• 關鍵詞：                                                                西門子                                                                傳感器                                                                化工

• 摘要：在德國海德的石化工廠，一種新型光纖傳感器能夠測量化學反應器內部溫度，從而確保獲取關鍵溫度以制定相應對策。

新型光纖傳感器可以精確測量出化學工廠中長達數米的反應器內部的溫度曲線圖。這項新技術首次提供了化學反應器內部的詳盡信息，有助于相關人員改善反應工藝。

西門子首次將光纖布拉格光柵溫度測量系統以傳感器的形式應用于工業領域。這種新型傳感器名為Sitrans TO500。它可以在長達數米的反應器中測量化學反應混合物的內部溫度。這種傳感器可沿一條光纜設置最多48個測量點，從而生成精確的溫度曲線，而以往的測量探頭僅可在幾個點進行測量。得益于這項新技術，如今，過程工程師能夠深入了解反應過程，從而實現更高效的控制。該傳感器已經順利通過了化工行業客戶的測試，并于2016年11月在德國紐倫堡工業自動化及電子展上成功亮相。

以超細光纖傳感器告別笨重的系統

管束反應器通常會包含幾個外部冷卻反應管。在反應管中，氣體混合物會在催化劑的作用下完成化學轉化。這些反應管長達數米，直徑在2到5厘米之間。由于流入反應器的氣體量和位置的不同，反應管內部各處的溫度不盡相同。化學反應通常會在250到600攝氏度之間發生。為了測量溫度，傳感器會被插入保護管中置于反應管內部。諸如電阻溫度計和熱電偶等常規傳感器要求在每個測量點單獨安裝組件并布線。因此，即便僅部署幾個測量點，相關保護管的寬度也必須達到數厘米，而過程控制的依據則是利用為數不多的測量數據建立的理論模型。如果能更加精確地測得反應器內部的溫度分布，就可以更高效地運行化學反應器。這樣一來，工程師就可以通過控制反應過程，盡可能地延緩催化轉化器老化，從而降低設備的更換需求。

盡管西門子推出的新型光纖傳感器具備多達48個測量點，但它卻可以裝入寬度不超過2毫米的保護管中。這種傳感器由厚度不足1毫米的光纖構成。沿光纖排布的光學周期性結構又叫布拉格光柵。當光射入光纖時，根據布拉格光柵柵距，特定波長的光波將被反射。由于介質的折射率在一定程度上取決于其溫度，因此，在不同溫度下，反射光的波長會偏離先前測得的參考值。為了在多點進行測量，光纖具備多個布拉格光柵，每個光柵可反射不同波長的光波。不僅如此，這種傳感器使用的激光帶寬已拓展至超過100納米，可產生多種不同波長。由此，這種傳感器就能夠測量出每個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用于工業領域，西門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器中，并在設備維護等情況下從中取出。柔韌的光纖也讓長達數米的傳感器能夠被卷起以方便運輸。此外，工程師們面對的另一個挑戰就是反應器內部的高溫。因此，光纖不僅必須耐受這樣的高溫，還需要提前進行調整，以防止在測量時發生溫度漂移。