光ファイバ温度センサ DTSX200

DTSX200 は設置環境に柔軟に適応できるので、温度分布測定から得たデータを活用して、プラント設備監視、高温炉の健全性維持管理など、お客様の大切な設備/装置の故障や異常を未然に防ぐことや、稼働 / 操業の維持に貢献します。

システム構成例

上位システムは、CENTUM(統合生産制御システム)だけでなく、STARDOM(ネットワークベース生産システム)、FAST/TOOLS(SCADA)、FA-M3/e-RT3(PLC)、SMATRDAC+(Data Acquisition & Control)などシステム規模により最適な上位システムを選択いただけます。

DTSX200 光ファイバ温度センサ

DTSX200 光ファイバ温度センサ

* DTS : Distributed Temperature Sensor(光ファイバ温度センサ)

対象距離: ~6Km

詳細仕様は「Partner Portal会員サイト」よりご確認ください。
GS 39J06B45-01 「DTSXM 光ファイバ温度センサ ミドルレンジシステム」
GS 39J02B45-01 「DTSXM 光ファイバ温度センサ ミドルレンジシステム(ソフトウェア編)」

 

光スイッチモジュール

光スイッチモジュール

光スイッチとして、3種類揃えています。モジュールタイプを採用していますので、用途に合わせて適切な選択ができます。

  • DTOS2: 2チャネル光スイッチモジュール
  • DTOS4: 4チャネル光スイッチモジュール
  • DTOS16: 16チャネル光スイッチモジュール

 

アクセサリ

DTFB10 光ファイバボックス

DTFB10 光ファイバボックス

450mの光ファイバを内蔵しており、DTSX200の動作確認に使用します。

 

DTRK10 ラックマウントキット(光ファイバトレイ)

DTRK10 ラックマウントキット(光ファイバトレイ)

DTSX200、DTOSに接続される光ファイバを保持するトレイとして使用されます。

 

アプリケーションソフトウェア

DTSX200用 設定・結果表示ソフトウエア DTAP200

DTSX200では、多チャネルの多点温度測定データを処理する必要があります。
DTAP200は、DTSX200の設定や測定データの表示を簡単に実行するための専用アプリケーションソフトウェアです。DTSX200本体、光スイッチの設定、制御、測定結果の表示、温度変化の解析、アラーム設定、表示など多彩な機能を有しており、お客様の温度監視に有用な情報を提供いたします。


DTSX200用 データ変換用ソフトウエア DTAP200D

DTAP200Dは、オイル、ガス市場の標準フォーマットWITSMLフォーマットに測定データを変換するためのアプリケーションソフトウェアです。このソフトウェアを使用することにより、DTSX200からWITSMLフォーマットのデータを直接生成することができます。
WITSML: Well site Information Transfer Standard Markup Language.

詳細仕様につきましては、一般仕様書をご参照ください。

項目 仕様
距離 測定距離レンジ 1 ~ 6 km
サンプル分解能 10 cm ~ 1 m
空間分解能 1 m
温度 測定温度範囲 -200 ~ 800 °C(センサ用光ファイバに依存)
温度分解能
(測定時間:10分)
1 km 0.07°C, typical
3 km 0.15°C, typical
6 km 0.5°C, typical
(1 σ、サンプリング分解能1m、DTSX200にセンサ用光ファイバを接続した条件にて)
光コネクタ、光ファイバ E2000/APC, 50/125GI 光ファイバ
通信インタフェース Modbus Serial, Modbus/TCP
LAN 10 BASE-T または 100 BASE-T
一般仕様 動作温度範囲 -40 ~ 65°C
電源電圧 用途に合わせた電源が選択可能
消費電力 10 W(全温度範囲)
2 W(パワーセーブ時)
レーザ安全 IEC 60825-1 Class 1M,
FDA 21CFR Part 1040.10
アプリケーションノート
概要:

お客様の課題

人の「目」では拾いきれない大規模プラントのベルトコンベア火災リスクを低減

昨今、プラントの大規模な事故が続いています。ヒヤリ・ハット事例はありつつも、クリティカルな事故が起こらない限り、「うちの現場は強い」という自信のもと、監視は人頼みというケースも少なくありません。石炭やパルプチップなどを運搬する大規模プラントのベルトコンベアに関しても、定時パトロールによる点検が、主なセーフティネットとなっているところも見受けられます。

ただ、「人」には限界があります。スキルの差もあります。不確実性をはらむ要因が大きい人によるリスク管理。そこだけに事故発生による操業停止(Unplanned Outage)や、会社イメージ毀損の回避という、極めて重要なミッションを担わせているとしたら、いつ企業として再起不能な大事故が起こるとも限りません。

光ファイバ分布型温度センサDTSXによる「ベルトコンベア火災検知」のソリューションは、これらの企業の存続に関わる危機を大幅に低減することが可能です。

 

ソリューションとベネフィット

プラントの安全を24時間365日監視

ベルトコンベヤサイドに這わせた光ファイバのセンサから情報を収集し、24時間365日、ブランクエリアのない監視が可能です。
多くのベルトコンベヤを1台のDTSXとアプリケーションでカバーできるため、一般的なベルトコンベヤのラインなら、プラント全体を一元監視できます。
定時・定点パトロールのみの監視体制よりも格段にきめ細かなリスク回避が期待でき、人件費のコストダウンにもつながります。

1m 単位での異常箇所を特定し、被害を最小限に

万一事故が発生した場合、いかに早急に異常箇所を特定し、緊急対応ができるかによって、被害の大きさが変わってきます。
ベルトコンベヤ火災検知のアプリケーションは、1m単位で最短10秒ごとに温度を検知できるため、異常箇所の特定が容易です。
また横河電機のソリューションで、監視システムをカスタマイズすることにより、現場のニーズに沿ったわかりやすい管理画面やレポートをアウトプットすることも可能です。

ランニングコストを抑えながら、危機を回避

ベルトコンベヤに対するセンサの設置は、光ファイバのみで、それ以外の制御・電源系統のラインは必要ありません。
光ファイバのセンサはメンテナンスがほとんど必要ありません。
ランニングコストを大幅に抑えつつ、より高いリスク回避の効果を得ることができます。

 

ベルトコンベヤ

 

DTSXによる温度モニタリングの仕組み

ラマン散乱光の強さを利用して温度を測定

光ファイバケーブル中に照射された光は、後方にラマン散乱光 ~照射された光と異なる周波数を持つ光~ を発しながらケーブル内を進むことが知られています。DTSXは、このラマン散乱光の強さが、温度と相関があることを利用して、光ファイバケーブルが敷設されている箇所の温度を測定(*)します。

たとえば6kmの光ファイバケーブルで、6,000点の温度が測定可能

光の往復時間と光速とを計算することで、温度を1メートル毎に測定します。測定ポイントも、1メートル単位のピンポイントで特定することができます。

炉の鉄皮

(*) 1メートル毎の平均温度を測定

図3.後方ラマン散乱光
アプリケーションノート
概要:

お客様の課題

老朽化し監視不能な状態で放置されたケーブルの異常過熱、洞道の火災を探知

産業や経済の発展とともに、発電所やプラントは、巨大化、先進化が進んでいます。
しかし、その電力系インフラ周りのケーブル、洞道などは、施工当初のまま放置されているというケースが多く見受けられます。
極端な例では、洞道を設置したのが半世紀前の高度経済成長期で、ほとんど人が入ってメンテナンスすることがない、という施設もあります。

電力系インフラは、寸断されれば操業停止(Unplanned Outage)を免れません。長年の操業で老朽化が進むなか、リスク回避の処置を何も施していないとしたら、むしろ事故が起こるのを待っているようなものです。ひとたび操業停止となれば、生産ロスが発生するのはもちろんのこと、社会的な信用の失墜、会社イメージ毀損によるダメージは甚大です。リカバリーにも多くの資産を投入することとなり、企業としての成長を著しく損なうと考えます。

光ファイバ分布型温度センサDTSXによるケーブルの異常温度監視、洞道の火災検知のソリューションは、このようなクリティカルな電力系インフラの保全に力を発揮します。

 

ソリューションとベネフィット

人が入り込めないところでも、24時間365日監視

ケーブルトレイ上の電力線や、洞道内の高圧電力ケーブルなどの異常加熱を、光ファイバのセンサが検知。なかなか人の手が届かない位置や、狭くて人が入り込めないスペースでも、24時間365日、ブランクエリアのない監視が可能です。
1台のDTSXとアプリケーションで光ファイバセンサを最長50kmまで延ばせるため、発電所やプラント全体の一元監視も可能です。

1m 単位での異常箇所を特定し、被害を最小限に

同アプリケーションは、1m単位で最短10秒ごとに温度を検知できるため、異常箇所の特定が容易です。
万一の事故にも早急に対応でき、被害を最小限に抑えることが期待されます。
また横河電機のソリューションで、監視システムをカスタマイズし、現場のニーズに沿ったわかりやすい管理画面やレポートをアウトプットすることも可能です。
今まで見えなかった電力系インフラの状態を、可視化することもできます。

1度の設置で、半永久的に監視可能

ケーブルラックや洞道に設置するのは光ファイバのセンサのみで、それ以外の制御・電源系統のラインは不要です。
さらに光ファイバのセンサはメンテナンスがほとんど必要ありません。
日常的に入れない設備のリスク管理には、最適なアプリケーションと言えます。

ソリューションによるメリット

DTSXによる温度モニタリングの仕組み

ラマン散乱光の強さを利用して温度を測定

光ファイバケーブル中に照射された光は、後方にラマン散乱光 ~照射された光と異なる周波数を持つ光~ を発しながらケーブル内を進むことが知られています。DTSXは、このラマン散乱光の強さが、温度と相関があることを利用して、光ファイバケーブルが敷設されている箇所の温度を測定(*)します。

たとえば6kmの光ファイバケーブルで、6,000点の温度が測定可能

光の往復時間と光速とを計算することで、温度を1メートル毎に測定します。測定ポイントも、1メートル単位のピンポイントで特定することができます。

炉の鉄皮

(*) 1メートル毎の平均温度を測定

図3.後方ラマン散乱光
アプリケーションノート
概要:

お客様の課題

事業拡大に伴うプラントの新・増設で安全性を担保するパイプライン漏れ検知

リスク管理は、事業拡大の際にも重要なファクターとなります。
たとえばLNGや液体アンモニア、エチレン、硫黄、圧縮ガスなどの長距離パイプラインを新・増設する場合、施設内はもちろんのこと、近隣エリアに対しても、リスク回避の施策を講じる必要に迫られます。もし安全が保証できる要件が揃わなければ、プラントを新・増設できず、大きなビジネスチャンスを取り逃がしてしまう可能性があります。

光ファイバ分布型温度センサDTSXによるパイプライン漏れ検知のソリューションは、運用中のリスク回避だけでなく、プラント新・増設時の安全性を担保するコア・バリューとしても機能します。

あるプロジェクトでは、同アプリケーションをメインとした安全計装システムの導入によって自治体の承認が下り、住宅地の近くにリキッドアンモニアのパイプラインを通せるようになりました。工場とそこから約5km 離れた船着場とを結ぶパイプラインは、お客様の輸出事業の拡大に貢献しています。
パイプライン漏れ検知は、新しいビジネスを展開する際にも、大きな力となるアプリケーションです。

 

ソリューションとベネフィット

長距離を全範囲、24時間365日監視

パイプラインに這わせた光ファイバのセンサーが、パイプライン表面の温度変化を検知することで、漏れの発生を知らせます。
1台のDTSXとアプリケーションで、最長50kmまでのパイプラインをカバー可能。24時間365日、ブランクエリアのない監視が行えるため、リスク回避の措置として最適です。

微量な漏れも1m単位で特定し、シャットダウン

パイプラインは、微量な漏れでも大惨事を生む場合があります。しかし、圧力低下、マスバランス、モデリング等による方法では検知が難しく、場所の特定も非常に困難です。
一方、DTSXによる漏れ検知アプリケーションでは、最短10秒ごとに1m単位でパイプラインの表面温度の変化を捉えるため、微量の漏れでもすぐに検出可能。漏れた箇所の特定も容易です。
また横河電機のソリューションにより、漏れの検知と連動して、パイプラインをシャットダウンするセーフティ・システムを導入することも可能です。

ランニングコストを抑えながら、危機を回避

パイプラインに対するセンサの設置は、光ファイバのみで、それ以外の制御・電源系統のラインは不要です。
また、光ファイバのセンサはメンテナンスがほとんど必要ありません。
ランニングコストを大幅に抑えつつ、より高いリスク回避の効果を得ることができます。

パイプライン漏れ検知

 

DTSXによる温度モニタリングの仕組み

ラマン散乱光の強さを利用して温度を測定

光ファイバケーブル中に照射された光は、後方にラマン散乱光 ~照射された光と異なる周波数を持つ光~ を発しながらケーブル内を進むことが知られています。DTSXは、このラマン散乱光の強さが、温度と相関があることを利用して、光ファイバケーブルが敷設されている箇所の温度を測定(*)します。

たとえば6kmの光ファイバケーブルで、6,000点の温度が測定可能

光の往復時間と光速とを計算することで、温度を1メートル毎に測定します。測定ポイントも、1メートル単位のピンポイントで特定することができます。

炉の鉄皮

(*) 1メートル毎の平均温度を測定

図3.後方ラマン散乱光
アプリケーションノート
概要:

お客様の課題

圧延機のヒュームダクト内部に付着したオイルによる火災発生リスク

鋼等を圧延するプロセスでは、潤滑・冷却および鋼板表面の品質安定化のために、ローラーに圧延油が噴霧されています。圧延油は循環して再利用されますが、一部は熱によって蒸発しオイルミストとなります。発生したオイルミストは粉塵などとともにヒューム(煙)ダクトで吸引され、集塵機によって処理・排気されます。

オイルミスト等を吸引し続けることで、ダクトの内部には可燃性のオイル分が付着し溜まっていきます。また、それらがダクト内で長期間高温のガスにさらされることによって乾燥状態となり、比較的低い温度でも発火しやすい状態になってしまうこともあります。このダクト内に溜まったオイル分が静電気火花などとの接触により発火してしまうと、ダクト火災を引き起こします。火災はダクト内を伝ぱし、最悪の場合、建屋全体に広がります。

ダクトは定期的または不定期に清掃されるのが一般的ですが、高所に設置されているダクト内部の完璧な清掃は難しく、清掃後の確認もままなりません。清掃したばかりのダクトにも、発火のリスクが存在すると言われています。それらを人的に監視することは、ほぼ不可能です。

圧延プロセスの運転に欠かせないヒュームダクトが焼損することは、予期せぬ操業停止、すなわち利益損失に直結します。

火災発生リスクイメージ

ソリューションとベネフィット

人が入り込めないところでも、24時間365日温度を監視

ヒュームダクトに敷設した光ファイバセンサケーブルからの情報を収集し、ヒュームダクトの温度上昇・異常過熱、および火災を素早く検知します。物理的に小さく人が入れない、高所で人が登れないために日常的に手がかけられない、といった人による監視が非常に難しい場所でも、24時間365日、ブランクエリアのない監視が可能です。

1m単位で異常個所を特定し、被害を最小限に

万が一、火災が発生した場合には、いかに早急に箇所を特定し、緊急対応ができるかによって、被害の大きさが変わってきます。特にオイルミストを含むガスの発生箇所は、現場が無人に近いオペレーションの場合が多く、何らかの警報で現場に駆け付けた担当者が、異常箇所を特定するのに時間を要することも想定されます。
YOKOGAWAのDTSXは、1m単位で最短10秒ごとに温度を検知できるため、異常箇所をいち早く特定して、迅速な初期消火に結び付けることができます。

また、監視システムのカスタマイズによって、現場のニーズに沿った分かりやすい管理画面やレポートをご提供いたします。

ダクト上部への光ファイバセンサケーブル敷設例

DTSXによる温度モニタリングの仕組み

ラマン散乱光の強さを利用して温度を測定

光ファイバケーブル中に照射された光は、後方にラマン散乱光 ~照射された光と異なる周波数を持つ光~ を発しながらケーブル内を進むことが知られています。 DTSXは、このラマン散乱光の強さが、温度と相関があることを利用して、光ファイバケーブルが敷設されている箇所の温度を測定(*) します。 

たとえば6kmの光ファイバケーブルで、6,000点の温度が測定可能

光の往復時間と光速とを計算することで、温度を1メートル毎に測定します。 測定ポイントも、1メートル単位のピンポイントで特定することができます。

後方ラマン散乱光
業種:
アプリケーションノート
概要:

高圧送電ケーブルの温度分布を正確かつリアルタイムに測定することで、ケーブル温度やホットスポットの状況を監視しつつ、可変速駆動装置(VSD)の出力レベルが動的に制御することが可能となります。これにより安全な状態を維持しながら、生産性を飛躍的に向上させることができます。

業種:
概要:

はじめに

トンネル内の火災検知は、社会基盤への壊滅的な損害や、人的被害、さらには重大な経済的な損失を防ぐために重要です。そのため、火災の発生とその場所を、発生後ただちに検知することが不可欠です。さらに、火災検知システムは、ほこり、スモッグ、腐食、高湿度などの過酷な条件で動作しなければなりません。火災の進行方向をモニターすることも、効果的な消防活動に必要です。こうした能力があれば、トンネル内の安全と防火が保たれます。当社のDTSX光ファイバ温度センサは、ファイバの全長(最長50km)にわたり有害な熱とその発生場所を正確に測定するソリューションです。1m以下の分解能でトンネル内を盲点なくモニターし、ほぼリアルタイムで情報が得られます。DTSXは、長距離、広範囲にわたる火災検知の高信頼で堅固なツールです。

利用場面

光ファイバ温度センサ冗長性なし

光ファイバ温度センサケーブルのみの冗長性を確保

光ファイバ温度センサ完全冗長性

 

お客様の利点

  • トンネルの安全を何年にもわたりリアルタイムでモニターします。
  • 温度上昇を 1m単位で数秒以内に検知し、その正確な場所と火災の進行方向を特定し、有効な対策に生かすことができます。
  • リスクを緩和し、運転費用を低減します。

 

システム構成

システム構成

 

ソリューションと利点

24時間休みなくトンネルの安全をモニターします。

DTSX光ファイバ温度センサシステムは、トンネルに沿って敷設した光ファイバを用いて、数秒以内に温度を検知します。小形ながら丈夫なデザインで、過酷な条件下でも盲点なくモニターできます。最長50kmのトンネルを 1台のDTSXとそのソフトウェアでカバーできますので、トンネル全体を中央監視することができます。さらに、1台のDTSXで複数本の光ファイバケーブルをモニターすることができます。このため、さまざまなレベルの冗長性を持ったソリューションを構築することができます。

問題個所を 1m単位で特定でき、火災の正確な場所を数秒以内に知ることができます。

トンネルの安全のためには、火災の発生を検知するのみでなく、その正確な場所を特定することが不可欠です。危険を最小限に抑えるために、発生の検知と場所の特定は迅速さが求められますが、同時に、火災の広がる速度や方向などの重要情報を救急隊員に知らせなければなりません。本システムのような盲点のない検知能力は、ディスクリートセンサを並べたりIRカメラを用いたりしても得られません。

リスクを緩和し、運転費用を低減します。

光ファイバケーブルをトンネルに敷設するのには労力はかかりません。DTSXユニットは、通常、監視室に据付けられます。光ファイバケーブルはほとんど保守が必要なく、もし損傷があれば自己検知することができます。このように、DTSX光ファイバ温度センサシステムは、トンネルの安全性を高め、かつ運転費用を削減してくれます。

アプリケーションノート
概要:

お客様の課題

安全で効率的な操業に欠かせない、炉壁の異常の早期検知

プラントにおいて、高温となるリアクタや炉の内部には、鉄皮を保護し燃焼効率を高めるための耐火レンガが内貼りされています。過酷な反応を伴うプロセス、例えば一酸化炭素を製造するための合成ガスリアクタなどでは、内部温度は1,600℃、鉄皮の表面温度は300℃にも達します。
耐火レンガが経年変化などにより劣化・脱落してしまうと(図1) 、放熱が進んで燃焼効率が低下するばかりでなく、鉄皮温度の異常な上昇による鉄皮破れなどの事故、制御システムによるプロセスの緊急停止などにつながることがあります。 予期せぬ操業の停止は、プラントの安全に甚大な影響を与えるだけでなく、大きな利益損失にもつながります。

炉の鉄皮、炉の耐火レンガの劣化、脱落によるトラブル/炉壁のホットスポットのイメージ

ソリューションとベネフィット

レキシブルに敷設できる光ファイバセンサケーブルで、ホットスポットを素早く検知

耐火レンガの不具合により鉄皮表面に現れるホットスポットを監視する温度モニタリングソリューションは、これらの異常を速やかに検知し、トラブルを未然に防ぐためにとても有効です。横河電機のDTSXは、フレキシブルに取り付けることができる光ファイバケーブルを温度センサとして、敷設した表面の温度分布を測定し、異常を迅速に検知します (図2)。

設備の状態に応じた適切な保全を実現

DTSXを用いて炉壁の健全性を24時間365日監視することにより、耐火レンガのオーバーメンテナンス(早期交換)を防ぎ、適切なタイミングで適切な保全を行う、コンディションベースメンテナンスにもつなげていくことができます。

 

DTSXによる温度モニタリングの仕組み 

ラマン散乱光の強さを利用して温度を測定

光ファイバケーブル中に照射された光は、後方にラマン散乱光 ~照射された光と異なる周波数を持つ光~ を発しながらケーブル内を進むことが知られています (図3)。 DTSXは、このラマン散乱光の強さが、温度と相関があることを利用して、光ファイバケーブルが敷設されている箇所の温度を測定(*) します。

たとえば6kmの光ファイバケーブルで、6,000点の温度が測定可能

光の往復時間と光速とを計算することで、温度を1メートル毎に測定します。 測定ポイントも、1メートル単位のピンポイントで特定することができます。

炉の鉄皮

(*) 1メートル毎の平均温度を測定

図3.後方ラマン散乱光

 

光ファイバケーブル(温度センサ)の敷設方法

フレキシブルに取り回しができるメリットを活かして、リアクタや炉の表面に耐熱アルミテープ等を用いて光ファイバケーブルを敷設します。 (図4)。既設のライン温度センサの取付けボルトを利用して取り付けた例もあります。 炉壁に張りめぐらされた光ファイバケーブルが温度センサとなり、1メートル毎の温度を測定しますので、従来のように温度センサをいくつも取り付ける必要はありません。 

炉の鉄皮

炉の鉄皮

 

概要:

バスバーまたはバスダクトの温度を正確に把握することができれば、過熱の発生箇所を特定し、破損や焼損を未然に防ぐことができます。YOKOGAWAのDTSXは、強電界下でも電磁ノイズの影響を受けない 『光ファイバケーブル』 を使用しているため、温度分布を1メートル単位で素早く正確に測定できます。また、連続的なバスバーの温度監視によって、過熱が起こっている箇所すなわちボルトの増し締めなどの保守作業が必要な箇所を特定することができます。

製品概要

    概要:

    広大なプラントのオート監視における技術面、コスト面の課題をDTSX光ファイバ温度センサが解決します。

本件に関する詳細などは下記よりお問い合わせください


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