對服務(wù)于冶煉廠和化工廠的系統(tǒng)集成商們來說，他們的客戶碰到的最大維護(hù)麻煩是更換溫度傳感器。過去20至50年例行用于熱電偶套管內(nèi)部的剛性溫度傳感器簡直就是維護(hù)部門的惡夢。使用剛性傳感器產(chǎn)生許多問題，包括備料困難、尋找合適替換品、訂購正確長度和尺寸以及不能在現(xiàn)有熱電偶套管內(nèi)安裝更換傳感器。 
      另一方面，柔性溫度傳感器為這些維護(hù)問題提供了一種解決方案。柔性傳感器適合于幾乎任何地方，可以切割到正確長度，并降低工廠必需的備件數(shù)量。     

  
剛性傳感器的挑戰(zhàn)

      標(biāo)準(zhǔn)剛性溫度傳感器由一個(gè)傳感器元件（熱電偶或RTD）組成（圖1），該元件被保護(hù)在剛性的不銹鋼軸內(nèi)。這些固定長度的傳感器或是裝有彈簧（與熱電偶套管一起使用）并焊接到六角嘴上面，因此工藝中的浸入長度固定，或者采用環(huán)氧樹脂密封，使傳感器的引線暴露在外，并用于外部測量連接。      

 

圖1、剛性溫度傳感器集成了熱電偶或RTD和不銹鋼軸。

      一般來說，熱電偶或RTD元件嵌入不銹鋼管的底部2英寸之內(nèi)，然后填充礦物絕緣粉(MGO)并采用環(huán)氧樹脂密封，以防止潮氣進(jìn)入。這種組件被裝入連接頭下面的熱電偶套管內(nèi)。傳感器導(dǎo)線被端接到密封頭之內(nèi)，并使用接線板連接到加長導(dǎo)線之上或者直接連接到變送器之上。導(dǎo)線返回控制室，通常長導(dǎo)線被裝入線槽內(nèi)部。
      要更換剛性傳感器，維護(hù)技術(shù)人員必須采取幾個(gè)步驟：卸下外罩蓋；斷開傳送器或接線板導(dǎo)線；拆卸活接頭、線槽以及連接到傳送器和熱電偶套管上的配件；然后在將剛性傳感器拉出熱電偶套管之前將其移開。視安裝時(shí)間、線槽或接線盒的腐蝕程度以及可以使用的房間空間而定，這可能是一件費(fèi)勁的工作，特別是在塔或柱頂部，或者是位于封閉區(qū)域。     

    
      確定更換傳感器的正確長度也是一個(gè)問題。在許多情況下，維護(hù)技術(shù)人員可能知道需要更換傳感器，但是不知道剛性傳感器的確切長度。如果涉及的控制環(huán)路十分重要，則工廠不想拉出以前的傳感器。相反，他們首先開展必要的測量，訂購新傳感器，然后等待到貨。
      在此情況下，技術(shù)人員將必須多次參觀傳感器：首先確定關(guān)于安裝的盡可能多的信息，包括傳感器類型、連接型式（例如嘴連接嘴、直接螺紋、絕緣長度以及大約插入長度）；然后返回商店尋找最適合的產(chǎn)品，可能帶回許多不同尺寸產(chǎn)品以避免跑第三次。當(dāng)然，未使用的傳感器必須退回商店（需要再跑一次）！
      在其它情況下，技術(shù)人員保留舊系統(tǒng)不動(dòng)，召來傳感器代理，雙方基于熱電偶套管的長度、活接頭尺寸、嘴長度等進(jìn)行推理猜測。與我們合作的至少一個(gè)傳感器制造商承認(rèn)其猜準(zhǔn)的時(shí)間只有大約85%。或者，維護(hù)技術(shù)人員可能攜帶8-10個(gè)傳感器備件到工廠，希望其中一個(gè)尺寸正確。
      記錄每種溫度傳感器的尺寸和類型，保證正確的文檔以備將來參考，可以防止產(chǎn)生這些問題。但是，這可能是一項(xiàng)繁重的工作，因?yàn)橐恍┕S即使沒有幾千種溫度傳感器，也有幾百種溫度傳感器。另外，工程圖紙并不總是能夠代表“現(xiàn)場”安裝。
      當(dāng)找到更換傳感器時(shí)，最理想的情況是可以簡便滑入熱電偶套管。不幸的是，熱電偶套管可能造成其它問題。一些熱電偶套管在長期暴露于高溫時(shí)會(huì)“下陷”（彎曲），例如位于火炬煙囪之內(nèi)（圖2）。雖然可能可以從下陷的熱電偶套管中抽出現(xiàn)有傳感器，但是，通常不能將新的剛性傳感器安裝到其內(nèi)。相反，必須更換熱電偶套管本身。

 

圖2、當(dāng)暴露于極熱的環(huán)境下，熱電偶套管可能彎曲或“下陷”。您可能可以從下陷的熱電偶套管中抽出溫度傳感器，但是，幾乎不能安裝新的剛性傳感器。但通?？梢园惭b柔性傳感器。

      熱電偶套管還會(huì)聚積碎屑。在高濕度區(qū)域，例如美國路易斯安那州或南方其它州，熱電偶套管可以聚積從空氣中凝結(jié)的各種污染物。當(dāng)拆下剛性傳感器時(shí)，這些碎屑會(huì)阻止新傳感器完全插入熱電偶套管。

      最后，剛性傳感器的長度會(huì)影響測量精確度：位于一個(gè)2-3英寸短的熱電偶套管之內(nèi)，剛性傳感器不能測量正確的工藝溫度。一些傳感器的護(hù)套突出到位于工藝之外的尖部、活接頭或外罩之內(nèi)。此類傳感器實(shí)際測量了工藝溫度的一部分和工藝外部的外部溫度的一部分。一般來說，這樣將導(dǎo)致溫度讀數(shù)錯(cuò)誤，對工藝控制可能產(chǎn)生不良影響。在一種情況下，輪胎廠的錯(cuò)誤讀數(shù)會(huì)導(dǎo)致更高工藝溫度，造成熱電偶套管過熱和下陷，因?yàn)閷?shí)際溫度比傳感器記錄的溫度更高。    

    
柔性解決方案

      即使在某些應(yīng)用規(guī)格下，要求使用剛性傳感器，柔性傳感器也可以滿足這種要求。柔性傳感器一般由一個(gè)1英寸的不銹鋼傳感器元件和使用特氟隆或玻璃纖維絕緣體保護(hù)的導(dǎo)線組成。柔性傳感器導(dǎo)線可以按照裝配要求修整到正確長度（圖3）。

 

圖3、柔性傳感器（例如Moore Industries公司的WORM）滑入熱電偶套管，不要求完全卸下線槽、活接頭以及配件。傳感器導(dǎo)線可以進(jìn)行修整，以適合幾乎任何安裝或應(yīng)用。

 

      熱電偶套管頂部的彈簧將傳感器元件固定在位（圖4）并使傳感器保持接觸熱電偶套管底部，因此使熱量順利傳到傳感器。如果活接頭/嘴接線盒存在很大的開放區(qū)域，您可以使用隔套以方便從這些區(qū)域插入。

 

圖4、柔性傳感器包括一個(gè)1英寸熱電偶或RTD探頭、一個(gè)柔性特氟隆或玻璃纖維絕緣體以及一根將傳感器固定到位的彈簧。如果導(dǎo)線必須為剛性，則可以使用隔套。

      現(xiàn)場更換柔性傳感器是一種更為簡便的提議。技術(shù)人員拆除蓋子，斷開傳感器導(dǎo)線，拆下傳送器或接線盒并拉出以前的傳感器。不必拆開活接頭、線槽或任何其它配件。由于柔性傳感器可以修整到正確長度，因此，技術(shù)人員只需攜帶一個(gè)傳感器到現(xiàn)場。柔性傳感器一般采用各種長度供貨，以滿足幾乎每種尺寸的熱電偶套管或應(yīng)用的要求。

      對于熱電偶套管下陷的情況，如果不能拆下剛性傳感器，則可以安裝柔性傳感器，無需更換以前的熱電偶套管。我們通常采購直徑比剛性傳感器微小的柔性傳感器。美國制造的最受歡迎的剛性溫度傳感器具有0.25英寸外徑的金屬軸。今天安裝的大多數(shù)熱電偶套管具有0.260英寸的內(nèi)孔徑（歐洲為7毫米）。我們訂購6毫米外徑的柔性傳感器，稍微比0.25英寸小，因此更易于滑入下陷的熱電偶套管，或者滑入內(nèi)部已經(jīng)聚積或粘接碎屑的臟污熱電偶套管。
      由于柔性傳感器具有一個(gè)配備柔性玻璃纖維或特氟隆絕緣引線和一根彈簧的1英寸傳感器，因此可以進(jìn)行修整，以滿足甚至最小的熱電偶套管要求。最終來說，由于彈簧和引線不會(huì)將外部溫度傳導(dǎo)到傳感器，因此消除了外部測量誤差。正如前面所述的輪胎廠一樣，我們已經(jīng)幾次應(yīng)用于其它火炬煙囪，在安裝柔性傳感器之后，工藝工程師驚訝地發(fā)現(xiàn)，其煙囪正在采用比以前（剛性）傳感器指示的溫度更高的溫度運(yùn)行。結(jié)果，由于這些煙囪以正確溫度運(yùn)行，節(jié)約的能源以及燃料成本降低/更低是更換傳感器成本的多倍。

 
吸引人的應(yīng)用

      柔性傳感器具有幾種有趣的方式解決溫度測量應(yīng)用及其問題。例如，美國路易斯安那州的密集潮氣造成熱電偶的導(dǎo)線端接點(diǎn)產(chǎn)生“綠色腐蝕”，因此，工程師和技術(shù)人員試圖盡量避免端接點(diǎn)。由于可以使用任何長度的導(dǎo)線制造柔性傳感器，我們目前在該區(qū)域有幾家工廠不再使用接線板；相反，他們直接將導(dǎo)線連接到位于獨(dú)立柜內(nèi)的溫度變送器上。傳感器導(dǎo)線在剛性或柔性線槽內(nèi)走線，從熱電偶套管一直連接到遠(yuǎn)程安裝的變送器，不使用任何產(chǎn)生干涉的接線盒。這樣可以消除一個(gè)主要的失效源頭。
      另一家工廠表明，由于傳感器導(dǎo)線沒有任何危險(xiǎn)電壓或電流，因此不必裝在線槽內(nèi)。因此，所有傳感器纜線直接從熱電偶套管連接到遠(yuǎn)程傳送器上，不使用線槽（圖5）。覆蓋傳感器導(dǎo)線的柔性絕緣體足以在大多數(shù)環(huán)境中為其提供保護(hù)，但是可以增加不銹鋼編織或柔性護(hù)套，成本極低。

 

 圖5、一些冶煉廠使用柔性傳感器，不使用線槽。這樣可以使其將傳送器安裝在柱、罐或塔的底部。

 

      在其中一種應(yīng)用中，工廠擁有一個(gè)配備幾十個(gè)溫度傳感器的燃燒爐，但是，如果不關(guān)閉整個(gè)燃燒爐，則不能更換任何一個(gè)傳感器。只是因?yàn)榧夹g(shù)人員進(jìn)入燃燒爐內(nèi)操作時(shí)太熱。由于在連接到測量點(diǎn)的長長保護(hù)管道內(nèi)使用柔性傳感器，可以從一個(gè)安全位置將柔性傳感器滑入和滑出管道，不需要關(guān)閉燃燒爐。
      在相似情況下，冶煉廠存在校準(zhǔn)和更換位于柱或塔頂部的配備傳送器的傳感器的問題。當(dāng)正在運(yùn)行熱加工時(shí)，攀爬到如此高的地方，并試圖安全開展剛性線槽、配件和傳送器的工作十分危險(xiǎn)。冶煉廠采用柔性傳感器更換了所有剛性傳感器，并將傳送器安裝到塔的底部以便于檢修?？梢詮乃仔?zhǔn)或更換傳送器，如果柔性傳感器失效，更易于更換。