل سطح الخزان.

مستشعر درجة الحرارة الذي يعمل بالألياف الضوئية هو المجس المثبت في نقطة الحرارة المرتفعة، في حين أن نظام القياس هو جهاز إزالة التضمين/الجهاز المضيف الذي يقرأ قراءات المستشعر ويُخرج بيانات قابلة للاستخدام.

تعكس درجة حرارة الزيت في الجزء العلوي الحالة المتوسطة للزيت في الخزان، في حين أن درجة حرارة «النقطة الساخنة» هي أعلى درجة حرارة فعلية داخل الملف، والتي غالبًا ما تكون أعلى بكثير.

نعم — توفر هذه الطريقة دقة قياس عالية، تتراوح عادةً بين ±1 درجة مئوية، عبر نطاق تشغيل يمتد تقريبًا من -40 درجة مئوية إلى +200 درجة مئوية، وهي دقة كافية لتتبع سلوك النقاط الساخنة في اللفات بشكل مباشر.

لا. لا يتأثر عنصر الاستشعار الفلوري بمرور الوقت أو الاستخدام، لذا فهو لا يحتاج إلى إعادة المعايرة الدورية التي تحتاجها عادةً مستشعرات درجة الحرارة الكهربائية.

نعم — وبما أن طرف الاستشعار لا يحتوي على أي مكونات إلكترونية نشطة، فقد صُمم المسبار ليعمل لمدة تزيد عن 20 عامًا، وهو ما يتوافق مع العمر التشغيلي للمحول نفسه.

نعم. لا تحمل الألياف العازلة تمامًا أي جهد كهربائي، لذا يمكن تركيبها مباشرةً على اللفات التي تمر بها التيار الكهربائي دون التسبب في صدمة كهربائية أو خطر اندلاع شرارة قوسية.

ونظرًا لأن الإشارة تنتقل بصريًّا وليس كهربائيًّا، فإن أجهزة الاستشعار التي تعمل بالألياف الضوئية لا تتأثر بالمجالات الكهرومغناطيسية القوية الموجودة داخل المعدات عالية الجهد التي تعمل بالكهرباء.

نعم. يقوم نظام القياس بإخراج البيانات عبر RS485/Modbus للتكامل مع نظام SCADA أو منصات مراقبة الحالة المركزية.

نعم. تعتمد المحولات الجافة عادةً على مراقبة درجة حرارة اللفات باستخدام الألياف الضوئية كمؤشر رئيسي لحالتها، نظرًا لأنها لا تستخدم الزيت في المراقبة القائمة على غازات الغلاف الجوي (DGA).

نعم. نظرًا لأن القراءة تتابع النقطة الساخنة الفعلية بدلاً من تقديرها، يمكن ضبط عتبات الإنذار بحيث تنبه إلى ارتفاع درجة الحرارة قبل أن يتلف العازل بفترة طويلة.

هاتان الطريقتان متكاملتان وليستا قابلتين للتبادل — فالمراقبة عبر الألياف الضوئية توفر اتجاهاً لدرجة الحرارة في الوقت الفعلي، بينما يكتشف تحليل الغازات المنبعثة (DGA) الغازات الناتجة عن انهيار العزل بمرور الوقت.

لا. فالمسبار والألياف مصنوعان من مواد عازلة مصممة لتحمل نفس الزيت العازل والضغوط الكهربائية التي يتحملها عازل اللفات المحيطة.

نعم. ينطبق مبدأ الاستشعار العازل نفسه على حجرات GIS وغيرها من المجموعات المغلقة ذات الجهد العالي التي يتعذر فيها استخدام أجهزة الاستشعار الكهربائية.

تتوفر القراءات كقيمة معروضة محليًّا، أو كإشارة إنذار يتم تشغيلها عبر مرحل، أو كبيانات رقمية عبر واجهة RS485/Modbus تُرسل إلى نظام SCADA أو منصة مراقبة.

نعم. يقدم كل مسبار قراءة مستقلة خاصة به، مما يتيح مقارنة الفروق في درجات الحرارة بين مراحل أو نقاط اللف مباشرةً.

من خلال رصد درجة الحرارة الفعلية في المناطق الساخنة، يمكن للمشغلين اتخاذ قرارات التحميل والتبريد بناءً على الضغط الفعلي على العزل بدلاً من الاعتماد على تقدير متحفظ، مما يقلل من الشيخوخة الحرارية غير الضرورية.

تقتصر الصيانة بشكل أساسي على الفحص البصري الدوري للوصلات الخارجية وفحوصات أداء جهاز إزالة التضمين، نظرًا لأن مسبار الاستشعار نفسه لا يحتوي على أجزاء متحركة أو مكونات إلكترونية نشطة.