ZrO2-Ⅱ增強(qiáng)型直插式氧化鋯氧量自動分析儀是在原產(chǎn)品的基礎(chǔ)上總結(jié)國內(nèi)外多年研究和應(yīng)用經(jīng)驗后主要抓手，研制成功的新型氧量分析儀體製，適用于分析各種工業(yè)鍋爐服務、窯爐及加熱爐中煙氣的含氧量。它的主要特點是氧探頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計及鉑電極的化學(xué)配方能力和水平、制作工藝充分考慮了被測爐氣組分復(fù)雜這一特點覆蓋，可保證氧探頭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研究，通過軟件實現(xiàn)儀表大部分功能高效，硬件配置重點強(qiáng)化儀表的抗干擾措施。 從提高氧量測量值可靠性入手深化涉外，延長氧探頭的連續(xù)使用壽命體系，并使儀表具備與氧探頭要求相適應(yīng)的自診斷功能及抗干擾能力。本儀表在改進(jìn)氧化鋯的配方和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(jìn)開展試點，具體內(nèi)容如下：

(1)改進(jìn)氧化鋯的配方和燒制工藝攜手共進，使其具有較高的電導(dǎo)率和致密度。
(2)多孔性鉑電極的化學(xué)配方及制作工藝可保證氧化鋯探頭在鍋爐煙氣氛中有足夠的使用壽命推進一步。
(3)儀表具有多種線性量程選擇經過。
(4)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。
(5)儀表信號具有必要的自診斷功能力度。

 

1. 工作原理

本儀器依據(jù)濃差電池原理構(gòu)成明確了方向，和其它電池一樣，它具有兩個半電池勇探新路，而在兩電極之間單產提升，用氧化鋯作固體電介質(zhì)。

在高溫下試驗，當(dāng)氧化鋯兩側(cè)有氧濃差時勞動精神，就形成了氧濃差電池，電池電動勢的大小可根據(jù)Nernst公式計算製度保障，即：

式中： E—濃差電池輸出預下達，mV; n—電子轉(zhuǎn)移數(shù)，在此為 4統籌推進；

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

T—溫度，K重要的； P″O2—高濃度側(cè)氧分壓大面積； P′O2—低濃度側(cè)氧分壓。

當(dāng)電池工作溫度固定于700℃時部署安排，上式為：

由上式可知搖籃，在溫度700℃時，當(dāng)固體電介質(zhì)一側(cè)氧分壓為空氣(20.6%)時推廣開來，由濃差電池輸出電動勢E推動，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資源配置。

2.主要技術(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信息，0～10.0 %O2、0～25.0 %O2

2.2 測量精度：3% (滿量程)

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%)大力發展、氧勢(mV)豐富內涵、爐溫(℃)、加熱電壓（V）產能提升、

量程上適應性、下限（O2%）、報警上通過活化、下限（O2%）

2.6 鍵盤設(shè)定：探頭零電勢校正, 報警上落地生根、下限設(shè)定，

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 升溫異常(快) E—5 升溫異常(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：0-1.0 kΩ(0-10mA輸出), 0-500Ω(4-20mA輸出)

2.10 氧探頭長度為0.2m健康發展、0.4m有效保障、0.6m、0.8m長效機製、1.0m講實踐、1.2m。

3. 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)無易燃奮戰不懈、易爆和強(qiáng)腐蝕性氣體市場開拓，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：＜200W

3.2 氧探頭的現(xiàn)場安裝條件

氧探頭的現(xiàn)場安裝場所必須滿足下列條件：

3.2.1 避開震動場合有所增加；

3.2.2要有足夠的工作空間各項要求。

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<700℃)

4. 儀器的組成

整套儀器由氧探頭越來越重要的位置、信號轉(zhuǎn)換器及有關(guān)附件組成新技術。

4.1 氧探頭

氧探頭由防塵裝置、氧化鋯管不要畏懼、加熱電爐服務為一體、測溫?zé)犭娕肌⒔泳€盒以及殼體等主要部件組成逐漸顯現。整個裝置采用全封閉型結(jié)構(gòu)全會精神，以增加整個裝置的密封性能，提高使用壽命拓展基地。

氧化鋯管是該檢測器的核心集中展示，由它產(chǎn)生氧濃差電勢信號實力增強，使用時應(yīng)注意避免劇烈震動，以免損壞探索創新。

氧探頭內(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帶來全新智能，為延長加熱電爐的壽命，在工藝上做了特殊的處理新產品。由于氧探頭本身帶有加熱裝置去完善，因而在低于700℃的環(huán)境中仍能正常工作。

4.2信號轉(zhuǎn)換器

ZrO2-Ⅱ型氧化鋯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)長遠所需，由單片機(jī)作為控制系統(tǒng)求索。

將來自氧探頭的模擬信號(氧勢、熱電勢)分別轉(zhuǎn)換成0-10KHz調(diào)頻信號規模，經(jīng)光電隔離后送至計算機(jī)穩定發展，采用調(diào)頻方式能將儀表輸入、輸出相互隔離聯動，這樣就消除了諸如大電流跳變所引起的干擾能力建設，能夠克服高共模電壓，因而大大提高了儀表的抗干擾能力生產體系。應(yīng)用程序主要由主程序和子程序組成服務，所有的程序都采用模塊結(jié)構(gòu)編制，便于修改能力和水平、增加軟件功能覆蓋，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)研究，保證了運算的精度高效，對氧濃、爐溫的計算提高，采用查表線性插值法機構，對爐溫的控制采用增量式PID算式控制。
5. 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)的變化情況空白區，即氣體要具有代表性協調機製；

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

5.1.3氧探頭插入深度應(yīng)達(dá)到煙道氣流部位，避免死區(qū)約定管轄；

5.1.4 切忌在管道數據、煙道底部開口取樣；

5.1.5 取樣點附近爐堂、煙道應(yīng)無泄漏顯著，否則將造成測量誤差快速增長；

5.1.6 要選擇在易于維護(hù)、檢修的地方占。

5.2 氧探頭的安裝

預(yù)先加工好帶法蘭的Φ 76mm設(shè)備短節(jié)穩步前行，按要求選好取樣位置(爐壁或管道)，開一個Φ76的孔動手能力，將短節(jié)以水平方式焊接到設(shè)備上，焊接時要保證焊接處不漏氣意見征詢。對帶余熱鍋爐流程提升，在選定取樣點位置后，Φ76mm設(shè)備短節(jié)應(yīng)根據(jù)保溫厚度適當(dāng)加長穿過爐體保溫磚的必然要求，與爐體鋼殼焊牢研究成果，露出部分長度約60mm。必須注意：應(yīng)保證設(shè)備短節(jié)與爐體保溫磚之間的密封完善好，不能泄漏大面積。把氧探頭插入短節(jié)，在短節(jié)法蘭與氧探頭法蘭間墊上2-4mm厚的石棉墊問題分析，旋緊4個螺栓培養，使其不漏氣即可。

注意:由于探頭的參比氣是靠空氣自然對流提供的,探頭必須水平安裝, 參比氣和標(biāo)準(zhǔn)氣接口相應(yīng)朝下.探頭端部防護(hù)套管的缺口位置(可調(diào)整方向)也應(yīng)垂直向下,以防積灰.

5.3 信號轉(zhuǎn)換器的安裝

信號轉(zhuǎn)換器的外形尺寸：水平×垂直×深 160×80×250mm

儀表盤面的開孔尺寸：水平×垂直 152+1×76+1mm

信號轉(zhuǎn)換器用隨機(jī)配備的安裝夾板及螺絲安裝在儀表盤上更加完善，亦可安裝在現(xiàn)場儀表保

護(hù)箱內(nèi)形式。

5.3.1 信號轉(zhuǎn)換器與氧探頭之間的連接

信號轉(zhuǎn)換器盤裝于控制室,氧探頭安裝于現(xiàn)場,它們之間連接線有：氧勢信號線兩根采用RVVP2×1.5帶屏蔽二芯電纜線敷設(shè)、電偶冷端補償導(dǎo)線兩根支撐作用，采用K分度號KX-G型2×1.5帶屏蔽二芯補償導(dǎo)線敷設(shè)日漸深入、電爐加熱線兩根，采用RVV2×2.5二芯電纜線敷設(shè)綜合措施。

5.3.2 接線時應(yīng)注意下列要求:

5.3.2.1 加熱線與信號線應(yīng)分開穿管可靠保障；

5.3.2.2 鋯管的氧勢、熱電偶溫度補償信號線都是具有極性的信號線設計標準，安裝時應(yīng)注意極性的正確連接開展。

6. 使用方法

6.1 信號轉(zhuǎn)換器的使用

6.1.1 開機(jī)及狀態(tài)說明

置信號轉(zhuǎn)換器于“測量”狀態(tài)（出廠時，信號轉(zhuǎn)換器已置于測量狀態(tài)）發揮重要帶動作用，開機(jī)后發展成就，顯示屏顯示“―――”符號，表示開機(jī)正常重要方式，2S后進(jìn)入程序升溫狀態(tài)開展面對面，顯示屏交叉顯示“∪∪∪”及溫度，溫度鍵對應(yīng)指示燈亮非常重要，經(jīng)1 h爐溫到達(dá)700℃進一步提升，并自動退出程序升溫狀態(tài)轉(zhuǎn)入氧量測量程序空間廣闊，氧量鍵對應(yīng)指示燈亮，LED窗口顯示當(dāng)時氧量改革創新，輸出通道給出與所選擇的測量范圍及當(dāng)時氧量有關(guān)的模擬量(0-10mA或4-20mA).

開機(jī)后各狀態(tài)說明如表1

表1  開機(jī)后狀態(tài)說明

6.1.2 在線查詢參數(shù)

在線查詢參數(shù)的具體按鍵操作說明如表2

表2  測量狀態(tài)下按鍵操作詳細(xì)說明

在“程序升溫”狀態(tài)下新模式，儀表顯示升溫符號及當(dāng)時溫度值實現，在正常“測量”狀態(tài)下組織了，儀表顯示當(dāng)時“氧量”值服務體系，當(dāng)要查詢“溫度”或“氧量”以外的其它參數(shù)時，只要按下面板對應(yīng)鍵搶抓機遇，在顯示窗口立即顯示對應(yīng)參數(shù)值分析，但按鍵動作不影響程序升溫時溫度或測量狀態(tài)時氧量所對應(yīng)的模擬輸出量，且在10S后顯示內(nèi)容自動返回全面闡釋，恢復(fù)顯示程序升溫狀態(tài)時的溫度或測量狀態(tài)時的氧量值非常激烈。總之引人註目，在測量時領域，任何按鍵動作不影響與氧量相對應(yīng)的模擬量輸出，僅僅是顯示內(nèi)容的改變攻堅克難，且在10S后返回信息化。

6.1.3 儀器的校正

由于氧化鋯元件參數(shù)的離散性，由于氧化鋯元件在使用過程中的老化生動，由于安裝點參比氣的流通情況不盡相同新型儲能，可能使氧化鋯元件的測量產(chǎn)生較大誤差。因此新品技，不僅對新安裝的氧化鋯探頭需要進(jìn)行在線校準(zhǔn)範圍，而且必須定期（3-6個月）對運行中的探頭進(jìn)行校準(zhǔn)。

    在實驗室或現(xiàn)場,把氧探頭和轉(zhuǎn)換器按圖6正確連接好并接通電源,一小時后溫度達(dá)到 700℃ . 旋開探頭上的標(biāo)準(zhǔn)氣螺栓,將瓶裝5%含量的氮中氧標(biāo)準(zhǔn)氣體通過減壓器將其流量控制在100ml/分鐘,用無味乳膠管送入探頭的標(biāo)氣口內(nèi).觀察轉(zhuǎn)換器的氧量顯示值,若氧量偏差較大則需按一下“氧勢校正鍵”,再通過按“加”或“減”鍵使顯示值增加或減少一些,再按“氧量”鍵,查看氧量是否在5%左右,若未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)請重復(fù)此步驟調(diào)整.若無法調(diào)到標(biāo)準(zhǔn),說明鋯管已老化,需換新鋯管.

無標(biāo)氣現(xiàn)場校準(zhǔn):旋開探頭上的標(biāo)準(zhǔn)氣螺栓,使空氣進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)氣導(dǎo)管,按一下轉(zhuǎn)換器面板上的“氧勢校正鍵”,通過按“加”或“減”鍵使顯示值為±0.1mv以內(nèi).再按下“氧量” 鍵應(yīng)顯示20.6即可, 校準(zhǔn)結(jié)束應(yīng)將標(biāo)準(zhǔn)氣螺栓重新旋緊即可正常使用.

6.1.4 上下限報警設(shè)定值的改變

按上限報警(或下限報警)鍵紮實做，此時顯示上限報警(或下限報警)設(shè)定值空間廣闊，如需進(jìn)行改變，按“加”或“減”鍵提供深度撮合服務，直至符合要求為止服務品質。

6.1.5 異常報警說明

在發(fā)生異常時建設項目，LED窗口顯示故障類別營造一處，并將報警接點接通，此時設計標準，輸出不自鎖。詳細(xì)說明如表3發展契機。

   

表3    異常報警功能說明

仔細(xì)檢查氧探頭是否符合第5節(jié)所述安裝要求后共創美好，在氧探頭電爐溫度達(dá)到 700℃ 后推動並實現，儀表應(yīng)顯示系統(tǒng)當(dāng)時氧含量，并輸出與氧量對應(yīng)的模擬量覆蓋範圍。

7. 故障判別及排除方法

注：表4不包括由于儀器信號故障所造成的氧量測量值偏高優化程度、偏低或不穩(wěn)定，其故障排除方法可參考6.1.3儀器校正的步驟進(jìn)行.

7.1 故障處理步驟

7.1.1將氧探頭從取樣口抽出實踐者，在現(xiàn)場與信號轉(zhuǎn)換器按說明書要求正確接線，并使氧化鋯探頭升溫至700℃約定管轄。測量鋯管的零電勢及高溫內(nèi)阻數據，應(yīng)分別小于±5mV及500Ω（出廠時，鋯管零電勢及高溫內(nèi)阻分別小于±3mV及100Ω）大幅拓展，如能符合要求發行速度，說明氧化鋯管性能良好。若零電勢及高溫內(nèi)阻分別大于±5mV及500Ω以上, 需換新鋯管.然后按照6.1.3節(jié)說明的方法進(jìn)行校準(zhǔn).

7.1.2在氧探頭“氧勢”端子處卸下內(nèi)部探頭連線與時俱進，將手動電位差計輸出信號由“氧勢”端子輸入性能，不同的毫伏輸入，信號轉(zhuǎn)換器應(yīng)顯示不同的氧量綜合運用，其關(guān)系參見附錄A“氧濃度—濃差電勢對照表”供給。

7.1.3確認(rèn)氧化鋯探頭性能，氧量測量及溫度控制系統(tǒng)均正常后實事求是，重新將氧探頭裝回取樣口進行探討。

8. 儀表成套性
全套儀表裝箱清單：

 

 

附錄A 氧濃度—濃差電勢對照表（0.1—15%O2）

(計算條件：參比氣氧濃度為20.6%，工作溫度700℃)服務水平。

附錄B：高溫型檢測器的原理及系統(tǒng)組成