2023年ZO系列氧化鋯氧量分析儀使用說(shuō)明介紹模板

目 錄12儀器主要技術(shù)參數(shù)33儀器組成3各局部簡(jiǎn)介4探頭簡(jiǎn)介4變送器簡(jiǎn)介4根本構(gòu)造4根本操作5根本設(shè)置668安裝前的預(yù)備8探頭安裝位置的選擇8爐體法蘭的焊接9現(xiàn)場(chǎng)布線91010101111*歐陽(yáng)光明*歐陽(yáng)光明*創(chuàng)編2023.03.07*歐陽(yáng)光明*歐陽(yáng)光明*創(chuàng)編2023.03.0711111313常 見(jiàn) 故 障 的 分 析 與 排 除 13概述氧化鋯氧主要用于測(cè)定鍋爐煙氣中的氧分壓即氧氣的體積百分?jǐn)?shù)含量〕，對(duì)于保障鍋爐運(yùn)行安全、提高燃料燃燒效率及削減環(huán)境污染將起到重要作用。其應(yīng)用場(chǎng)所主要有：●火電廠鍋爐；●煉油廠加熱爐和輸油管道加熱爐；●冶煉廠加熱爐和均熱爐；●化工、輕紡、食品加工、制藥、水泥和采暖等企業(yè)的工業(yè)鍋爐。燒，在節(jié)能減排與安全環(huán)保等方面具有重要意義。中國(guó)原子能科學(xué)爭(zhēng)論院始建于1950年，是中國(guó)核科學(xué)技術(shù)的發(fā)祥地，是以核科學(xué)為主、多學(xué)科并存的綜合性大型科研基地，是我國(guó)“兩彈一艇”事業(yè)的搖籃。氧化鋯開(kāi)發(fā)爭(zhēng)論室是院下屬的集科研、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和市場(chǎng)營(yíng)銷為一體的綜合性實(shí)體，從事氧化鋯測(cè)氧技術(shù)的爭(zhēng)論已30余年，編寫(xiě)了國(guó)內(nèi)本行業(yè)第一本專著：《氧離子固體電解質(zhì)濃差電池與測(cè)氧技術(shù)》。該技術(shù)曾先后屢次榮獲國(guó)家制造獎(jiǎng)及部科技成果獎(jiǎng)。在這一系列科研成果的根底上，成功研制出ZO系列氧化鋯氧。該產(chǎn)品曾在北京國(guó)際博覽會(huì)上獲同類產(chǎn)品最高質(zhì)量獎(jiǎng)，并在全國(guó)氧化鋯氧行業(yè)質(zhì)量評(píng)比中榮獲一等獎(jiǎng)。2023年，該產(chǎn)品通過(guò)ISO9001國(guó)際質(zhì)量體系認(rèn)證。此后，我院開(kāi)發(fā)并推出了防硫型、高溫型等多種型號(hào)的氧化鋯氧，以滿足不同用戶的需求。儀器測(cè)量原理①中氧含量的電化學(xué)器。在抱負(fù)狀態(tài)下，當(dāng)氧化鋯元件到達(dá)工作溫度且內(nèi)外電極外表的氧含量不相等時(shí)，便構(gòu)成一個(gè)氧濃差電池，產(chǎn)生電池電動(dòng)勢(shì)，電池電動(dòng)勢(shì)與電極外表氧濃度關(guān)系符合能斯特(Nernst)方程：4F ERTlnP04F

(1)式中：EmV；TK；P0P由于受各種因素的影響，實(shí)際測(cè)量并非在抱負(fù)狀態(tài)下進(jìn)展，因此需要對(duì)〔1〕式進(jìn)展校正，校正后得到的方程：PE kln 0Em P

〔2〕本設(shè)計(jì)中P0為空氣中氧含量〔21.00％〕，k和E0值均可以通過(guò)校正得到。通過(guò)測(cè)定氧化鋯電池電勢(shì)信號(hào)Em，并將其輸送至變送器，變送器將依據(jù)〔2〕式，計(jì)算出被測(cè)氣體的氧含量P值。①嚴(yán)格地說(shuō)，氧化鋯氧測(cè)量的是惰性氣體中的氧含量，當(dāng)煙氣中含有可燃性氣體時(shí)，測(cè)得的氧含量值將偏小。儀器主要技術(shù)參數(shù)測(cè)量精度：1級(jí)；或0～20Vol%O2；工作溫度①：750℃±5℃；3秒〔到達(dá)90%〕；輸出方式：DC0～10mA或DC4mA～20mA電流線性輸出；②：500mm～1200mm；變送器箱體尺寸〔高×寬×深〕：〔Q型〕：320mm×240mm×110mm；盤裝式〔P型〕：160mm×160mm×400mm；臥式〕；立式〕；●直插式探頭安裝飾煙氣溫度：≤600℃〔300-500℃最正確〕；●安裝飾允許最大壓差：2KPa；環(huán)境溫度：變送器-5℃～55℃,70℃；●工作電源：AC220V±22V，50Hz。①對(duì)于不同型號(hào)探頭，其值可能略有不同，本文均以工作溫度為750℃的ZO-12B探頭為例說(shuō)明。假設(shè)工作溫度不同，將文中涉及溫度750℃改為對(duì)應(yīng)工作溫度值即可。不同型號(hào)探頭長(zhǎng)度不同。度值即可。儀器簡(jiǎn)介儀器組成換為對(duì)應(yīng)的氧量值，并將氧量值轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的電流值輸出。各局部簡(jiǎn)介探頭簡(jiǎn)介探頭由氧化鋯元件、加熱爐、K型熱電偶、過(guò)濾器、信號(hào)引線、接線盒及不銹鋼殼體等組成，其構(gòu)造如圖1所示：圖1探頭構(gòu)造示意圖過(guò)濾器2.氧化鋯元件3.加熱爐4.外殼5.信號(hào)引線6.標(biāo)氣管7.元件法蘭8.K型熱電偶9.法蘭10.接線盒爐的溫度；信號(hào)引線將氧化鋯元件所產(chǎn)生的電勢(shì)信號(hào)輸送到變送器。變送器簡(jiǎn)介根本構(gòu)造電源氧濃差電勢(shì)放大電源氧濃差電勢(shì)放大多路ADDA輸出0～10mA電流輸出熱電偶電勢(shì)選擇CPU放大開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換單元4～20mA電流輸出溫控顯示單元單元圖2變送器電路原理框圖從圖2可見(jiàn)，探頭產(chǎn)生的氧濃差電勢(shì)信號(hào)、熱電偶電勢(shì)信號(hào)經(jīng)分別放大后，由多路選擇開(kāi)關(guān)將其輸入A/D轉(zhuǎn)換器，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后由CPU依據(jù)能斯特方程計(jì)算出氧量值，再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換、光電隔離及V/I轉(zhuǎn)換，最終得到DC0～10mA或DC4mA～20mA的電流信號(hào)輸出。根本操作氧化鋯氧Zirconia氧化鋯氧ZirconiaOxygenAnalyzer%O°mV2Ccal空氣校準(zhǔn)aircalib標(biāo)氣校準(zhǔn)stangascalib自檢電勢(shì)溫度測(cè)量校準(zhǔn)TestEmTmpTestCal各局部功能：中心為L(zhǎng)ED數(shù)碼顯示管(以下簡(jiǎn)稱LED)，顯示相關(guān)的參數(shù)值。左側(cè)為參數(shù)顯示狀態(tài)指示燈，LED顯示的數(shù)值為指示燈亮者所對(duì)應(yīng)的參數(shù)值。右側(cè)分別為空氣校準(zhǔn)和標(biāo)氣校準(zhǔn)電位 圖3變送器操作顯示面板圖器，用來(lái)校準(zhǔn)儀器，以提高測(cè)量精度①。下方為操作按鈕，由其打算LED顯示內(nèi)容。具體操作：將變送器電源開(kāi)關(guān)撥至“開(kāi)”后，探頭加熱爐開(kāi)頭升溫，“℃”指示燈亮，LED顯示探頭加熱爐溫度值②。當(dāng)加熱爐溫度到達(dá)600℃時(shí)，“％O2”指示燈亮，變送器電路將自動(dòng)運(yùn)算并顯示測(cè)得的氧量值。此后，LED顯示內(nèi)容由操作按鈕打算。如：當(dāng)按住自檢時(shí)，“％O2”指示燈亮，LED顯示自檢氧量值③；當(dāng)按住電勢(shì)時(shí)，“mVLED顯示電池電勢(shì)信號(hào)值；當(dāng)按住溫度LED顯示加熱爐溫度值；當(dāng)按下標(biāo)定時(shí)，“cal”指示燈亮，此時(shí)可以校準(zhǔn)儀器；校準(zhǔn)以后按下測(cè)量，LED顯示被測(cè)氧量值，儀器進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)。4.2.2.3基本設(shè)置

①儀器校準(zhǔn)的具體操作詳見(jiàn)第7章“儀器校準(zhǔn)”局部。②假設(shè)安裝的是探頭，開(kāi)機(jī)后可能消滅“mV”指示燈亮、LED顯示為“HHHH”并閃耀的現(xiàn)象，這是由于探頭內(nèi)保溫材料含水分過(guò)多造成氧電勢(shì)信號(hào)過(guò)大而超出量程，一般狀況下，開(kāi)機(jī)后1小時(shí)左右儀器將正常工作。③自檢功能是為診斷變送器運(yùn)算電路是否正常而設(shè)置的，其自檢氧量值不代表量探頭所測(cè)氧量值。程設(shè)置：變送器主電路板上設(shè)置了量程轉(zhuǎn)換跳線開(kāi)關(guān)。當(dāng)把跳線插在左邊兩個(gè)并排的引腳上即靠近電路板S1位置時(shí)，選擇氧量量程為0～20%，此時(shí)電流輸出值DC0～10mA或DC4mA～20mA都是分別與該量程對(duì)應(yīng)的值；當(dāng)把跳線插在右邊兩個(gè)并排的引腳上即遠(yuǎn)離S1位置時(shí)，選擇氧量量程為0～10%，此時(shí)電流輸出值DC0～10mA或DC4mA～20mA都是分別與該量程對(duì)應(yīng)的值。初始量程設(shè)置為0～20%，如需0～10%量程，將跳線插在右邊兩個(gè)引腳上即可①。電流輸出設(shè)置：變送器設(shè)有兩檔電流輸出：DC0～10mA和DC4mA～20mA。初始電流設(shè)置為DC4mA～20mA信號(hào)輸出，如用戶需要DC0～10mA信號(hào)輸出，需在訂貨時(shí)注明。儀器檢驗(yàn)可上爐安裝。具體操作步驟如下：推斷在運(yùn)輸中有無(wú)造成斷線或接觸不良現(xiàn)象②。推斷無(wú)故障后，用符合要求的三組導(dǎo)線〔參考6.1.3節(jié)〕分別將探頭“加熱爐”、“熱電偶”和“信號(hào)”接線端子與變送器對(duì)應(yīng)接線端連接好〔參考圖4、圖5〕。AC220V”端子上。①量程轉(zhuǎn)換只影響對(duì)應(yīng)電流輸出值，而與變送器本身的氧量值顯示無(wú)關(guān)。接通電源，加熱爐開(kāi)頭升溫，當(dāng)?shù)竭_(dá)600℃后，儀器自動(dòng)轉(zhuǎn)為氧量值顯示③。按住操作面板上的自檢鍵，假設(shè)顯示為“5.00±0.20”，說(shuō)明變送器氧量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)正常。①量程轉(zhuǎn)換只影響對(duì)應(yīng)電流輸出值，而與變送器本身的氧量值顯示無(wú)關(guān)。(5〕穩(wěn)定

②對(duì)于ZO－12B型探頭，加熱爐阻值一般為150Ω±20Ω，熱電偶阻值一般為3.5Ω±0.5Ω。對(duì)于不同型號(hào)產(chǎn)品，其值略有不同。③詳見(jiàn)“4.2.2.2根本操作”局部。一段時(shí)間后，測(cè)量探頭信號(hào)線兩端的電阻及電勢(shì)值，假設(shè)電阻小于1KΩ、電勢(shì)確定值漸漸減小且穩(wěn)定后小于10mV，說(shuō)明探頭完好，可以進(jìn)展現(xiàn)場(chǎng)安裝。將探頭與變送器相應(yīng)端連接時(shí)，留意不要錯(cuò)接、虛接或正負(fù)極反接。墻掛式變送器接線端子

探頭接線端子請(qǐng)勿將外接電源接入變送器或探頭的“信號(hào)”、“熱電偶”或 “加熱爐”接線端，否則，將造成儀器損壞，損失由用戶擔(dān)當(dāng)。加熱爐220V電源接地

開(kāi)關(guān) 加熱爐 熱電偶 信號(hào)圖4墻掛式變送器與探頭接線圖盤裝式變送器接線端子盤裝式變送器接線端子探頭接線端子傳感器信號(hào)10mA接地加熱爐輸出輸出接地220V加熱爐 熱電偶 信 號(hào)熱電偶圖5盤裝式變送器與探頭接線圖儀器安裝安裝前的預(yù)備探頭安裝位置的選擇義。選擇安裝飾的原則：*歐陽(yáng)光明*歐陽(yáng)光明*創(chuàng)編2023.03.07煙氣溫度在300℃～500℃范圍內(nèi)；口處。由于爐內(nèi)側(cè)和死角處氧量變化響應(yīng)滯緩，渦流處氧量波動(dòng)大，而縮口處沖刷大易灰堵；安裝飾處應(yīng)有操作平臺(tái)，有利于探頭的安裝、校準(zhǔn)和維護(hù)；安裝飾四周應(yīng)確定密封，不應(yīng)消滅漏氣現(xiàn)象，否則會(huì)使氧量測(cè)量值偏高；裝飾如圖6所示。旁路煙道安裝圖如圖7所示。推舉安裝選點(diǎn)區(qū)域推舉安裝選點(diǎn)區(qū)域煙氣流向過(guò)熱器再熱器焊接密封省煤器煙爐體法蘭空氣預(yù)熱器囪爐膛除塵器圖6電廠鍋爐和工業(yè)爐推舉安裝飾 圖7旁路煙道安裝圖爐體法蘭的焊接2023.03.07ZO系列氧化鋯氧的爐體法蘭構(gòu)造示意圖如圖8所示。2023.03.07*歐陽(yáng)光明*創(chuàng)編*歐陽(yáng)光明*歐陽(yáng)光明*創(chuàng)編2023.03.07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(zhǎng)度等于爐壁厚的5mm的爐墻管和一塊約 定〕。在方板中心開(kāi)一個(gè) 圖8爐體法蘭〔參考圖9〕。爐墻爐墻方板爐體法蘭焊接密封爐墻管圖9爐體法蘭的焊接現(xiàn)場(chǎng)布線變送器與探頭之間用3組導(dǎo)線連接，分別為：1.0mm2～1.5mm2，雙芯金屬屏蔽電纜；1.5mm2，雙芯鎳鉻-鎳硅補(bǔ)償導(dǎo)線；加熱爐線：1.5mm2，雙芯鎳鉻-鎳硅補(bǔ)償導(dǎo)線；加熱爐線：1.2mm2～1.5mm2，雙芯一般電纜。6.2安裝*歐陽(yáng)光明*創(chuàng)編2023.03.07*歐陽(yáng)光明*歐陽(yáng)光明*創(chuàng)編2023.03.07*歐陽(yáng)光明*歐陽(yáng)光明*創(chuàng)編2023.03.07變送器的安裝〔Q〕型變送器是靠四個(gè)M6×20的螺栓〔用戶自備〕安裝在現(xiàn)場(chǎng)的適宜位置①〔圖10〕。盤裝式即〔P〕型變送器有三種，均安裝在儀表盤上 尺寸〔高×寬〕分別為153mm×153mm、76mm×153mm〔臥式〕和153mm×76mm〔立式〕。探頭的安裝探頭可在停爐狀態(tài)下安裝，也可以在開(kāi)爐狀態(tài)下安裝，其安 圖10墻掛式變送器安裝圖裝示意圖如圖11所示。由圖可見(jiàn)，安裝時(shí)將探頭用4個(gè)螺栓固定在爐體法蘭上即12所示。爐墻爐體法蘭爐墻爐體法蘭石棉墊圈探頭法蘭煙氣流向螺栓圖11探頭安裝示意圖 圖12探頭法蘭尺寸圖探 ①Q(mào)型變送器安裝飾環(huán)境溫度為－5℃～55℃，并留意防水、防塵。頭安裝操作格外簡(jiǎn)潔，但要留意以下環(huán)節(jié)：探頭內(nèi)的核心部件為陶瓷易碎品，搬運(yùn)時(shí)應(yīng)輕拿輕放，避開(kāi) 動(dòng)，以免損壞；假設(shè)在開(kāi)爐狀態(tài)下安裝，應(yīng)將探頭在插入爐內(nèi)1/3長(zhǎng)度時(shí)，停留2～3分鐘，再緩緩插入，以防驟熱損壞氧化鋯元件；壞；兩法蘭之間應(yīng)放置石棉墊圈，并擰緊4個(gè)螺栓，以防漏氣。6.3現(xiàn)場(chǎng)連線待變送器和探頭分別安裝完畢后，按要求用三組導(dǎo)線將變送器與探頭相連。儀器校準(zhǔn)校準(zhǔn)前的預(yù)備確認(rèn)儀器連線準(zhǔn)確無(wú)誤后，翻開(kāi)變送器電源開(kāi)關(guān)，探頭加熱爐開(kāi)頭升溫，此LED顯示其溫度值①。當(dāng)溫度到達(dá)600℃時(shí)，變送器自動(dòng)顯示氧量值。當(dāng)溫度到達(dá)750℃并穩(wěn)定后，儀器進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)。雖然儀器進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)，但在運(yùn)行前期測(cè)量值可能有較大偏差或波動(dòng)，這屬于正常狀況。一般探頭大約需要運(yùn)行24小時(shí)后，顯示值才能趨于平穩(wěn)，雖然此時(shí)指示正常，但測(cè)量結(jié)果并不肯定格外準(zhǔn)確，應(yīng)當(dāng)進(jìn)展校準(zhǔn)工作。校準(zhǔn)方法第一步為空氣校準(zhǔn)，操作步驟如下：將探頭“標(biāo)氣入口”翻開(kāi)，使空氣自動(dòng)進(jìn)入探頭；示為“21.00±0.20”。①詳見(jiàn)“4.2.2.2根本操作”局部。其次步為標(biāo)氣校準(zhǔn)，操作步驟如下：將標(biāo)氣校準(zhǔn)裝置按圖13所示與氣瓶連接好；確認(rèn)減壓閥處于關(guān)閉狀態(tài)后，翻開(kāi)氣瓶閥；300ml/min～500ml/min；不漏氣；連接軟管 減壓閥標(biāo)氣瓶與探頭標(biāo)氣入口連接通氣約連接軟管 減壓閥標(biāo)氣瓶與探頭標(biāo)氣入口連接圖13儀器校準(zhǔn)示意圖●應(yīng)先進(jìn)展空氣校準(zhǔn)，再進(jìn)展標(biāo)氣校準(zhǔn)。應(yīng)先調(diào)好標(biāo)氣流量，再將連接軟管與探頭“標(biāo)氣入口”相連，否則可能因氣儀器體流量過(guò)大而導(dǎo)致氧化鋯元件裂開(kāi)。日常校準(zhǔn)過(guò)程中，應(yīng)保證不漏氣，以免影響校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。維護(hù) ●校準(zhǔn)完畢時(shí)，肯定要先從“標(biāo)氣入口”拔下連接軟管，再關(guān)閉減壓閥和氣瓶與常 閥。見(jiàn)故 ●校準(zhǔn)完畢后，應(yīng)擰緊“標(biāo)氣入口”螺帽，否則空氣進(jìn)入將使氧量測(cè)量值偏障排 大。除儀器日常維護(hù)儀器日常維護(hù)應(yīng)留意以下幾個(gè)方面：性及精度；24小時(shí)以后應(yīng)校準(zhǔn)，以后可依據(jù)實(shí)際狀況用標(biāo)氣校準(zhǔn)；儀器安裝后，應(yīng)在開(kāi)爐前送電，停爐后不應(yīng)斷電。常見(jiàn)

探頭氧化鋯元件為陶瓷產(chǎn)品，高溫時(shí)遇水即炸裂，使用時(shí)切忌淋水。否則，由此造成損失將由用戶擔(dān)當(dāng)。故障的分析與排解及排解方法。故障現(xiàn)象 緣由分析送器“mV” 過(guò)多，造成電勢(shì)信號(hào)超量指示燈亮，LED 程。顯 示 為 變送器與探頭之間“信號(hào)”

排解方法屬于正?，F(xiàn)象，一般狀況下開(kāi)機(jī)后1小時(shí)左右儀器將正常工作?！癏HHH”并 連線空接、虛接或正負(fù)極反 正確連接。閃耀 接。探頭內(nèi)部信號(hào)引線斷。

更換氧化鋯元件。更換探頭內(nèi)信號(hào)引線。變送