對服務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)

      標準剛性溫度傳感器由一個傳感器元件（熱電偶或RTD）組成（圖1），該元件被保護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)。傳感器導線被端接到密封頭之內(nèi)，并使用接線板連接到加長導線之上或者直接連接到變送器之上。導線返回控制室，通常長導線被裝入線槽內(nèi)部。
      要更換剛性傳感器，維護技術人員必須采取幾個步驟：卸下外罩蓋；斷開傳送器或接線板導線；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問題。在許多情況下，維護技術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，技術人員將必須多次參觀傳感器：首先確定關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，技術人員保留舊系統(tǒng)不動，召來傳感器代理，雙方基于熱電偶套管的長度、活接頭尺寸、嘴長度等進行推理猜測。與我們合作的至少一個傳感器制造商承認其猜準的時間只有大約85%?；蛘?，維護技術人員可能攜帶8-10個傳感器備件到工廠，希望其中一個尺寸正確。
      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，這可能是一項繁重的工作，因為一些工廠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。
      當找到更換傳感器時，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會“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的各種污染物。當拆下剛性傳感器時，這些碎屑會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影響測量精確度：位于一個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，這樣將導致溫度讀數(shù)錯誤，對工藝控制可能產(chǎn)生不良影響。在一種情況下，輪胎廠的錯誤讀數(shù)會導致更高工藝溫度，造成熱電偶套管過熱和下陷，因為實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的導線組成。柔性傳感器導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。傳感器導線可以進行修整，以適合幾乎任何安裝或應用。

 

      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1英寸熱電偶或RTD探頭、一個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。技術人員拆除蓋子，斷開傳感器導線，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，技術人員只需攜帶一個傳感器到現(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將外部溫度傳導到傳感器，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行。結果，由于這些煙囪以正確溫度運行，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。

 
吸引人的應用

      柔性傳感器具有幾種有趣的方式解決溫度測量應用及其問題。例如，美國路易斯安那州的密集潮氣造成熱電偶的導線端接點產(chǎn)生“綠色腐蝕”，因此，工程師和技術人員試圖盡量避免端接點。由于可以使用任何長度的導線制造柔性傳感器，我們目前在該區(qū)域有幾家工廠不再使用接線板；相反，他們直接將導線連接到位于獨立柜內(nèi)的溫度變送器上。傳感器導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。這樣可以消除一個主要的失效源頭。
      另一家工廠表明，由于傳感器導線沒有任何危險電壓或電流，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程傳送器上，不使用線槽（圖5）。覆蓋傳感器導線的柔性絕緣體足以在大多數(shù)環(huán)境中為其提供保護，但是可以增加不銹鋼編織或柔性護套，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。

 

      在其中一種應用中，工廠擁有一個配備幾十個溫度傳感器的燃燒爐，但是，如果不關閉整個燃燒爐，則不能更換任何一個傳感器。只是因為技術人員進入燃燒爐內(nèi)操作時太熱。由于在連接到測量點的長長保護管道內(nèi)使用柔性傳感器，可以從一個安全位置將柔性傳感器滑入和滑出管道，不需要關閉燃燒爐。
      在相似情況下，冶煉廠存在校準和更換位于柱或塔頂部的配備傳送器的傳感器的問題。當正在運行熱加工時，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。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驶蚋鼡Q傳送器，如果柔性傳感器失效，更易于更換。