氧化鋯測氧工作原理

1、優(yōu)選文檔優(yōu)選文檔PAGEPAGE19優(yōu)選文檔PAGE氧化鋯測氧工作原理CE-系列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，其核心的氧化鋯管部署在一微型電爐內(nèi)，位于整個探頭的頂端。氧化鋯管是由氧化鋯資料摻以必然量的氧化釔或氧化鈣經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后形成的牢固的氧化鋯陶瓷燒結(jié)體。由于它的立方晶格中含有氧離子空穴，因此在高溫下它是優(yōu)異的氧離子導(dǎo)體。因其這一特點，在必然高溫下，當(dāng)鋯管兩邊的氧含量不相同時，它即是一個典型的氧濃差電池，在此電池中，空氣是參比氣，它與煙氣分別位于內(nèi)外電極。在實質(zhì)的氧探頭中，空氣流經(jīng)外電極，煙氣流經(jīng)內(nèi)電極，當(dāng)煙氣氧含量P小于空氣氧含量P0（20.6%O2）時，空氣中的氧分子

2、從外電極上搶奪4個電子形成2個氧離子，發(fā)生以下電極反應(yīng)：O（P0）+4e-2O-2氧離子在氧化鋯管中迅速遷移到煙氣邊，在內(nèi)電極上發(fā)生相反的電極反應(yīng)：2O-2O（P0）+4e-由于氧濃差以致氧離子從空氣邊遷移到煙氣邊，所以產(chǎn)生的電勢又以致氧離子從煙氣邊反向遷移到空氣邊，當(dāng)這兩種遷移達到平衡后，便在兩電極間產(chǎn)生一個與氧濃差有關(guān)的電勢信號E,該電勢信號吻合能斯特方程：E=(RT/4F)Ln(P0/P)(1)式中R、F分別是氣體常數(shù)和法拉第常數(shù)，T是鋯管絕對溫度（K）,P0是空氣氧含量（20.6%O2）,P是煙氣含量。由（1）式可見，在必然的高溫條件下（一般）600），必然的煙氣氧含量便會有一對應(yīng)的電

3、勢輸出，在理想狀態(tài)下，其電勢值在高溫地域內(nèi)對應(yīng)氧含量見附表。在理想狀態(tài)下，當(dāng)被測煙氣與參比氣濃度相同時，其輸出電勢mV,但在實質(zhì)應(yīng)用中，鋯管實質(zhì)條件和現(xiàn)場情況均不是理想狀態(tài)。E值為0故事實上的鋯管是偏離此值的。實質(zhì)上，必然氧含量鋯管輸出的電勢為理論值和本底電勢的和，我們稱為無濃差條件下鋯管輸出的電勢值為本底電勢或稱為零位電勢，此值的大小又在不相同溫度下呈不相同的值，并且隨鋯管使用期延長而變化。所以，如不對此情況辦理，會嚴重影響整套測氧儀的正確和探頭壽命。鑒于此，CE系列氧解析儀采用了雙參數(shù)校正法，對探頭本底電勢作特別辦理，填充了鋯管的失散性弊端，延長了探頭的使用壽命。注：參比氣為大氣，在理想情

4、況下（本底為零時），熱電偶為K分度號。450500550600650700750800850mVO.2%0.182.9888.7194.45100.19105.93111.67117.41123.14128.880.557.9161.9165.9269.9273.9677.9381.9485.6489.951.047.1150.3753.6356.8960.1563.4166.6669.9273.181.540.3043.6246.4449.2652.0954.9157.7360.5563.372.036.3238.8341.3443.8546.3748.8851.3953.9056.412.

5、532.8435.1137.3939.6641.9344.2046.4748.7451.013.030.0032.0834.1536.2338.3040.3842.4544.5346.603.527.6029.5131.4233.3335.2437.1539.0640.9742.884.025.5227.2929.0530.8232.5834.3536.1137.8839.644.523.6925.3326.9628.6030.2431.8833.5235.1636.805.022.0523.5725.0126.6228.1529.6731.2032.7234.255.520.5621.982

6、3.4124.8326.2527.6729.1030.5231.946.019.2120.5421.8623.1924.5225.8527.1828.5129.846.517.9619.2020.4521.6922.9324.1725.4126.6627.907.016.0117.9719.1320.2921.4622.6223.7824.9426.117.515.7316.8217.9119.0020.0821.1722.2623.3524.448.014.7315.7516.7617.7818.8019.8220.8421.8622.888.513.7814.7415.6916.6417.

7、6018.5519.5020.4621.419.012.8913.7814.6315.5716.4617.3518.2419.1420.039.512.0512.8813.7214.5515.3816.2217.0517.8918.7210.011.2512.0312.8113.5914.3615.1415.9216.7017.4810.510.4911.2211.9412.6713.3914.1214.8515.5716.3011.09.7710.4411.1211.7912.4713.1513.8214.5015.1711.59.079.7010.3310.9611.5912.2112.8

8、413.4714.1012.08.418.999.5810.1610.7411.3211.9012.4913.0712.57.788.318.859.399.9310.4711.0011.5412.0813.07.167.668.168.659.159.6410.1410.6411.1313.56.587.037.497.948.408.859.319.7610.2214.06.016.436.847.267.678.098.518.929.3414.55.465.846.226.606.987.367.738.118.4915.04.945.285.625.966.306.646.997.3

9、37.6715.54.434.735.045.345.655.966.266.576.8816.03.934.204.484.755.025.295.565.846.1116.53.453.693.934.174.414.654.895.125.3617.02.993.193.403.613.814.024.234.434.6417.52.542.712.893.063.243.413.593.763.9418.02.102.242.392.532.682.822.973.113.2618.51.671.791.902.022.132.252.362.482.6019.01.251.341.4

10、31.521.601.691.781.861.9519.50.850.910.971.031.091.151.201.261.3220.00.460.490.520.550.580.610.650.680.7120.6000000000CE系列氧化鋯氧解析儀技術(shù)規(guī)格測量對象：各種工業(yè)爐窯煙氣，混雜氣體濃度測量元件：氧化鋯管1、測氧范圍：020.6%O2或0-10%2、儀器精度：系統(tǒng)測氧基本誤差2%滿量程值3、變送器精度：1.0級（1.0%滿量程值）4、溫控精度：恒溫點的70015、響應(yīng)時間：3秒（達到90%的響應(yīng)）6、報警輸出：上、下限節(jié)點輸出，可選“常開”或“常閉”點7、模擬量輸出信號：42

11、0mAADC（負載0750）對應(yīng)氧量010%O2也許020.6%O28、本底修正范圍：-20mV+20mV9、數(shù)顯形式：LED四位數(shù)碼管顯示10、電源：AC220V15%11、功耗：6W（不包括加熱功率）12、加熱功率：約50W（平均值）可供應(yīng)150W輸出功率13、環(huán)境條件：溫度-2060相對濕度90%14、檢測器約10Kg，變換器約5Kg15、標定方式：叁參數(shù)標定?？諝恻c、標準氣點、工況點。如何選型主要以下幾方面考慮選型：一.變換器變換器有盤裝（CE-2D):開孔尺寸75+2mm150+2mm壁掛式（CE-2C):安裝尺寸：260mm205mm90mm變換器的顯示量程為：20.6%或。輸出為

12、：-mA上下限為常開節(jié)點，用戶可自設(shè)定報警點。二.檢測器插入深度選擇：爐墻厚度300mm（檢測器長度規(guī)格有400mm，600mm，800mm，1000mm，1200mm可供選擇）安裝點煙氣溫度的選擇：煙溫700，選擇CE標準型檢測器煙溫700，選擇CE高溫型檢測器CE系列氧化鋯擁有以下主要特點：1、傳感器使用了日本離子鍍膜技術(shù)，大幅度提高了使用壽命。2、氧化鋯探頭采用全321不銹鋼（1Cr18Ni9Ti)護套，擁有極佳的耐磨及耐蝕性。3、直插式：無需取樣系統(tǒng)，響應(yīng)快，有效的降低煙氣中灰份擁堵。4、熱擴散參比：無需特地的參比空氣泵，使用保護簡單。5、雙參數(shù)設(shè)計：戰(zhàn)勝國產(chǎn)氧化鋯性能失散性，測量正確

13、，延長使用壽命。6、工況在線校準：正確可靠，單標氣在線校準方便，工況點可直接標定，測量精準。7、熱惰性保護：安裝方便，可熱安裝，對停啟爐適應(yīng)性強。8、元件可拆：元件更換方便，便于維修，降低使用成本。9、多功能顯示：氧含量(%)；氧電勢；溫度，本底電勢參數(shù)數(shù)顯直觀方便10、雙量程：同時擁有0-10%和0-20.6%雙量程，測量范圍廣。11、雙輸出：同時擁有開關(guān)量節(jié)點輸出和4-20mA兩檔輸出。12、負載大：750歐/4-20mA,便于遠程安裝。13、本底電勢可調(diào)，調(diào)治范圍寬，可隨時檢查元件老化等參數(shù)。14、全浮式設(shè)計：共模輸入，抗電場攪亂性強，無需專用地線，安裝方便。15、產(chǎn)品系列化適應(yīng)性強：可

14、適用于燃氣、燃油、燃煤各種爐型。測量溫度從室溫至1400度均可選擇到合適的型號。CE-氧化鋯氧解析儀結(jié)構(gòu)一、檢測器結(jié)構(gòu)：二、爐體法蘭結(jié)構(gòu)：三、盤裝式變換器（CE-2D）結(jié)構(gòu)：四、壁掛式變換器（CE-2C）結(jié)構(gòu)：CE-2C(外掛式)氧化鋯解析儀面板及端子圖安裝前的準備1）開箱檢查，按裝箱單內(nèi)容檢查件數(shù)及外觀2）實驗室檢查A）檢測器冷態(tài)檢查，打開檢查器接線盒，用萬用表歐姆檔測量，氧電池端子1-2之間為開路狀態(tài)，阻值超量程，熱電耦端子3-4之間阻值只有幾歐姆為正常，電爐絲端子7-8之間阻值約80為正常。注意測量電爐絲阻值只幸虧斷電狀態(tài)下進行。熱電耦補償端子5-6之間采用目檢，用手或工具輕輕撥動AD5

15、90，引線應(yīng)緊固在端子上。B）熱態(tài)檢查，按系統(tǒng)連線圖7接線，檢查無誤后通電，升溫過程中前面板顯示溫度。當(dāng)溫度升到600時，若儀表處于測量狀態(tài)，程序?qū)⒆詣幼儞Q到氧含量顯示狀態(tài)，其數(shù)值應(yīng)在空氣氧含量20.6周邊，若使儀表處于保護狀態(tài)，則能夠操作面板所有按鍵。a）定性檢查第一步確認被控溫度可否為7002，一般熱電勢約為28mV，查比較表溫度值加上室溫對付應(yīng)700第二步用萬用表歐姆檔測量氧電勢內(nèi)阻，正反方向（即測量表筆調(diào)換）各測量一次，取其平均值。新探頭電池內(nèi)阻一般小于100，舊探頭檢修后應(yīng)控制在800之內(nèi)。注意：采用上述方法測量電池內(nèi)阻時，儀表應(yīng)與自控系統(tǒng)脫開，因萬用表是有源的，有信號疊加于氧電勢上

16、，將攪亂被測氧量。（b）定量校準：通標準氣按儀表調(diào)校操作。（3）安裝前需備好M1250螺釘，相應(yīng)的螺母、墊片、墊圈，以及法蘭間的密封墊圈等。4）安裝地址：A）檢測器檢測器的安裝應(yīng)滿足以下條件：應(yīng)盡量防備機械震動采樣氣體和壓力均在標準規(guī)格之內(nèi)，爐體密封好，檢測器盡量向煙氣下游裝以降低檢測氣體溫度。為了造成微正壓，取氣點處周邊下游煙流通路稍小些。周圍環(huán)境溫度在標準范圍之內(nèi)測頭處應(yīng)防備高輻射熱和高輻射蒸氣的影響防備灰塵及腐化氣體供應(yīng)充分的保護空間（B）變換器變換器的安裝部位應(yīng)滿足以下條件：盡量防備機械震動防備腐化性氣體周圍環(huán)境溫度應(yīng)在標準范圍之內(nèi)防備強磁場攪亂防備動力線、馬達、勵磁繼電器、泵等的攪亂

17、供應(yīng)充分的保護空間變換器應(yīng)盡量安裝在湊近檢測器處，距離不高出100m為宜（5）爐墻或煙道壁張口地址及尺寸：選擇氣樣有代表性的位置，爐體密封性好，檢測器盡可能向煙氣下游安裝，以便降低檢測器的煙氣溫度，張口處氣流暢達，避開不流暢區(qū)。6）爐墻埋管及爐體法蘭。中溫型、高溫型氧檢測器裝在煙氣流中粉塵大的地方時，對應(yīng)導(dǎo)流管排氣口處的開孔尺寸應(yīng)大些，利于出氣與消除灰塵。低溫直插式可小些。埋管內(nèi)孔尺寸最小為F89。7）盤裝變換器外形及開孔尺寸75+2mm150+2mm250mm，變壓器外形尺寸及底座螺孔尺寸。降壓變壓器用于檢測器內(nèi)部電爐供電，一般依次級抽頭90V地址，經(jīng)過變換器內(nèi)部控制電路，變成可控電源后送加

18、熱電爐。次極抽頭地址可組成90V、100V、110V電源以保證鋯管工作端溫度能控制在700，冗余功率越少越好，即全功率加于電爐，最高溫升不要高出850.保護與檢修1、查找儀器故障的方法：故障只可能來自于探頭、變送器、安裝三方面?？刹捎孟铝蟹椒ㄨb識：1）測量探頭信號值（直接量信號輸入端），若是信號正常（一般大型爐信號值在20-60mV內(nèi)，中型爐信號值在10-60mV內(nèi)，小型爐信號值在0-25mV內(nèi)），則很可能故障在安裝和變送器內(nèi)。若是信號明顯不正常，則很可能故障在探頭。這時應(yīng)通入標氣進行檢驗，若是本底電勢在（）20mV內(nèi)，則很可能探頭自己漏氣；若是本底電勢大于（）20mV,則很可能是氧化鋯元件出現(xiàn)故障。2）氧化鋯元件老化故障在煙氣的腐化下，氧化鋯元件在運行1年左右會出現(xiàn)老化現(xiàn)象。元件老化的表現(xiàn)是：顯示遲緩，噪聲大并且不牢固，本底電勢大，當(dāng)拆下在空氣中700度下測量元件內(nèi)阻時，內(nèi)阻大于1K歐（用半電位法）。這時應(yīng)更換元件。更換元件的方法是：拆下過濾器。左手捏住引線柱，右手用小螺絲刀將小螺釘擰松。平均擰開