ZrO2-II氧量分析儀

一、概述：
     氧量分析儀，氧化鋯氧量分析儀，它又被稱為氧化鋯氧分析儀，氧化鋯分析儀/氧化鋯氧量計/氧化鋯氧量表。
    氧量分析儀主要用于測量燃燒過程中煙氣的含氧濃度，同樣也適用于非燃燒氣體氧濃度測量。在傳感器內(nèi)溫度恒定的電化學(xué)電池(氧濃差電池，也簡稱鋯頭)產(chǎn)生一個毫伏電勢，這個電勢直接反應(yīng)出煙氣中含氧濃度值。
氧傳感器的關(guān)鍵部件是氧化鋯，在氧化鋯元件的內(nèi)外兩側(cè)涂上多孔性鉑電極制成氧濃度差電池。它位于傳感器的頂端。為了使電池保持額定的工作溫度，在傳感器中設(shè)置了加熱器。用氧分析儀內(nèi)的溫度控制器控制氧化鋯溫度恒定。氧化鋯氧量分析儀的構(gòu)成是由氧傳感器(又稱氧探頭、氧檢測器)、氧分析儀（又稱變送器、變送單元、轉(zhuǎn)換器、分析儀）以及它們之間的連接電纜等組成。BQG-2118-S型系列推薦。
氧量分析儀，氧化鋯探頭是利用氧化鋯濃差電勢來測定氧含量的傳感器，其核心的氧化鋯管安置在一微型電爐內(nèi)，位于整個探頭的頂端。 
   ZrO₂-Ⅱ型直插式微機化氧量自動分析儀是在總結(jié)氧化鋯氧量分析儀多年研究和應(yīng)用經(jīng)驗后，研制成功的新型氧量分析儀，適用于分析各種工業(yè)鍋爐、窯爐及加熱爐中煙氣的含氧量。它的主要特點是氧量檢測器的結(jié)構(gòu)設(shè)計及鉑電極的化學(xué)配方、制作工藝充分考慮了被測爐氣組分極端復(fù)雜這一特點，可保證檢測器在水平直插條件下應(yīng)用時具有足夠長的壽命。而其信號轉(zhuǎn)換部分以單片微處理器為核心，通過軟件實現(xiàn)儀表大部分功能，硬件配置重點強化儀表的抗干擾措施。
   氧量分析儀從提高氧量測量值可靠性入手，延長氧量檢測器的連續(xù)使用壽命，并使儀表具備與檢測器要求相適應(yīng)的自診斷功能及抗干擾能力。本儀表在完善氧化鋯頭金屬化工藝及儀表信號轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)智能化等方面有較大改進，具體內(nèi)容如下：

⑴ 多孔性鉑電極的化學(xué)配方及制作工藝可保證氧量檢測器氧化鋯探頭在鍋爐煙氣氛中有足夠的使用壽命。

⑵ 儀表具有多種線性量程選擇。

⑶ 儀表溫度控制系統(tǒng)所給出的升溫曲線能滿足氧化鋯材料對升溫速度的要求。

⑷ 儀表信號具有必要的自診斷功能。

二、工作原理

氧量分析儀依據(jù)濃差電池原理構(gòu)成，和其它電池一樣，它具有兩個半電池，而在兩電極之間，用固體電介質(zhì)氧化鋯聯(lián)結(jié)。

在高溫下，當(dāng)氧化鋯兩側(cè)有氧濃差時，就形成了氧濃差電池，電池電動勢的大小可根據(jù)Nernst公式計算，即：

                     

式中：  E—濃差電池輸出，mV;                   n—電子轉(zhuǎn)移數(shù)，在此為 4；

R—理想氣體常數(shù)，8.314 W·S／mol；    F—法拉第常數(shù)，96500 C；

T—絕對溫度，K；  P″O₂—高濃度側(cè)氧分壓；  P′O₂—低濃度側(cè)氧分壓。

當(dāng)電池工作溫度固定于700℃時，上式為：

由上式可知，在溫度700℃時，當(dāng)固體電介質(zhì)一側(cè)氧分壓為空氣(20.6%)時，由濃差電池輸出電動勢E，就可以計算出固體電介質(zhì)另一側(cè)氧分壓，這就是氧化鋯氧量自動分析儀的測氧原理。

三、.技術(shù)參數(shù)：

2.1 測量范圍

顯示：0～25.0 %O₂：(三位數(shù)字顯示)

模擬量輸出(線性)：0～5.00 %O₂，0～10.0 %O₂、0～25.0 %O₂

2.2 測量精度：3%

2.3 響應(yīng)時間：≤5S(90%測量值)

2.4 溫度精度：700±1℃

2.5 顯示內(nèi)容：氧濃(O₂%)、氧勢(mV)、爐溫(℃)、加熱電壓（V）、

             量程上、下限（O₂%）、報警上、下限（O₂%）

2.6 鍵盤設(shè)定：報警上、下限設(shè)定，探頭零電勢校正

2.7 自診斷內(nèi)容及故障類別符號：

E—0 氧量上限      E—1 氧量下限      E—2 溫度異常(高)

E—3 溫度異常(低)  E—4 溫升異常(快)  E—5 溫升異常(停)

E—6 氧勢異常     E—7 斷偶

2.8 輸出： 0—10mA 或 4—20mA

2.9 負(fù)載電阻：0-1.6 kΩ(0-10mA輸出), 0-800Ω(4-20mA輸出)

2.10 檢測器長度為0.2m、0.4m、0.8m、1.0m、1.2m。

四、使用條件：

3.1信號轉(zhuǎn)換器的使用條件

3.1.1儀器安裝環(huán)境應(yīng)無易燃、易爆和強腐蝕性氣體，并要求通風(fēng)良好。

3.1.2 工作環(huán)境溫度：0-50℃

3.1.3 工作環(huán)境濕度：≤90%

3.1.4 供電電壓：220V.AC±10% 50Hz

3.1.5 功率消耗：150W

3.2 氧量檢測器的現(xiàn)場安裝條件

    檢測器的現(xiàn)場安裝場所必須滿足下列條件：

3.2.1 避開震動場合；

3.2.2要有足夠的工作空間。

3.2.3 煙氣溫度和壓力要在儀器規(guī)定范圍內(nèi)。(煙氣溫度<650℃)

五、儀器的組成：

整套儀器由氧量檢測器、信號轉(zhuǎn)換器及有關(guān)附件組成。

4.1 氧量檢測器

    氧量檢測器由防塵裝置、氧化鋯管、加熱電爐、測溫熱電偶、接線盒以及殼體等主要部件組成。整個裝置采用全封閉型結(jié)構(gòu)，以增加整個裝置的密封性能，提高使用壽命。

    氧化鋯管是該檢測器的核心，由它產(chǎn)生氧濃差電勢信號，使用時應(yīng)注意避免劇烈震動，以免損壞。

    檢測器內(nèi)加熱電爐的作用是提供氧化鋯元件正常工作所需的溫度，為延長加熱電爐的壽命，在工藝上做了特殊的處理。由于檢測器本身帶有加熱裝置，因而在低于600℃的環(huán)境中仍能正常工作。

4.2信號轉(zhuǎn)換器

  ZrO₂-Ⅱ型微機化氧量自動分析儀的信號轉(zhuǎn)換器實際上是一個小型的測控系統(tǒng)，由單片機作為中央控制系統(tǒng)。

將來自氧量檢測器的模擬信號(氧勢、熱電勢)分別調(diào)制成0-10KHz調(diào)頻信號，經(jīng)光電隔離后送至計算機，采用調(diào)頻方式能將儀表輸入、輸出相互隔離，這樣就消除了諸如大電流跳變所引起的干擾，能夠克服高共模電壓，因而大大提高了儀表的抗干擾能力。應(yīng)用程序主要由主程序和子程序組成，所有的程序都采用模塊結(jié)構(gòu)編制，便于修改、增加軟件功能，以滿足不同用戶的特殊需要。程序運算采用了三位浮點數(shù)，保證了運算的精度，對氧濃、爐溫的計算，采用查表線性插值法，對爐溫的控制采用增量式PID算式控制。信號轉(zhuǎn)換器的電氣原理框圖見圖1

 

  斷偶檢測

 

計     算     機

電偶    放大    V/F    光隔    整形                      三位LED顯示

 

 

 

ZrO₂      放大    V/F    光隔    整形                      十位鍵盤 

 

 

輸出

 

 

 

電爐    固態(tài)繼電器    光隔過零檢測                光隔  F/ I    

氧  量  處理器                              報警

檢測器

圖1  信號轉(zhuǎn)換器電氣原理框圖

 

六、儀器的安裝：

5.1取樣點位置的選擇

 選擇取樣點的原則有:

5.1.1 所取的氣樣能快速反映工藝狀態(tài)的變化情況，即氣體要具有代表性；

5.1.2 取樣點的溫度、壓力、流量等參數(shù)不應(yīng)變化太大；

5.1.3氧檢測器插入深度應(yīng)達到煙道氣流部位，避免死區(qū)；

5.1.4 切忌在管道、煙道底部開口取樣；

5.1.5 取樣點附近爐堂、煙道應(yīng)無泄漏，否則將造成測量誤差；

5.1.6 要選擇在易于維護、檢修的地方。

5.2 氧量檢測器的安裝

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