科技献礼“两会”丨浙大湖州研究院成果筑牢电厂关键设备安全防线
院长办公室      浙大湖州研究院     2026年1月23日      点击率:6 次

编者按

        春潮涌动处,奋进正当时。在市“两会”召开期间,科技创新成为勾勒城市发展蓝图的关键笔触。作为校地协同创新的新型研发机构,浙江大学湖州研究院始终立足湖州、扎根湖州、服务湖州,助推科研创新与城市发展的同频共振。我们将借此机会,持续展示研究院在各核心领域的科技突破,以创新成果献礼两会,为湖州高质量发展贡献浙大智慧与力量。

浙大湖州研究院分布式光纤传感成果

筑牢电厂关键设备安全防线


        针对电厂高温、高压、强电磁、易燃易爆等复杂工况,浙大湖州研究院数字技术应用研究中心聚焦拉曼散射型分布式光纤测温技术(Raman-DTS),成功研发高精度、长距离、抗干扰的DTS系统,并在热力管道泄漏预警、输煤皮带火灾防控、烟冷器泄露监测等核心场景实现规模化应用。该系统以单根通信级光纤作为传感器,可连续测量长达10公里范围内的温度分布,空间分辨率可达亚米级,测温精度±1℃,具备本质安全、抗电磁干扰、免维护、寿命长等显著优势,彻底解决传统测温方式“看不见、测不准、报不及时”的难题,为电厂安全生产构筑一道“看得见的防火墙”。

聚焦电厂痛点,打造全域温度感知新范式

        传统电厂依赖热电偶、红外测温等点式或局部手段,难以覆盖长距离管道、封闭廊道、高空设备等区域,极易因局部过热引发火灾、泄漏或设备损坏。浙大湖州研究院DTS系统以“一根光纤贯穿全场”的理念,将传感单元与传输介质合二为一,实现从“点监测”到“线感知”再到“面覆盖”的跃升。

        系统基于拉曼散射原理:激光脉冲注入光纤后,产生的斯托克斯光与反斯托克斯光强度比值与温度呈函数关系。通过高灵敏度光电探测与信号解调算法,可反演出光纤沿线每一点的实时温度。该技术无需供电、无电火花风险,特别适用于输煤栈桥、油系统、电缆隧道等防爆区域,真正实现“本质安全”。

        目前,该技术已在多个大型热电厂、燃煤电厂完成部署,覆盖热网管道、输煤系统、烟气换热器等关键部位,累计监测里程近百公里,成功预警多起潜在热隐患,显著提升电厂安全运行水平。


三大核心场景,赋能电厂安全精细化管理

① 热力管道泄漏与保温失效监测——让“看不见的损失”无所遁形


        电厂热力管网(蒸汽/热水)常年高温运行,一旦发生泄漏或保温层破损,不仅造成能源浪费,更可能烫伤人员、腐蚀结构。传统巡检依赖人工或固定点测温,效率低、响应慢。DTS系统沿管道敷设光纤,实时绘制整条管线的温度剖面图。当发生泄漏时,泄漏点因蒸汽喷射或水浸导致局部温度异常升高或骤降;保温失效则表现为管壁温度持续高于正常值。系统可自动识别异常温升/温降区域,精确定位至1米以内,并联动报警平台推送告警信息。




② 输煤皮带及电缆火灾早期预警——扼杀火情于萌芽

        输煤系统是电厂火灾高发区。皮带摩擦过热、煤粉自燃、电缆短路等均可能引发重大火灾。由于输煤廊道封闭、环境粉尘大,传统烟感、温感易误报、漏报。DTS系统将光纤紧贴皮带托辊、电机轴承、电缆表面敷设,实现对关键发热点的全覆盖监测。当局部温度异常升高(如>70℃)或升温速率超过阈值,系统立即触发分级告警(预警/报警/紧急停机),并与消防系统联动,实现“早发现、早处置”。



③ 烟气冷却器(烟冷器)——守护脱硫系统安全运行



烟气冷却器(简称“烟冷器”)是湿法脱硫系统的关键设备,通过循环冷却水降低高温烟气温度,以满足脱硫塔入口工况要求。然而,长期运行中,烟冷器换热管束易受烟气冲刷、酸性腐蚀或热应力疲劳影响,导致管壁减薄甚至穿孔,引发冷却水泄漏至烟道。一旦发生泄漏,不仅造成水资源浪费、脱硫效率下降,更严重的是:大量冷水接触高温烟气会急剧汽化,引起烟道内压力骤升,甚至诱发爆管、引风机喘振等重大安全事故。

传统监测手段主要依赖脱硫塔入口湿度异常或补水流量突增进行间接判断,无法实时发现微小泄漏,更难以定位漏点位置,往往等到故障扩大才被动响应。

DTS系统通过将耐高温光纤沿烟冷器蛇形管束表面紧密敷设,实现对每一段换热管外壁温度的连续、实时监测。当某处管束发生泄漏时,冷却水渗出并在高温烟气中迅速蒸发,吸热效应导致泄漏点局部管壁温度显著低于周边正常区域,形成清晰的“低温异常点”。DTS系统可捕捉这一微小温差(通常低5~20℃),结合高空间分辨率(1米以内),精准定位泄漏位置,误差小于±1米。


校企协同落地,推动能源安全智能化升级

        研究院坚持“技术研发—工程验证—产业推广”一体化路径,与国家能源集团、华能、浙能等头部能源企业建立深度合作,推动DTS系统从实验室走向生产一线。相关成果已获发明专利、高水平论文、软件著作权等三十余项,在火电、热电、燃气轮机等场景实现规模化应用,有效支撑电厂本质安全与智能运维转型。


        在此基础上,研究院积极拓展分布式光纤测温技术的应用边界,面向高耗能、高风险工业领域开展场景化创新。例如,建材行业干燥节能监测、算力机房温度异常监测、化工管道伴热监测、LNG储罐泄漏预警、轨道交通隧道电缆过热防护等新场景中,DTS技术同样也展现出强大的适应性与可靠性,为多行业提供“无电、免维护、长距离”的本质安全感知方案。

        未来,研究院将持续优化DTS系统的测温精度、响应速度与AI诊断能力,并融合振动、声学、应变等多参量感知,构建面向新型基础设施的“光纤神经网络”。通过跨行业技术迁移与生态合作,加速打造覆盖“能源—工业—交通—市政”的全域安全感知体系,为国家重大基础设施的安全、高效、绿色运行提供更强科技支撑。


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