• 關(guān)鍵詞：                                                                西門(mén)子                                                                傳感器                                                                化工

• 摘要：在德國(guó)海德的石化工廠，一種新型光纖傳感器能夠測(cè)量化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)部溫度，從而確保獲取關(guān)鍵溫度以制定相應(yīng)對(duì)策。

新型光纖傳感器可以精確測(cè)量出化學(xué)工廠中長(zhǎng)達(dá)數(shù)米的反應(yīng)器內(nèi)部的溫度曲線圖。這項(xiàng)新技術(shù)首次提供了化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)部的詳盡信息，有助于相關(guān)人員改善反應(yīng)工藝。

西門(mén)子首次將光纖布拉格光柵溫度測(cè)量系統(tǒng)以傳感器的形式應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。這種新型傳感器名為Sitrans TO500。它可以在長(zhǎng)達(dá)數(shù)米的反應(yīng)器中測(cè)量化學(xué)反應(yīng)混合物的內(nèi)部溫度。這種傳感器可沿一條光纜設(shè)置最多48個(gè)測(cè)量點(diǎn)，從而生成精確的溫度曲線，而以往的測(cè)量探頭僅可在幾個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。得益于這項(xiàng)新技術(shù)，如今，過(guò)程工程師能夠深入了解反應(yīng)過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)更高效的控制。該傳感器已經(jīng)順利通過(guò)了化工行業(yè)客戶(hù)的測(cè)試，并于2016年11月在德國(guó)紐倫堡工業(yè)自動(dòng)化及電子展上成功亮相。

以超細(xì)光纖傳感器告別笨重的系統(tǒng)

管束反應(yīng)器通常會(huì)包含幾個(gè)外部冷卻反應(yīng)管。在反應(yīng)管中，氣體混合物會(huì)在催化劑的作用下完成化學(xué)轉(zhuǎn)化。這些反應(yīng)管長(zhǎng)達(dá)數(shù)米，直徑在2到5厘米之間。由于流入反應(yīng)器的氣體量和位置的不同，反應(yīng)管內(nèi)部各處的溫度不盡相同?；瘜W(xué)反應(yīng)通常會(huì)在250到600攝氏度之間發(fā)生。為了測(cè)量溫度，傳感器會(huì)被插入保護(hù)管中置于反應(yīng)管內(nèi)部。諸如電阻溫度計(jì)和熱電偶等常規(guī)傳感器要求在每個(gè)測(cè)量點(diǎn)單獨(dú)安裝組件并布線。因此，即便僅部署幾個(gè)測(cè)量點(diǎn)，相關(guān)保護(hù)管的寬度也必須達(dá)到數(shù)厘米，而過(guò)程控制的依據(jù)則是利用為數(shù)不多的測(cè)量數(shù)據(jù)建立的理論模型。如果能更加精確地測(cè)得反應(yīng)器內(nèi)部的溫度分布，就可以更高效地運(yùn)行化學(xué)反應(yīng)器。這樣一來(lái)，工程師就可以通過(guò)控制反應(yīng)過(guò)程，盡可能地延緩催化轉(zhuǎn)化器老化，從而降低設(shè)備的更換需求。

盡管西門(mén)子推出的新型光纖傳感器具備多達(dá)48個(gè)測(cè)量點(diǎn)，但它卻可以裝入寬度不超過(guò)2毫米的保護(hù)管中。這種傳感器由厚度不足1毫米的光纖構(gòu)成。沿光纖排布的光學(xué)周期性結(jié)構(gòu)又叫布拉格光柵。當(dāng)光射入光纖時(shí)，根據(jù)布拉格光柵柵距，特定波長(zhǎng)的光波將被反射。由于介質(zhì)的折射率在一定程度上取決于其溫度，因此，在不同溫度下，反射光的波長(zhǎng)會(huì)偏離先前測(cè)得的參考值。為了在多點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，光纖具備多個(gè)布拉格光柵，每個(gè)光柵可反射不同波長(zhǎng)的光波。不僅如此，這種傳感器使用的激光帶寬已拓展至超過(guò)100納米，可產(chǎn)生多種不同波長(zhǎng)。由此，這種傳感器就能夠測(cè)量出每個(gè)布拉格光柵處的溫度。

高柔韌性且耐高溫

為了將光纖布拉格光柵技術(shù)用于工業(yè)領(lǐng)域，西門(mén)子工程師必須將原本易碎的光纖變得更為柔韌，只有這樣，傳感器才能被插入反應(yīng)器中，并在設(shè)備維護(hù)等情況下從中取出。柔韌的光纖也讓長(zhǎng)達(dá)數(shù)米的傳感器能夠被卷起以方便運(yùn)輸。此外，工程師們面對(duì)的另一個(gè)挑戰(zhàn)就是反應(yīng)器內(nèi)部的高溫。因此，光纖不僅必須耐受這樣的高溫，還需要提前進(jìn)行調(diào)整，以防止在測(cè)量時(shí)發(fā)生溫度漂移。