防爆型氧化鋯氧分析儀說明書

1、中國原子能科學研究院 zo系列氧化鋯氧分析儀zo-fc型氧化鋯氧分析儀使用說明書魯盛會（技術(shù)專員兼銷售經(jīng)理）lshluoyan#183; 中國原子能科學研究院15 目 錄1 概述12 儀器測量原理13 儀器主要技術(shù)參數(shù)24 儀器簡介34.1 儀器組成34.2 各部分簡介34.2.1 探頭簡介34.2.2 變送器簡介44.2.2.1 基本結(jié)構(gòu)44.2.2.2 基本設置45 儀器檢驗56 儀器安裝66.1 安裝前的準備76.1.1 探頭安裝位置的選擇76.1.2 爐體法蘭的焊接76.2 安裝86.2.1 變送器的安裝86.2.2 探頭的安裝86.3 現(xiàn)場配線及連線97 儀

2、器校準107.1 校準前的準備107.2 校準方法108 儀器日常維護與常見故障排除118.1 儀器日常維護118.2 常見故障的分析與排除12中國原子能科學研究院 zo系列氧化鋯氧分析儀1 概述氧化鋯氧分析儀主要用于測定鍋爐煙氣中的氧分壓即氧氣的體積百分數(shù)含量（簡稱氧含量或氧量），對于保障鍋爐運行安全、提高燃料燃燒效率及減少環(huán)境污染將起到重要作用。我院zo系列氧化鋯氧分析儀中的zo-fc型氧分析儀為防爆系列產(chǎn)品，主要應用于工業(yè)生產(chǎn)中如下可能存在爆炸危險性的場所： 石化工業(yè)鍋爐； 火電廠鍋爐； 惰性氣體廠鍋爐； 煉油廠加熱爐和輸油管道加熱爐； 冶煉廠加熱爐和均熱爐； 輕紡、食品加工、制藥、水泥

3、、造紙和采暖等企業(yè)的工業(yè)鍋爐。zo-fc型氧化鋯氧分析儀采用隔爆型及防水防塵設計，產(chǎn)品防爆性能經(jīng)過國家指定的儀器儀表防爆安全監(jiān)督檢驗機構(gòu)檢驗合格，并取得該機構(gòu)頒發(fā)的防爆合格證。產(chǎn)品符合國家標準“gb3836.1-2000”爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備的有關(guān)規(guī)定 第一部分：通用要求 ，“gb3836.2-2000”爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備的有關(guān)規(guī)定 第二部分：隔爆型“d”，“gb4208-2008”外殼防護等級要求。防爆合格證號為ce091543。用戶可按規(guī)定選用本產(chǎn)品應用于相應爆炸性危險場所。 2 儀器測量原理防爆爆型氧化鋯氧分析儀的工作原理與非防爆產(chǎn)品一樣，是利用氧濃差電池原理來測定氣體中氧含量

4、的電化學分析儀器。在理想狀態(tài)下，當氧化鋯元件達到工作溫度且內(nèi)外電極表面的氧含量不相等時，便構(gòu)成一個氧濃差電池，產(chǎn)生電池電動勢，電池電動勢與電極表面氧濃度關(guān)系符合能斯特(nernst)方程： (1)式中：e 濃差電池電動勢，mv；r 氣體常數(shù)，8.3145j·mol1·k1；f 法拉第常數(shù)，96485.309c·mol-1；t 絕對溫度，k；p0 參比氣體氧分壓，%；p 被測氣體氧分壓，%。由于受各種因素的影響，實際測量并非在理想狀態(tài)下進行，因此需要對（1）式進行校正，校正后得到新的方程： （2） 本設計中p0為空氣中氧含量（20.6），k和e0值均可以通過校正得到

5、。通過測定氧化鋯電池電勢信號em，并將其輸送至變送器，變送器將根據(jù)（2）式，計算出被測氣體的氧含量p 值。 嚴格地說，氧化鋯氧分析儀測量的是惰性氣體中的氧含量，當煙氣中含有可燃性氣體時，測得的氧含量值將偏小。 3 儀器主要技術(shù)參數(shù) 測量范圍：020.6vol%o2； 測量精度：1級； 量程選擇：010vol%o2或020vol%o2； 工作溫度：750±5； 響應時間：<3秒（達到90%）； 輸出方式：dc 010ma或dc 4ma20ma電流線性輸出； 探頭長度：500mm1200mm； 變送器箱體尺寸（高×寬×深）：zo-fc型：426mm×2

6、80mm×150mm； 安裝點煙氣溫度：< 800(最佳煙氣溫度值為350450)； 安裝點允許最大壓差：2kpa； 環(huán)境溫度：變送器070, 探頭70； 工作電源：ac 220v±22v，50hz； 危險場所：爆炸危險場所為區(qū)、區(qū)，具有c類t1t4組爆炸氣體 或蒸汽混合物； 防護等級：ip65； 防爆標志：exdct4 。4 儀器簡介4.1 儀器組成 該儀器主要由探頭和變送器兩大部分組成。探頭實際上是一種裝有氧化鋯電池的氧傳感器，其主要作用就是輸出被測氧量所對應的電勢信號值。變送器主要有兩大功能：一是穩(wěn)定控制探頭的工作溫度；二是將從探頭輸入的電勢信號值轉(zhuǎn)換為對應的氧

7、量值，并將氧量值轉(zhuǎn)化為對應的電流值輸出。4.2 各部分簡介 4.2.1 探頭簡介探頭由氧化鋯元件、加熱爐、k型熱電偶、過濾器、信號引線、接線盒及不銹鋼殼體等組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示： 圖1 探頭結(jié)構(gòu)示意圖1.過濾器 2.加熱爐 3.k型熱電偶 4.標氣管 5. 氧化鋯元件 6.安裝法蘭 7.接線盒法蘭 8.接線盒 9.接線盒蓋 10.電纜引入裝置 11.接地各主要部件作用：氧化鋯元件是探頭的核心部件，由其產(chǎn)生電勢信號；加熱爐將氧化鋯元件加熱到設定的工作溫度；熱電偶作為溫度傳感器，用來測量加熱爐的溫度；信號引線將氧化鋯元件所產(chǎn)生的電勢信號輸送到變送器。4.2.2 變送器簡介4.2.2.1 基本結(jié)構(gòu)

8、變送器主要由主電路板、機箱面板、內(nèi)操作顯示面板，接線端子、機箱等組成。外形結(jié)構(gòu)如圖2所示：1. 銘 牌2. 觀 察 窗3. 機箱面板4. 接 地5. 校準旋鈕6. 電纜接入裝置7. 內(nèi)六角螺釘 8. 安 裝 孔圖2 變送器外形結(jié)構(gòu)圖變送器現(xiàn)場運行時嚴禁帶電開蓋操作，只可進行標氣校準操作，具體方法見“7 儀器校準”?，F(xiàn)場運行時變送器機箱面板觀察窗顯示氧量值。內(nèi)操作顯示面板含顯示窗及操作按鍵，按鍵基本操作見“5 儀器檢驗”。4.2.2.2 基本設置量程設置：變送器主電路板上設置了量程轉(zhuǎn)換跳線開關(guān)。當把跳線插在左邊兩個并排的引腳上即靠近電路板s1位置時，選擇氧量量程為020%，此時電流輸出值dc 0

9、10ma或dc 4ma20ma都是分別與該量程對應的值；當把跳線插在右邊兩個并排的引腳上即遠離s1位置時，選擇氧量量程為010%，此時電流輸出值dc 010ma或dc 4ma20ma都是分別與該量程對應的值。出廠時量程設置為020%，如需010%量程，可在現(xiàn)場安裝前將跳線插在右邊兩個引腳上即可。電流輸出設置：變送器設有兩檔電流輸出：dc 010ma和dc 4ma20ma。初始電流設置為dc 4ma20ma信號輸出，如用戶需要dc 010ma信號輸出，需在訂貨時注明。5 儀器檢驗儀器在發(fā)貨前已經(jīng)過嚴格的質(zhì)量檢驗，并附合格證，但運輸過程中可能因碰撞使其損壞。因此，用戶在使用儀器前，應先進行開箱檢驗

10、，檢查儀器外殼有無裂紋、損傷，并確定儀器正常后方可上爐安裝。具體操作步驟如下：（1）打開探頭接線盒，用萬用表分別測量加熱爐及熱電偶兩端的電阻值，判斷在運輸中有無造成斷線或接觸不良現(xiàn)象。（加熱爐阻值一般為150±20，熱電偶阻值一般為3.5±0.5）。（2）判斷無故障后，用三組導線分別將探頭“加熱爐”、“熱電偶”和“信號”接線端子與變送器對應接線端連接好（參考圖3）。（3）將外接電源接在變送器“ac220v”端子上。（4）接通電源，加熱爐開始升溫，當達到600后，儀器自動轉(zhuǎn)為氧量值顯示。( 5）穩(wěn)定一段時間后，測量探頭信號線兩端的電阻及電勢值，若電阻小于1k、電勢絕對值逐漸減

11、小且穩(wěn)定后小于10mv，表明探頭完好，可以進行現(xiàn)場安裝。 圖3 變送器與探頭接線變送器機箱內(nèi)操作顯示面板設顯示操作鍵。用戶要進行按鍵操作時須把內(nèi)操作顯示板從變送器機箱后蓋上拆下方可以進行。由于現(xiàn)場嚴禁帶電開蓋操作，此操作可在用戶到貨儀器檢驗及儀器返回檢修部門檢修期間進行。變送器操作顯示面板如圖4所示。 圖4 變送器內(nèi)操作顯示面板圖具體操作如下： 將變送器機箱內(nèi)置電源開關(guān)撥至“開”后，探頭加熱爐開始升溫，“”指示燈亮，led顯示探頭加熱爐溫度值（新安裝探頭開機后led顯示閃動“hhhh”，是由于探頭內(nèi)保溫材料含水分過多造成氧電勢信號過大而超出量程，一般情況下，開機后半小時左右恢復正常）。當加熱爐

12、溫度達到600時，“o2”指示燈亮，變送器電路將自動運算并顯示測得的氧量值。此后，led顯示內(nèi)容由操作按鈕決定。如：當按住電勢時，“mv”指示燈亮，led顯示電池電勢信號值；當按住溫度時，“”指示燈亮，led顯示加熱爐溫度值；當按住自檢時，“o2”指示燈亮，led顯示自檢氧量值。 將探頭與變送器相應端連接時，注意不要錯接、虛接或正負極反接。 請勿將外接電源接入變送器或探頭的“信號”、“熱電偶”或 “加熱爐”接線端，否則，將造成儀器損壞，損失由用戶承擔。 注意事項： 6 儀器安裝現(xiàn)場安裝使用時必須嚴格遵守gb3836.15-2000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備 第15部分：危險場所電氣安裝

13、 （煤礦除外）及gb50257-1996電氣安裝工程 爆炸與火災危險環(huán)境電氣裝置施工及驗收規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。6.1 安裝前的準備6.1.1 探頭安裝位置的選擇正確選擇探頭安裝點，對于提高測量準確性和延長探頭使用壽命有著重要意義。選擇安裝點的原則： 安裝點的煙氣溫度不宜過高，否則會縮短探頭的使用壽命，推薦安裝點煙氣溫度在350450范圍內(nèi)； 安裝點應選在煙氣流動性好的位置，切忌安裝在爐內(nèi)側(cè)、死角、渦流或縮口處。因為爐內(nèi)側(cè)和死角處氧量變化響應滯緩，渦流處氧量波動大，而縮口處沖刷大易灰堵； 安裝點處應有操作平臺，有利于探頭的安裝、校準和維護； 安裝點負壓不能過大，一般應2kpa，以免產(chǎn)生測量

14、偏差； 安裝點附近應絕對密封，不應出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，否則會使氧量測量值偏高； 探頭安裝位置應符合鍋爐結(jié)構(gòu)特點。對于電廠鍋爐和工業(yè)爐來說，推薦安裝點如圖6所示。旁路煙道安裝圖如圖7所示。 圖5 電廠鍋爐和工業(yè)爐推薦安裝點 圖6 旁路煙道安裝圖6.1.2 爐體法蘭的焊接 zo系列氧化鋯氧分析儀的爐體法蘭大小相同，但長度不同。爐體法蘭結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示。 圖7 爐體法蘭為了保證爐體法蘭在焊接后有良好的密封性，用戶需自備一段長度等于爐壁厚的102mm×5mm的爐墻管和一塊約5mm厚的方形鋼板（大小視現(xiàn)場情況而定）。在方板中心開一個90mm的圓孔，將爐體法蘭焊在該孔中，方板再與爐墻管焊接在一起（

15、參考圖9）。 圖8 爐體法蘭的焊接6.2 安裝 6.2.1 變送器的安裝 zo-fiic型變送器是靠四個m12×20的螺栓（用戶自備）安裝在現(xiàn)場的合適位置。安裝孔尺寸見“圖2 變送器外形結(jié)構(gòu)圖”。 在安裝及拆卸變送器時，注意保護各防爆結(jié)合面不得有劃傷、碰傷缺陷。安裝時，螺釘應均勻堅固，不得有松動。6.2.2 探頭的安裝探頭可在停爐狀態(tài)下安裝，也可以在開爐狀態(tài)下安裝，其安裝示意圖如圖9所示。由圖可見，安裝時將探頭用4個螺栓固定在爐體法蘭上即可，探頭法蘭標準尺寸如圖10所示。 圖9 探頭安裝示意圖 10 探頭法蘭尺寸圖 探頭安裝操作十分簡單，但要注意以下環(huán)節(jié)： 探頭內(nèi)的核心部件為陶瓷易碎

16、品，搬運時應輕拿輕放，避免 劇烈振動，以免損壞； 若在開爐狀態(tài)下安裝，應將探頭在插入爐內(nèi)1/3長度時，停留23分鐘，再緩緩插入，以防驟熱損壞氧化鋯元件； 探頭過濾器的金屬面必須對著煙氣流向，以防過濾器陶瓷因受沖刷而被損壞； 兩法蘭之間應放置石棉墊圈，并擰緊4個螺栓，以防漏氣。 6.3 現(xiàn)場配線及連接變送器與探頭之間用三組銅芯電纜直接引入密封填料蓋。連接電纜線芯用于區(qū)時最小截面為2.5mm2，用于區(qū)時最小截面為1.5mm2。 氧電勢信號線 熱 電 偶 線 加 熱 爐 線在爆炸危險場所不準明敷設塑料電纜和絕緣導線，應采用鍍鋅鋼管配線。鋼管之間、鋼管與鋼管附件、鋼管與氧分析儀引入裝置的連接應采用螺紋

17、連接。待變送器和探頭分別安裝完畢后，按要求用三組電纜線將變送器與探頭相連。電纜線從變送器引入裝置接入后，引入裝置內(nèi)要填充阻火材料?，F(xiàn)場安裝時有關(guān)細則須嚴格按照gb50257-1996電氣安裝工程 爆炸與火災危險環(huán)境電氣裝置施工及驗收規(guī)范中“爆炸危險環(huán)境的電氣線路”有關(guān)規(guī)定操作。7 儀器校準7.1 校準前的準備確認儀器連線準確無誤后，打開變送器電源開關(guān)，探頭加熱爐開始升溫，此時變送器led顯示其溫度值。當溫度達到600時，變送器自動顯示氧量值。當溫度達到750并穩(wěn)定后，儀器進入測量狀態(tài)。雖然儀器進入測量狀態(tài)，但在運行前期測量值可能有較大偏差或波動，這屬于正常情況。一般探頭大約需要運行2

18、4小時后，顯示值才能趨于平穩(wěn)，雖然此時指示正常，但測量結(jié)果并不一定十分準確，應該進行校準工作。7.2 校準方法本儀器采用兩點校準法，即空氣校準和標氣校準。第一步為空氣校準，操作步驟如下：（1）將探頭“標氣入口”打開，使空氣自動進入探頭；（2）待顯示穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)變送器機箱面板上“空氣校準”電位器，使顯示為“20.60±0.20”。 第二步為標氣校準，操作步驟如下：（1）將標氣校準裝置按圖11所示與氣瓶連接好；（2）確認減壓閥處于關(guān)閉狀態(tài)后，打開氣瓶閥；（3）緩緩打開減壓閥，將標氣流量調(diào)節(jié)為300ml/min500ml/min；（4）將連接軟管與探頭“標氣入口”相連，將標氣通入探頭，此過

19、程應保證不漏氣；（5）通氣約1分鐘后，調(diào)節(jié)變送器機箱面板上“標氣校準”電位器，將氧量顯示值調(diào)為標準氣體氧量值即可。 圖11 儀器校準示意圖 應先進行空氣校準，再進行標氣校準。 應先調(diào)好標氣流量，再將連接軟管與探頭“標氣入口”相連，否則可能因氣體流量過大而導致氧化鋯元件破裂。 校準過程中，應保證不漏氣，以免影響校準的準確性。 校準完畢時，一定要先從“標氣入口”拔下連接軟管，再關(guān)閉減壓閥和氣瓶閥。 校準完畢后，應擰緊“標氣入口”螺帽，否則空氣進入將使氧量測量值偏大。8 儀器日常維護與常見故障排除8.1 儀器日常維護儀器日常維護應注意以下幾個方面： 變送器在發(fā)貨前已調(diào)試好，用戶不應調(diào)節(jié)其內(nèi)部電位器，以免影響測量線性及精度； 探頭安裝24小時以后應校準，以后可根據(jù)實際情況用標氣校準； 儀器安裝后，應在